至今為止,我國建筑鋼結構采用的鋼材仍以碳素結構鋼和低合金高強度結構鋼為主,尚未形成像橋梁結構鋼和鍋爐用鋼那樣的專業用鋼標準,但隨著建設規模的發展和新型結構的出現,這一情況將逐步有所改變,例如高層建筑鋼結構用鋼板就頒發了專用標準。
(1)碳素結構鋼
碳素結構鋼是最普遍的工程用鋼,按其含碳量的多少,又可粗略地分成低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼。通常把含碳量在0. 03%~0.25%范圍內稱為低碳鋼,含碳量在0. 26%~0.60%之間的稱中碳鋼,含碳量在0.6%~2.0%的為高碳鋼。建筑鋼結構主要使用低碳鋼。
碳素結構鋼分為普通碳素結構鋼和優質碳素結構鋼。普通碳素結構鋼采用現行國家標準《碳素結構鋼》( GB/T 700-2006)。優質碳素結構鋼采用國家標準《優質碳素結構鋼》( GB/T 699-1999),因其價格較貴,一般不用于建筑鋼結構。
普通碳素結構鋼分4個牌號,即Q195、Q215、Q235和Q275,其中Q是代表鋼材屈服點的字母,隨后的數值表示屈服點的大小,如Q235表示σs=235 N/mm²的鋼材。每個牌號內又有不同的質量等級(最多可達四種),表示為A、B、C、D。對鋼材脫氧方法也應在質量等級后表明。不同牌號、不同等級的鋼材對化學成分和力學性能指標要求不同,具體要求見表2-2~表2-4。
①表中為鎮靜鋼、特殊鎮靜鋼牌號的統一數字,沸騰鋼牌號的統一數字如下:
Q195F-U11950;
Q215AF-U12150, Q215BF-U12153;
Q235AF-U12350, Q235BF-U12353;
Q275AF-U12750。
②經需方同意,Q235B的碳含量可不大于0.22%。
①Q195的屈服強度值僅供參考,不作交貨條件。
②厚度大于100 mm的鋼材,抗拉強度下限允許降低20N/mm2。寬帶鋼(包括剪切鋼板)抗拉強度上限不作交貨條件。
③厚度小于25mm的Q235B級鋼材,如供方能保證沖擊吸收功值合格,經需方同意,可不作檢驗。
注:1.B-試樣寬度;a-鋼材厚度(直徑)。
2.各牌號A級鋼的冷彎試驗,在需方有要求時才進行。當冷彎試驗合格,抗拉強度上限可以不作為交貨條件。
建筑鋼結構中應用最多的碳素鋼是Q235(即以前標準中的3號鋼),也是現行標準中質量等級最齊全的,其質量等級C、D的,不論從其含碳量控制嚴格程度或對沖擊韌性的保證,都優先為焊接結構所采納使用。
(2)低合金高強度結構鋼
低合金高強度結構鋼是指在煉鋼過程中增添一些合金元素,其總量不超過5%的鋼材。加入合金元素后鋼材強度可明顯提高,使鋼結構構件的強度、剛度、穩定三個主要控制指標都能有充分發揮,尤其在大跨度或重負載結構中優點更為突出,一般可比碳素結構鋼節約20%左右的用鋼量。
低合金高強度結構鋼采用國家標準《低合金高強度結構鋼》( GB/T 1591-1994),其牌號表示方法與碳素結構鋼一致,即由代表屈服點的漢語拼音字母(Q)、屈服點數值、質量等級符號(A、B、C、D、E)三個部分按順序排列表示,其牌號共有Q295、Q345、Q390、Q420和Q460五種,隨著質量等級的變動,其化學成分和力學性能也有變化,見表2-5~表2-6所示,
注:1.表中的Al為全鋁含量。如化驗酸溶鋁時,其含量應不小于0.010%。
2.Q295的含碳量到0.18%也可交貨。
3.不加V、Nb、Ti的Q295級鋼,當C≤0. 12%時,Mn含量上限可提高到1.80%。
4.Q345級鋼的Mn含量上限可提高到1.70%。
5.厚度≤6mm的鋼板、鋼帶和厚度≤16mm的熱連軋鋼板、鋼帶的Mn含量下限可降低0.20%。
6.在保證鋼材力學性能符合規定的情況下,用Nb作為細化晶粒元素時,Q345、Q390級鋼的Mn含量下限可低于本表的下限含量。
7.除各牌號A、B級鋼外,表中細化晶粒元素(V、Nb、Ti、Al)應至少含有一種,如這些元素同時使用則至少應有一種元素含量不低于規定的最小值。
8.為改善鋼的性能,Q390、Q420、Q460級鋼可加入少量Mo元素。
9.為改善鋼的性能,各牌號鋼可加入RE元素,加入量按0.02%~0.20%計算。
10.經供需雙方協商,Q420級鋼可加入N元素,其熔煉分析含量為0.01%~0.020%。
注:Q345級鋼其厚度大于35 mm的鋼板的伸長率可降低1%(絕對值)。
《鋼結構工程施工質量驗收規范》( GB 50205-2001)中規定的鋼材除碳素結構鋼Q235之外,還有低合金高強度結構鋼16Mn、15MnV和橋梁用結構鋼16Mnq、15MnVq,這些鋼種都應按新的標準采用,參見表2-7。
表2-7 低合金高強度結構鋼新舊牌號對照
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