一級(jí)建筑師考試建筑結(jié)構(gòu)輔導(dǎo)講義：鋼結(jié)構(gòu)3

(三)鋼材的種類、選擇和規(guī)格

    1．鋼材的種類

    《鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范》推薦的承重結(jié)構(gòu)用鋼材有普通碳素結(jié)構(gòu)鋼(簡(jiǎn)稱碳素鋼)和普通低合金結(jié)構(gòu)鋼(簡(jiǎn)稱低合金鋼)兩種。

    (1)碳素鋼

    我國(guó)生產(chǎn)的專用于結(jié)構(gòu)的碳素鋼Q235(Q是屈服點(diǎn)的漢語拼音首位字母，數(shù)值表示鋼材的屈服點(diǎn)，單位N／mm²)。鋼結(jié)構(gòu)用鋼材主要是Q235，其含碳量和強(qiáng)度、塑性、加工性能等均適中。碳素鋼牌號(hào)的全部表示是QX X X后附加質(zhì)量等級(jí)和脫氧方法符號(hào)，如Q235一AF、Q235一C等。Q235鋼共分為A、B、C、D四個(gè)質(zhì)量等級(jí)(A級(jí)最差，D級(jí)最好)。A、B級(jí)鋼按脫氧方法分為沸騰鋼(符號(hào)F)、半鎮(zhèn)靜鋼(符號(hào)b)或鎮(zhèn)靜鋼(符號(hào)Z)，C級(jí)為鎮(zhèn)靜鋼，D級(jí)為特殊鎮(zhèn)靜鋼(符號(hào)TZ)；Z和TZ在牌號(hào)中省略不寫。

    (2)低合金鋼

    低合金鋼是在冶煉碳素鋼時(shí)加一種或幾種適量合金元素，以提高鋼材強(qiáng)度、沖擊韌性等而又不太降低其塑性。低合金鋼的牌號(hào)表示方法是：自左向右依次列出其平均含碳量的萬分?jǐn)?shù)，合金元素的名稱(或符號(hào))及含量的百分?jǐn)?shù)，當(dāng)合金元素平均含量小于1．5％時(shí)不注明其含量，達(dá)到或超過1．5％用整數(shù)注明其含量。鋼結(jié)構(gòu)常用的低合金鋼有：16Mn(平均含碳量萬分十六，合金元素錳，合金元素平均含量小于1．5％)，16Mnq(q――橋梁用鋼)和15MnV(15錳釩)、15MnVq。

    在受力大的承重鋼結(jié)構(gòu)中采用低合金鋼，可較Q235鋼節(jié)約鋼材15％―25％。

    2．鋼材的選擇

    選擇鋼材的目的是要在保證結(jié)構(gòu)安全可靠的基礎(chǔ)上，經(jīng)濟(jì)合理地使用鋼材。通常要考慮：

    (1)選擇鋼材的依據(jù)

    1)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的重要性；

    2)荷載性質(zhì)    (靜力荷載或動(dòng)力荷載)；

    3)連接方法    (焊接、鉚釘或螺栓連接)：

    4)工作條件    (溫度及腐蝕介質(zhì))。

    (2)建筑鋼結(jié)構(gòu)的選材要求

    1)承重結(jié)構(gòu)用鋼材宜采用Q235鋼、Q345鋼、Q390鋼和Q420鋼，其質(zhì)量應(yīng)符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

    2)下列情況的承重結(jié)構(gòu)和構(gòu)件不應(yīng)采用Q235沸騰鋼：

    a．焊接結(jié)構(gòu)。直接承受動(dòng)力荷載或振動(dòng)荷載，且需要驗(yàn)算疲勞的結(jié)構(gòu)；工作溫度低于―20℃時(shí)的直接承受動(dòng)力荷載或振動(dòng)荷載、但可不驗(yàn)算疲勞的結(jié)構(gòu)，以及承受靜力荷載

的受彎及受拉的重要承重結(jié)構(gòu)；工作溫度等于或低于―30℃的所有承重結(jié)構(gòu)。

    b．非焊接結(jié)構(gòu)。工作溫度等于或低于―20℃的直接承受動(dòng)力荷載、且需要驗(yàn)算疲勞的結(jié)構(gòu)。

    (3)承重結(jié)構(gòu)采用的鋼材應(yīng)具有抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、屈服強(qiáng)度和硫、磷含量的合格保證，對(duì)焊接結(jié)構(gòu)尚應(yīng)具有碳含量的合格保證。

    焊接承重結(jié)構(gòu)以及重要的非焊接承重結(jié)構(gòu)采用的鋼材還應(yīng)具有冷彎試驗(yàn)的合格保證。

    對(duì)于需要驗(yàn)算疲勞的焊接結(jié)構(gòu)的鋼材，應(yīng)具有常溫沖擊韌性的合格保證。當(dāng)結(jié)構(gòu)工作溫度不高于0℃但高于―20℃時(shí)，Q235鋼和Q345鋼應(yīng)具有0℃沖擊韌性的合格保證；對(duì)Q390鋼和Q420鋼應(yīng)具有―20~c沖擊韌性的合格保證。當(dāng)結(jié)構(gòu)工作溫度不高于―20℃時(shí)，對(duì)Q235鋼和Q345鋼應(yīng)具有―20℃沖擊韌性的合格保證；對(duì)Q390鋼和Q420鋼應(yīng)具有―40℃沖擊韌性的合格保證。

    對(duì)于需要驗(yàn)算疲勞的非焊接結(jié)構(gòu)的鋼材亦應(yīng)具有常溫沖擊韌性的合格保證。當(dāng)結(jié)構(gòu)工作溫度不高于―20℃時(shí)，對(duì)Q235鋼和Q345鋼應(yīng)具有0℃沖擊韌性的合格保證；對(duì)Q390鋼和Q420鋼應(yīng)具有―20℃沖擊韌性的合格保證。

    吊車起重量不小于50t的中級(jí)工作制吊車梁，對(duì)鋼材沖擊韌性的要求應(yīng)與需要驗(yàn)算疲勞的構(gòu)件相同。

    3．鋼材的規(guī)格

    鋼結(jié)構(gòu)所用鋼材主要有熱軋成型的鋼板和型鋼以及冷彎成型的薄壁型鋼。

    (1)鋼板

    鋼板分厚鋼板、薄鋼板和扁鋼。其規(guī)格為：

    厚鋼板：厚度4.5―60mm，寬度600～3000mm，長(zhǎng)度4―12m；

    薄鋼板：厚度0.35-4mm，寬度500-1500mm，長(zhǎng)度0.5～4m；

    扁鋼：厚度4-60mm，寬度12～200mm，長(zhǎng)度3-9m。

    鋼板通常用“一”后面加“寬度X厚度X長(zhǎng)度”表示。如一600X 10X12000表示為600mm寬、lOmm厚、12m長(zhǎng)的鋼板。

    (2)型鋼

    型鋼可以直接用作構(gòu)件，以減少加工制造工作量，在設(shè)計(jì)中應(yīng)優(yōu)先選用。常用的型鋼有：角鋼、槽鋼、工字鋼和鋼管(圖11-83)。