钢结构常用钢材

第一章钢结构常用钢材第一节钢材的品种、规格及性能第二节钢材的分类、选用及验收第一节钢材的品种、规格及性能一、钢材的品种与规格(一)钢板与钢带一般情况下，钢板是指一种宽厚比和表面积都很大的扁平钢材。钢带一般是指长度很长，可成卷供应的钢板。(1)根据钢板的薄厚程度，钢板大致可分为薄钢板(厚度≤4mm)和厚钢板(厚度4mm)两种。在实际工作中，常将厚度在4~20mm:之间的钢板称为中板;将厚度在20~60mm:之间的钢板称为厚板;将厚度在60mm以上的钢板称为特厚板，也统称为中厚钢板。成张钢板的规格以厚度×宽度×长度的毫米数表示。(2)钢带也可分为两种，当宽度大于或等于600mm时，为宽钢带;当宽度小于600mm时，则称为窄钢带。钢带的规格以厚度×宽度的毫米数表示。下一页返回第一节钢材的品种、规格及性能(二)型钢1.型钢的种类(1)按材质的不同，分为普通型钢和优质型钢。1)普通型钢是由碳素结构钢和低合金高强度结构钢制成的型钢，主要用于建筑结构和工程结构。2)优质型钢也称优质型材，是由优质钢，如优质碳素结构钢、合金结构钢、易切削结构钢、弹簧钢、滚动轴承钢、碳素工具钢、合金工具钢、高速工具钢、不锈耐酸钢、耐热钢等制成的型钢，主要用于各种机器结构、工具及有特殊性能要求的结构。下一页上一页返回第一节钢材的品种、规格及性能(2)按生产方法的不同，型钢分为热轧(锻)型钢、冷弯型钢、冷拉型钢、挤压型钢和焊接型钢。1)用热轧方法生产型钢，具有生产规模大、效率高、能耗少和成本低等优点，是型钢生产的主要方法。2)用焊接方法生产型钢，是将矫直后的钢板或钢带剪裁、组合并焊接成型，不但节约金属，而且可生产特大尺寸的型材，生产工字材的最大尺寸目前已达到2000mm×508mm×76mm。(3)按截面形状的不同，型钢分为圆钢、方钢、扁钢、六角钢、等边角钢、不等边角钢、工字钢、槽钢和异型型钢等。下一页上一页返回第一节钢材的品种、规格及性能2.型钢的规格(1)角钢的规格。1)常用热轧角钢有等边角钢和不等边角钢两种，如图1-1所示，其长度一般为3一19m。2)热轧等边角钢的型号用符号“L”和肢宽×肢厚(mm×mm)表示，如L100×10为肢宽100mm、肢厚10mm的等边角钢。热轧等边角钢的边宽(b)、边厚度(t)的尺寸允许偏差见表1-1。下一页上一页返回第一节钢材的品种、规格及性能3)热轧不等边角钢的型号用符号“L”和长肢宽×短肢宽×肢厚的毫米数表示，如L100×80×8为长肢宽100mm,短肢宽80mm、肢厚8mm的不等边角钢。热轧不等边角钢边宽(B、b)、边厚(t)的尺寸允许偏差见表1-2。下一页上一页返回第一节钢材的品种、规格及性能(2)工字钢的规格。1)工字钢有普通工字钢和轻型工字钢之分，分别用符号“工”和“Q工”及号数表示，号数代表截面高度的厘米数。①工20和工32以上的普通工字钢，同一号数中又分a,b和b,c类型，其腹板厚度和翼缘宽度均分别递增2mm。如工36a表示截面高度为360mm、腹板厚度为a类的普通工字钢。工字钢宜尽量选用腹板厚度最薄的a类，因其线密度低，而截面惯性矩相对较大。②轻型工字钢的翼缘相对于普通工字钢的宽而薄，故回转半径相对较大，可节省钢材。工字钢由于宽度方向的惯性矩和回转半径比高度方向小得多，因而在应用上有一定的局限性，一般宜用于单向受弯构件。2)工字钢通常长度见表1-3。每米弯曲度不大于2mm，总弯曲度不大于总长度的0.2%，并不得有明显的扭曲。下一页上一页返回第一节钢材的品种、规格及性能3)热轧工字钢的截面尺寸允许偏差应符合下列规定:①工字钢的高度(h)、腿宽度(b)、腰厚度(d)尺寸允许偏差应符合表1-4的规定。②工字钢平均腿厚度的允许偏差为±0.06t(t为工字钢脚厚度)。③工字钢的弯腰挠度不应超过0.15d。④工字钢的外缘斜度单腿不大于1.5%b，双腿不大于2.5%。⑤相对于垂直轴的腿的不对称度，不得超过腿宽公差之半(或根据双方协议)。4)热轧工字钢定尺、倍尺长度及允许偏差见表1一5下一页上一页返回第一节钢材的品种、规格及性能(3)槽钢的规格。1)槽钢分普通槽钢和轻型槽钢两种，型号用符号“［”和“Q［”及号数表示，号数也代表截面高度的厘米数。［14和［25号以上的普通槽钢同一号数中又分a、b和a、b、c类型，其腹板厚度和翼缘宽度均分别递增2mm。如［36a表示截面高度为360mm、腹板厚度为a类的普通槽钢。同样，轻型槽钢的翼缘相对于普通槽钢的宽而薄，故较经济。下一页上一页返回第一节钢材的品种、规格及性能(4)H型钢的规格。轧制H型钢的钢号可分为低碳结构钢Q235钢、低合金钢Q345钢和Q390钢，并可指定其质量等级。H型钢按其截面规格可分为以下系列:1)宽翼缘(HW)2)中翼缘(HM)3)窄翼缘(HN)4)桩用H型钢(HP)下一页上一页返回第一节钢材的品种、规格及性能(三)钢管钢管是一种具有中空截面的长条形管状钢材。钢管和圆钢等实心钢材相比，在抗弯抗扭强度相同时，重量较轻，是一种经济截面钢材，故钢管广泛用于制造结构件和各种机械零件。钢管按照横截面形状的不同，分为圆管和异形管。(四)钢筋1.钢筋的品种(1)按化学成分分类，钢筋可分为碳素钢钢筋和普通低合金钢钢筋两种。(2)按生产工艺分，钢筋可分为热轧钢筋、余热处理钢筋、冷拉钢筋、冷拔钢丝、热处理钢筋、碳素钢丝、刻痕钢丝、钢绞线、冷轧带肋钢筋、冷轧扭钢筋等。下一页上一页返回第一节钢材的品种、规格及性能2.钢筋的规格(1)冷轧钢筋。1)冷轧带肋钢筋。冷轧带肋钢筋成品公称直径范围为4~12mm。其外形尺寸、表面质量和质量偏差应符合表1-7和表1-8的规定。2)冷轧扭钢筋。冷轧扭钢筋是由普通低碳钢热轧盘圆钢筋经冷轧扭工艺制成。其表面形状为连续的螺旋形，故它与混凝土的钻结性能很强，同时具有较高的强度和足够的塑性。如用它代替HPB235级钢筋可节约钢材30%左右，可降低工程成本。下一页上一页返回第一节钢材的品种、规格及性能(2)热轧钢筋。1)低碳钢热轧圆盘条。①盘条的公称直径为:5.5,6.0,6.5,7.0,8.0,9.0,10.0,11.0,12.0,13.0,14.0mm。根据供需双方的协议也可生产其他尺寸的盘条。②盘条的直径允许偏差不大于士0.45mm，不圆度(同一横截面上最大直径与最小直径的差值)不大于0.45mm。2)热轧光圆钢筋。钢筋的公称直径范围为6~22mm，推荐的钢筋公称直径为6,8,10,12,16,20mm。下一页上一页返回第一节钢材的品种、规格及性能3)热轧带肋钢筋。公称直径范围及推荐直径:热轧带肋钢筋的公称直径范围为6~50mm，推荐的钢筋公称直径为6,8,10,12,16,20,25,32,40,50mm二、钢材的主要性能(一)钢材的力学性能1.屈服强度对于不可逆(塑性)变形开始出现时金属单位截面上的最低作用外力，定义为屈服强度或屈服点。钢材在单向均匀拉力作用下，根据应力一应变(σ一ε)曲线图(图1-2)，可分为弹性、弹塑性、屈服、强化四个阶段。下一页上一页返回第一节钢材的品种、规格及性能2.抗拉强度钢材的抗拉强度表示能承受的最大拉应力值(图1-2中的E点)。在建筑钢结构中，以规定抗拉强度的上、下限作为控制钢材冶金质量的一个手段。3.断后伸长率断后伸长率是钢材加工工艺性能的重要指标，并显示钢材冶金质量的好坏。4.耐疲劳性钢筋混凝土构件在交变荷载的反复作用下，往往在应力远小于屈服点时，发生突然的脆性断裂，这种现象叫做疲劳破坏。下一页上一页返回第一节钢材的品种、规格及性能5.冲击韧性钢材的冲击韧性是衡量钢材断裂时所做功的指标，以及在低温、应力集中、冲击荷载等作用下，衡量抵抗脆性断裂的能力。钢材中非金属夹杂物、脱氧不良等都将影响其冲击韧性。为了保证钢结构建筑物的安全，防止低应力脆性断裂，建筑结构钢还必须具有良好的韧性。目前关于钢材脆性破坏的试验方法较多，冲击试验是最简便的检验钢材缺口韧性的试验方法，也是作为建筑结构钢的验收试验项目之一。下一页上一页返回第一节钢材的品种、规格及性能(二)钢材的工艺性能1.冷弯性能钢材的冷弯性能是指钢材在常温下能承受弯曲而不破裂的能力。2.焊接性能钢材的焊接性能是指钢材适应焊接工艺和焊接方法的能力，焊接性能好的钢材适应焊接工艺和焊接方法的能力强，可用常用的焊接工艺与焊接方法进行焊接。焊接性能差的钢材焊接时，应注意焊后可能出现的变形、开裂等现象。下一页上一页返回第一节钢材的品种、规格及性能三、影响钢材性能的因素(一)化学成分对钢材性能的影响钢材的主要化学成分是铁和碳，另外还有一些合金元素和有害杂质元素，这些元素对钢材性能的影响见表1-10。(二)温度对钢材性能的影响钢材在200°C以下时性能变化不大，但温度达到250°C及以上时，钢材的抗拉强度会有所提高，但冲击韧性会变差，钢材变脆。当温度从常温开始下降时，钢材的强度稍有提高，但冲击韧性下降，当温度下降到某一数值时，钢材的冲击韧性突然显著下降，使钢材产生脆性发生断裂。下一页上一页返回第一节钢材的品种、规格及性能(三)冶炼缺陷对钢材性能的影响钢材冶炼缺陷有偏折、非金属夹杂和分层等，对钢材性能的影响见表1-11(四)热处理及残余应力对钢材性能的影响(1)经过适当的热处理可显著提高钢材的强度并保持良好的塑性和韧性。(2)由于钢材在加工过程中温度不均匀冷却而产生的残余应力，是一种自相平衡的应力，它不影响钢材的静力强度，但会降低钢材的刚度和稳定性。上一页返回第二节钢材的分类、选用及验收一、钢材的分类钢材的分类见表1-12。二、钢材的选用1.钢材选用的原则选择建筑结构钢材时，应符合图纸设计要求的规定，表1-13所列为一般选择原则。下一页返回第二节钢材的分类、选用及验收2.钢材选用的要求承重结构的钢材，应保证抗拉强度(σb）、伸长率(δ5,δ10）屈服点(δs)和硫(S),磷(P)的极限含量。焊接结构应保证碳(C)的极限含量。必要时还应有冷弯试验的合格证。对于重级工作制以及起重量不小于50t的中级工作制起重机梁或类似结构的钢材，应有常温冲击韧性的保证。计算温度等于或低于-20°C时，Q235钢应具有-20°C下冲击韧性的保证，Q345钢应具有-40°C下冲击韧性的保证。重级工作制的非焊接起重机梁，必要时其钢材也应具有冲击韧性的保证。下一页上一页返回第二节钢材的分类、选用及验收三、钢材的检验与验收(一)钢材的检验1.钢材检验的类型根据钢材信息和保证资料的具体情况，其质量检验程度分免检、抽检和全部检验三种。2.钢材检验的方法钢材的质量检验方法有书面检验、外观检验、理化检验和无损检验等四种。下一页上一页返回第二节钢材的分类、选用及验收3.钢材检验的内容(1)钢材的数量和品种应与订货合同相符。(2)钢材的质量保证书应与钢材上打印的记号相符。(3)核对钢材的规格尺寸。(4)钢材表面质量检验。下一页上一页返回第二节钢材的分类、选用及验收(二)钢材质量验收(1)钢结构所用的钢材品种、规格、性能等应符合现行国家产品标准和设计要求。进口钢材产品的质量应符合设计和合同规定的标准要求。所有钢材进场后，监理人员首先要进行书面检查。检查数量:钢材的书面检查要求做到全数检查。检验方法:主要检查钢材质量合格证明文件、中文标准及检验报告等。不管钢材的品种、规格、性能如何都要求三证齐全。为防止假冒伪劣钢材进人钢结构市场，在进行书面检查时，监理人员一定要注意仔细辨别钢材质量合格证明、中文标志及检验报告的真伪，最好要求厂家提供书面资料原件，并加盖生产厂家及销售单位的公章。下一页上一页返回第二节钢材的分类、选用及验收(2)有下列情况之一的钢材，应进行抽样复验，其复验结果应符合国家产品标准和设计要求。1)国外进口的钢材。2)钢材混批。3)板厚大于或等于40mm，且设计有双向性能要求的厚板。4)建筑结构安全等级为一级，大跨度钢结构中主要受力构件所采用的钢材。5)设计有复检要求的钢材。6)业主或监理人员对质量有疑义时，或当合同有特殊要求需作跟踪追溯的材料。检查数量:全数检查。检验方法:检杳复验报告下一页上一页返回第二节钢材的分类