钢结构材料27结构钢材种类及其选择

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第二章 钢结构的材料,2.6,钢材的种类,及其选择,一 钢材的种类,按用途,可分为：结构钢、工具钢和特殊钢；,按冶炼方法,可分为：转炉钢和平炉钢；,按脱氧方法,可分为：沸腾钢,(F),、,半镇静钢,(b),、,镇静钢,(Z),和特殊镇静钢,(TZ),镇静钢和特殊镇静钢的代号可以省去；,按成型方法,可分为：轧制钢（热轧、冷轧）、锻钢和铸钢；,按化学成分,可分为：碳素钢和合金钢。,第二章 钢结构材料,2.7,结构钢材种类及其选择,第二章 钢结构的材料,第二章 钢结构材料,2.7,结构钢材种类及其选择,1,钢材的牌号,钢材的品种繁多，钢结构中采用的钢材主要有二类。,碳素结构钢,根据现行的国家标准,碳素结构钢,(GB700),的规定，,碳素结构钢的牌号由代表屈服点的字母,Q,、,屈服点的数值（,N/mm2,）、,质量等级符号和脱氧方法符号,等四个部分按顺序组成。,碳素结构钢分为,Q195,、,Q215,、,Q235,、,Q255,和,Q275,等五种，屈服强度越大，其含碳量、强度和硬度越大，塑性越低。其中,Q235,在使用、加工和焊接方面的性能都比较好，是钢结构常用钢材之一。,第二章 钢结构的材料,第二章 钢结构材料,2.7,结构钢材种类及其选择,质量等级分为,A,、,B,、,C,、,D,四级,，由,A,到,D,表示质量由低到高。不同质量等级钢对化学成分和力学性能的要求不同。,A,级无冲击功规定，对冷弯试验只在需方有要求时才进行，其碳、锰、硅含量也可以不作为交货条件；,B,级、,C,级、,D,级分别要求保证,20,、,0,、,20,时夏比,V,形缺口冲击功不小于,27J(,纵向,),，都要求提供冷弯试验的合格保证，以及碳、锰、硅、硫和磷等含量的质保。所有钢材交货时供方应提供屈服点、极限强度和伸长率等力学性能的质保。,沸腾钢、镇静钢、半镇静钢和特殊镇静钢分别用汉字拼音字首,F,、,Z,、,b,和,TZ,表示。对,Q235,，,A,、,B,级钢可以是,Z,、,b,或,F,，,C,级钢只能是,Z,，,D,级钢只能是,TZ,。,Z,和,TZ,可以省略不写。,如,Q235,AF,表示屈服强度为,235N,mm2,的,A,级沸腾钢；,Q235-Bb,表示屈服强度为,235N,mm2,的,B,级半镇静钢；,Q235-C,表示屈服强度为,235N,mm2,的,C,级镇静钢。,第二章 钢结构材料,2.7,结构钢材种类及其选择,(2),低合金高强度结构钢,低合金钢是指在炼钢过程中添加一种或几种少量合金元素，其总量低于,5,的钢材。低合金钢因含有合金元素而具有较高的强度。根据现行国家标准,低合金高强度结构钢,(GBT/l591),的规定，其牌号与碳素结构钢牌号的表示方法相同，常用的低合金钢有,Q345,、,Q390,、,Q420,等。,低合金钢交货时供方应提供屈服强度、极限强度、伸长率和冷弯试验等力学性能质保；还要提供碳、锰、硅、硫、磷、钒、铝和铁等化学成分含量的质保。,低合金钢的质量等级除与碳素结构钢,A,、,B,、,C,、,D,四个等级相同外，增加,E,级，其要求提供,40,时夏比,V,型缺口冲击功不小于,27J(,纵向,),。不同质量等级对碳、硫、磷、铝的含量的要求也有区别。,2.6,钢材的种类,及其选择,第二章 钢结构材料,2.7,结构钢材种类及其选择,低合金钢的脱氧方法为镇静钢或特殊镇静钢。,Q345-B,表示屈服强度为,345N,mm2,的,B,级镇静钢；,Q390,D,表示屈服强度为,390N,mm2,的,D,级特殊镇静钢。,碳素结构钢和低合金钢都可以采取适当的热处理,(,如调质处理,),进一步提高其强度。例如用于制造高强度螺栓的,45,号优质碳素钢以及,40,硼（,40B,）、,20,锰钛硼（,20MnTiB,）,就是通过调质处理提高强度的。,各种牌号的结构钢材强度设计值见附表,1,。,2.6,钢材的种类,及其选择,注意,:,质量等级的划分与要求：碳素钢分,(A,、,B,、,C,、,D),四级,，,低合金钢分,(A,、,B,、,C,、,D,、,E),五级。各级钢的保证条件为,:,A,级钢,-,抗拉强度、屈服点和伸长率,冷弯试验只在需方要求时进行,无冲击韧性要求,;,B,级钢,-,抗拉强度、屈服点和伸长率,冷弯试验合格,常温,(20),冲击试验,要求冲击功不小于,27 J;,C,级钢,-,抗拉强度、屈服点和伸长率,冷弯试验合格,0,冲击试验,要求冲击功不小于,27 J;,D,级钢,-,抗拉强度、屈服点和伸长率,冷弯试验合格,20,冲击试验,要求冲击功不小于,27 J;,E,级钢,-,抗拉强度、屈服点和伸长率,冷弯试验合格,40,冲击试验,要求冲击功不小于,27 J.,第二章 钢结构的材料,第二章 钢结构材料,2.7,结构钢材种类及其选择,二、钢材的选用,（一）选用钢材的原则,钢材选用的原则应既能使结构安全可靠和满足使用要求，又要最大可能节约钢材和降低造价。为保证承重结构的承载力和防止在一定条件下可能出现的脆性破坏，应综合考虑下列因素，选用合适的钢材牌号和材性。,1,结构的重要性,结构和构件按其用途、部位和破坏后果的严重性可以分为重要、一般和次要三类，不同类别的结构或构件应选用不同的钢材。例如民用大跨度屋架、重级工作制吊车梁等属重要的结构，应选用质量好的钢材；一般屋架、梁和柱等属于一般的结构；楼梯、栏杆、平台等则是次要的结构，可采用质量等级较低的钢材。,2,荷载的性质,结构承受的荷载可分为静力荷载和动力荷载两种。对承受动力荷载的结构应选用塑性、冲击韧性好的质量高的钢材，如,Q345-C,或,Q235-C,；,对承受静力荷载的结构可选用一般质量的钢材如,Q235-BF,。,第二章 钢结构材料,2.7,结构钢材种类及其选择,3,连接方法,钢结构的连接有焊接和非焊接之分，焊接结构由于在焊接过程中不可避免地会产生焊接应力、焊接变形和焊接缺陷。因此，应选择碳、硫、磷含量较低，塑性、韧性和可焊性都较好的钢材。对非焊接结构，如高强度螺栓连接的结构，这些要求就可放宽。,4,结构的工作环境,结构所处的环境如温度变化、腐蚀作用等对钢材的影响很大。在低温下工作的结构，尤其是焊接结构，应选用具有良好抗低温脆断性能的镇静钢，结构可能出现的最低温度应高于钢材的冷脆转变温度。当周围有腐蚀性介质时，应对钢材的抗锈蚀性作相应要求。,5,钢材厚度,厚度大的钢材不但强度低，而且塑性、冲击韧性和可焊性也较差，因此厚度大的焊接结构应采用材质较好的钢材。,第二章 钢结构材料,2.7,结构钢材种类及其选择,（二）钢材选用建议,1,承重结构的钢材宜采用,Q235,、,Q345,、,Q390,和,Q420,钢材，其质量 应分别符合现行国家标准,碳素结构钢,GB 700,和,低合金高强度结构钢,GB,T1591,的规定。,2,对,Q235,钢宜选用镇静钢和半镇静钢，下列情况的承重结构和构件不应采用,Q235,沸腾钢：,(1),焊接结构,1),直接承受动力荷载或振动荷载且需要验算疲劳的结构。,2),工作温度低于,20,时的直接承受动力荷载或振动荷载但可不验算疲劳的结构以及承受静力荷载的受弯及受拉的重要承重结构。,3),工作温度不高于,30,的所有承重结构。,(2),工作温度不高于,20,直接承受动力荷载且需要验算疲劳的非焊接结构。,结构工作温度系指结构所处的环境温度，对非采暖房屋可取为室外空气温度，即现行国家标准,采暖通风和空气调节设计规范,GBJ 19,中所列出的最低日平均温度，对采暖房屋内的结构可提高,10,采用。,第二章 钢结构材料,2.7,结构钢材种类及其选择,3,承重结构采用的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度和硫、磷含量的合格保证，对焊接结构尚应具有碳含量的合格保证。焊接承重结构以及重要的非焊接承重结构的钢材还应具有冷弯试验的合格保证。,4,对于需要验算疲劳的焊接结构的钢材，应具有常温冲击韧性的合格保证。当结构工作温度不高于,0,但高于,20,时，,Q235,钢和,Q345,钢应具有,0,冲击韧性的合格保证；对,Q390,钢和,Q420,钢应具有,20,冲击韧性的合格保证。当结构工作温度不高于,20,时，对,Q235,钢和,Q345,钢应具有,20,冲击韧性的合格保证；对,Q390,钢和,Q420,钢应具有,40,冲击韧性的合格保证。,5,对于需要验算疲劳的非焊接结构的钢材亦应具有常温冲击韧性的合格保证，当结构工作温度不高于,20,时，对,Q235,钢和,Q345,钢应具有,0,冲击韧性的合格保证；对,Q390,钢和,Q420,钢应具有,20,冲击韧性的合格保证。,第二章 钢结构材料,2.7,结构钢材种类及其选择,6,其它重要的受拉或受弯的焊接构件中，厚度大于,36mm,的钢材应具有常温冲击韧性的合格保证。吊车起重量不小于,50t,的中级工作制吊车梁，对钢材冲击韧性的要求应与需要验算疲劳的构件相同。,7,当焊接承重结构为防止钢材的层状撕裂而采用,Z,向钢时，其材质应符合现行国家标准,厚度方向性能钢板,GB,T 5313,的规定。,8,对处于外露环境，且对大气腐蚀有特殊要求的或在腐蚀性气态和固态介质作用下的承重结构，宜采用耐候钢，其质量要求应符合现行国家标准,焊接结构用耐候钢,GB,T 4172,的规定。,第二章 钢结构材料,2.7,结构钢材种类及其选择,三、钢材的规格,钢结构所用的钢材主要为热轧成型的钢板、型钢以及冷弯成型的薄壁型钢。,1,钢板,钢板有薄钢板（厚度,0.354mm,）、,厚钢板（厚度,4.560mm,）、,特厚板（板厚,60mm,）,和扁钢,(,厚度,460mm,，,宽度为,12200mm),等。钢板用“,宽,厚,长”或“,宽,厚”表示，单位为,mm,，如,45083100,，,4508,。,2,型钢,钢结构常用的型钢是角钢、工字型钢、槽钢和,H,型钢、钢管等。除,H,型钢和钢管有热轧和焊接成型外，其余型钢均为热轧成型。,第二章 钢结构材料,2.7,结构钢材种类及其选择,（,1,）角钢,角钢有等边角钢和不等边角钢两种。等边角钢以“,L,肢宽,肢厚”表示，不等边角钢以“,L,长肢宽,短肢宽,肢厚”表示，单位为,mm,，如,L635,，,L100808,。,（,2,）,工字钢,工字钢有普通工字钢和轻型工字钢两种。普通工字钢用“,I,截面高度的厘米数”表示，高度,20mm,以上的工字钢，同一高度有三种腹板厚度，分别记为,a,、,b,、,c,，,a,类腹板最薄、冀缘最窄，,b,类较厚较宽，,c,类最厚最宽，如,I20a,。,同样高度的轻型工字钢的翼缘要比普通工字钢的冀缘宽而薄，腹板亦薄，轻型工字钢可用汉语拼音符号“,Q”,表示，如,QI40,等。,第二章 钢结构材料,2.7,结构钢材种类及其选择,（,3,）槽钢,槽钢也分普通槽钢和轻型槽钢两种，以“或,Q,截面高度厘米数”表示，如,20 b,，,Q,22,等。,（,4,）,H,型钢,H,型钢分热轧和焊接二种。热轧,H,型钢有宽翼缘（,H W,）、,中翼缘,(HM),、,窄翼缘,(HN),和,H,型钢柱,(HP),等四类。,H,型钢用“高度,宽度,腹板厚度,翼缘厚度”表示，单位为,mm,，如,HW250250914,、,HM294200812,。,焊接,H,型钢是由钢板用高频焊接组合而成，也用“高度,宽度,腹板厚度,翼缘厚度”表示，如,H3502501016,。,（,5,）钢管,钢管有热轧无缝钢管和焊接钢管两种。无缝钢管的外径为,32630mm,。,钢管用“,外径,壁厚”来表示，单位为,mm,，如,2735,。,我国生产的各型钢规格和截面特性见附录三。对普通钢结构的受力构件不宜采用厚度小于,5mm,的钢板、壁厚小于,3mm,的钢管、截面小于,L454,或,L56364,的角钢。,第二章 钢结构材料,2.7,结构钢材种类及其选择,3,冷弯薄壁型钢,冷弯薄壁型钢采用薄钢板冷轧制成。其壁厚一般为,1.512mm,，,但承重结构受力