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一、钢结构钢种 钢材的种类简称为钢种，可按不同条件进行分类。按化学成份可分为碳素钢和合金钢， 其中碳素钢根据含碳量的高低，又可分为低碳钢(C≤0.25%)、中碳钢(0.25%≤C≤6%)和高碳钢(C>6%) ；合金钢根据合金元素总含量的高低，又可分为低合金钢(金元素总含量≤5%)、中合金钢(5%≤金元素 总含量≤10%)和高合金钢(金元素总含量>10%)。按材料用途可分为结构钢、工具钢和特殊用途钢(如不 锈钢等)。按浇柱方法(脱氧方法)分类有沸腾钢、半镇静钢、镇静钢和特殊镇静钢。按硫、磷含量和质 量控制分类有普通钢(S≤0.05%，P≤0.045%)、优质钢(S≤0.045%，P≤0.04%并具有较好的机械性能) 和高级优质钢(S≤0.035%，P≤0.03%并具有较好的机械性能)。钢结构常用的碳素结构钢和低合金结构 钢。 二、钢结构钢号 钢材的牌号简称钢号。钢号的命名方法和性能要求应符合《碳素结构钢》(GB 700-88) 和《低合金高强度结构钢》(GB/T 1591-94)的规定。 1.碳素结构钢 碳素结构钢的钢号由代表屈服点的字母(Q)、屈服强度数值(值为钢材厚度或直径≤16mm时的屈服强度 下限值，单位是N/mm2、质量分级符号(分为A、B、C、D四级，质量依次提高)、脱氧方法符号(沸腾钢 、半镇静钢、镇静钢和特殊镇静钢的代号分别为F、b、Z和TZ，其中Z和TZ在钢号中可省略不写)等四个 部分按顺序组成。例如Q235-B，F，表示屈服强度为235 N/mm2的B级沸腾钢，C级为镇静钢，D为特殊镇 静钢。 碳素结构钢交货时应有化学成份和机械性能的合格保证书(试验数据)。对于化学成份，要求硅、硫、 磷含量符合相应等级的规定，但B、C、D级钢还要求碳和锰含量符合相应等级的规定。对于机械性能， A级钢应保证符合要求，B、C和D级钢还应分别保证20℃，-20℃的冲击韧性值有；及冷弯合格。 2.低合金结构钢 低合金结构钢是在冶炼碳素结构钢时加入一种或几种适量的合金元素而成的钢。其钢材牌号的表示方 法与碳素结构钢相似，但质量等级分为A、B、C、D、E五级，且无脱氧方法符号。例如Q345-B、Q390-D ，Q420-E。 由于我国的各种规范、规程和标准不是在同一时间颁布的，现行的一些结构设计规范采用了被《低合 金高强度结构钢》(GB/T 1591-94)代替的《低合金结构钢》(GB 1591-88)的钢材表示方法，其具体钢 材的牌号的表示方法为：自左向右依次列出钢材的平均含碳量的各合金元素的名称(或符号)及平均含 量的百分整数。每种合金元素的平均含量小于1.5%时，不标注其含量；达到或超过1.5%、2.5%等时， 则在该元素后标注2、3等数字。例如16Mn钢，表示该低合金钢的平均含量为0.16%，合金元素为锰，且 锰的平均含量<1.5%。《低合金高强度结构钢》。 低合金结构钢净化时应有碳、锰、硅、硫、磷合金元素化学成份。冷弯等机械性能的合格保证书。 3.专用结构钢 一些特殊用途的钢结构，如压力容器、桥梁、船舶、锅炉等，为适应其特殊受力和工作条件的需要， 常用专用结构钢。专用结构钢在碳素结构钢或低合金结构钢的基础上冶炼而成，其要求更高，价格也 较贵。专用结构钢的钢号用在相应钢号后再加上专业用途代号(压力容器、桥梁、船舶和锅炉用钢材的 专业用途代号分别为R、q、C和g)来表示。例如16Mnq钢表示含碳量为0.16%，合金元素为锰且含量小于 1.5% 的低合金桥梁用结构钢。这些专用结构钢的化学成分和机械性能及工艺性能见相应专用结构钢标 准。 为了克服钢材易于锈蚀这一弱点，在钢材冶炼时加入少量的合金元素如Cu、Cr、Ni、Mo、Nb、Ti、Zr 、V等，使其在金属基体表面形成保护层，提高钢材的耐腐蚀性能，这种钢材称为耐大气腐蚀钢，也叫 耐候钢。我国生产的耐候钢的牌号和化学成分及机械性能等可见《焊接结构用耐候钢》(GB 4172)和《 高耐候性结构钢》(GB 4171)。它们都属于合金钢，因而钢号的表示方法与合金钢相同，但钢材需进行 淬火加回火热处理时，需在钢号末尾添加代号-QT。例如15MnCuCr-QT钢表示含碳量为0.15%，合金元素 为锰、铜、铬的淬火加回火热处理耐候钢。 钢结构连接中的铆钉、高强度螺栓、焊条用钢丝等，也采用满足各自连接件要的专门用钢。例如铆钉 采用塑性和韧性等好的ML2(铆螺)、ML13钢；高强度螺栓采用优质碳素结构钢(35-45号钢)或低合金结 构钢(40B、35VB、20MnTiB)等，并且其制成的螺栓、螺母和垫圈等需经热处理以进一步提高强度和质 量。焊条用钢丝采用严格控制化学元素含量并有良好焊接性能的焊丝钢，如H08、H10Mn2等。连接专门 用钢的化学成分及机械性能等详见相应标准。 三、钢材的选择 钢材的选择既要确定所用钢材的钢号，又要提出应有的机械性能和化学成分保证项目，是钢结构设计 的首要环节。选材的基本原则是既要保证安全可靠，又经济合理。钢材的质量等级愈高，其价格也愈 高。因此应根据结构的不同特点，来选择适宜的钢材。 对于重要的、直接承受动力荷载的、处于低温条件工作的、采用焊接连接的特别是部件厚度大的焊接 连接的结构和构件，应采用质量较高的钢材。 钢结构所用的钢材通常应有S、P极限含量的合格保证。对于焊接结构，还应有碳含量的合格保证。对 于较大房屋的柱、屋架、托架、直接承受动力荷载的结构、容器钢板结构的钢材，还应具有冷弯合格 的保证。对于重级工作制和起重量≥50t的中级工作制焊接吊车梁或类似结构的钢材，应具有常温(20 ℃)冲击韧性合格的保证。当计算温度较低时，则应根据温度需要具有0℃或-20℃(对Q235钢)，0℃， -20℃或-40℃(对低合金结构钢)低温冲击韧性合格的保证。设计时应根据不同情况的需要，选用能满 足相应保证项目的钢号。当有些保证基础上不作为通常的交货条件时，供需双方应协议附加交货条件 ，使其满足设计要求。 Q345和Q390钢是钢结构常用的两种低合金结构钢，比Q235钢分别高约47%和66%，在受力大的承重钢结 构中采用，可比Q235钢少用钢材15%～25%、但其弹性模量与Q235钢相同，当构件截面由刚度或疲劳计 算控制，选用低合金结构钢就不能出其强度较高的优点，此时宜采用价格较低的碳素结构钢。 四、常用钢材的规格 钢结构所用钢材主要是热轧成型的钢板和型钢、冷加工(冷弯、冷压和冷轧)成型的型钢。 1.热轧钢板 钢板分为薄钢板(厚度≤4mm)和厚钢板>4mm两种，钢板的标注符号是“-(钢板截面代 号)宽度×厚度×长度”，单位为mm，亦可仅用“-宽度×厚度”或“-厚度”来表示。例如-360×12× 3600，亦可表示如-360×12或-12。 2.热轧型钢 常用的热轧型钢有角钢、槽钢、工字钢、H型钢和钢管等，其规格和截面特性查相关 的型钢表。 角钢 分为等边和不等边角钢两种。角钢标符号是“L(角钢代号)边宽×厚度（等边 角钢）或L边宽×短边宽×厚度(不等边角钢)单位为mm”。如L100×8或L100×80×8。 槽钢 有热轧普通槽钢和轻型槽钢两种。槽钢规格用槽钢符号(普通槽钢和轻型槽钢 的符号分别为“[”和“Q［”）和截面高度(单位为cm)表示，当腹板厚度不同时，还要标注出腹板厚 度类别符号a、b、c厚度依次增大。例如［10、［20a、Q［20a。与普通钢截面高度相同的轻型槽钢的 翼缘和腹板均为较薄，截面面积小但回转半径大，重量相对较轻。 工字钢 有普通工字钢和轻型工字钢两种。标注方法符号“I”表示，例如I18、I50a、QI150。 H型钢 H型钢比工字钢的翼缘宽度大并为等厚度，截面材料分布更为合理，因而在截面积相同条件下 ，其绕弱轴的抗弯刚度比工字钢大1倍以上，绕强轴的抗弯能力亦高于工字钢，用钢量可比工字钢减少 10%～30%。H型钢的翼缘等厚度，便于与其他构件连接。H型钢可较方便地加工制成T型钢和蜂窝梁等型 材，以满足工程的需要。根据《热轧H型钢和部分T型钢》（GB/T 11263-1998），热轧H型钢分为宽翼 缘H型钢、中翼缘H型钢和窄翼缘H型钢，它们的代号分别为HW、HM、和HN，型号采用高度(或高度的近 似值)×宽度(或宽度的近似值)来表示。例如HW400×400、HM500×300、HN700×300。 钢管 钢结构中常用热轧无缝钢管和焊接钢管。用“Φ外径×壁厚”表示，单位为mm。例如Φ360×6 。 3.薄壁型钢 薄壁型钢通常是用1.5～6mm厚的钢板冷弯加工而成，其截面形式和尺寸可按工程要求合理设计。与相 同截面积的热轧型钢相比，钢材用量可显著减少。但板壁较薄，对锈蚀影响较为敏感。 |
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