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17钢结构工程17.1钢结构材料17.1.1建筑钢材的牌号1.常用建筑钢材分类钢结构工程中使用的建筑钢材的类型见图17-1。图17-1建筑钢材类型2.常用钢材牌号表示方法《钢铁产品牌号表示方法》（GB/T221)规定了上述主要建筑钢材牌号的表示原则。钢材牌号可集中表明钢材的主要力学性能、冶炼工艺及内在质量等。下面对钢结构工程中常用的建筑钢材牌号表示方法加以说明。(1)碳素结构钢碳素结构钢为碳素钢的一种，含碳量为0.05%〜0.70%，个别可高达0.90%，有普通碳素结构钢与优质碳素结构钢两类。为保证其塑性、韧性及冷弯性能等，建筑钢结构工程中，主要采用低碳钢，其含碳量一般为0.03%〜0.25%。1)普通碳素结构钢（GB/T700)普通碳素结构钢又称碳素结构钢。钢结构工程常用的普通碳素结构钢牌号通常由四部分按顺序组成：第一部分：代表屈服强度的拼音字母“Q”。第二部分：屈服强度数值（以N/mm2或MPa为单位)。第三部分(必要时）：代表质量等级的符号，用字母A、B、C、D……表示，A为最低等级，随字母顺序级别依次升高。第四部分（必要时）：代表脱氧方法的符号，“F”表示沸腾钢，“Z”表示镇静钢，“TZ”表示特殊镇静钢。牌号表示方法中，“Z”及“TZ”通常可省去不标。例如：Q235AF代表屈服强度为235N/mm2、质量等级为A级的沸腾钢。《碳素结构钢》（GB/T700)规定的普通碳素钢牌号有Q195、Q215、Q235、Q275等，其中Q195钢不设质量等级，Q215钢设A、B两等级，Q235及Q275钢设A、B、C、D四等级。工程中应用最广泛的是Q235钢。2)优质碳素结构钢（GB/T699)优质碳素钢是为满足不同的加工要求，而赋予相应性能的碳素钢。其钢质纯净，杂质少，力学性能好。根据含猛量分为普通含锰量（小于0.80%)和较高含锰量（0.80%〜1.20%)两组。优质碳素结构钢牌号通常由四部分按顺序组成：44417钢结构工程第一部分：代表钢材中的平均碳含量（以万分之几计），以两位阿拉伯数字表示。第二部分（必要时）：当钢材的含锰量较高时，加锰元素符号Μη。第三部分（必要时）：代表优质钢的冶金质量等级，优质钢不加字母，高级优质钢、特级优质钢分别以字母Λ、E表示。第四部分（必要时）：代表脱氧方法的符号，“F”表示沸腾钢，“b”表示半镇静钢，“Z”表示镇静钢。牌号表示方法中，“Z”通常可省去不标。例如：15Mn代表平均含碳量为0.15%的优质碳素结构钢，且该钢的含锰量较高。优质碳素结构钢的牌号较多，在钢结构工程中应用较少，在高强度螺栓中有部分应用。(2)低合金高强度结构钢（GB/T1591)低合金高强度结构钢是指在炼钢过程中增添了一些合金元素（其总含量不超过5%)的钢材。同碳素结构钢相比，具有强度高、综合性能好、使用寿命长、适用范围广等优点，尤其在大跨度或重负载结构中其优点更为突出，一般可比碳素结构钢节约20%左右的用钢量。低合金高强度结构钢的牌号表示方法与普通碳素结构钢基本一致，即由代表屈服强度的拼音字母“Q”、屈服强度数值、质量等级符号（A、B、C、D、E,A表示最低级别，E表示最高级别）等按顺序排列表示。对于具有厚度方向性能要求的钢板，则在上述规定牌号后加上代表厚度方向（Z向）性能级别的符号。例如：Q345DZ15代表屈服强度为345N/_2、质量等级为D级且厚度方向性能级别为Z15级的低合金高强度结构钢。低合金高强度结构钢的牌号共有Q345、Q390、Q420、Q460、Q500、Q550、Q620、Q690八种，其中Q345、Q390、Q420均设置A、B、C、D、E五种质量等级，其余牌号钢仅设置C、D、E三种质量等级，体现了对高强度结构钢质量上的高要求。(3)桥梁用结构钢（GB/T714)《桥梁用结构钢》（GB/T714)为桥梁建筑行业的专用标准，其规定的内容和技术要求一般都严于建筑钢结构。桥梁用结构钢牌号的表示方法也与普通碳素结构钢基本一致，即由代表屈服强度的拼音字母“Q”、屈服强度数值、桥梁用结构钢的拼音字母“q”、质量等级符号（C、D、E)等按顺序组成。例如：Q345qC代表屈服强度为345N/mm2、质量等级为C级的桥梁用结构钢。桥梁用钢结构的牌号有Q235q、Q345q、Q370q、Q420q四种，其中Q235q设置C、D两种级别，Q345q、Q370q、Q420q均设置C、D、E三种质量等级。(4)耐候结构钢（GB/T4171)耐候钢为冶炼过程中加人少量特定合金元素（一般指Cu、P、Cr、Ni等），使之在金属基体表面上形成保护层，以提高钢材的耐腐蚀性能的钢种。包括高耐候结构钢和焊接用耐候钢两种。耐候结构钢的牌号由代表屈服强度的拼音字母“Q”、屈服强度数值、“高耐候”或“耐候”的拼音字母“GNH”或“NH”、质量等级符号（A、B、C、D、E)等按顺序组成。例如：Q355GNHC代表屈服强度为355N/mm2、质量等级为C级的高耐候结构钢。高耐候结构钢牌号有：Q295GNH、Q355GNH、Q265GNH、Q310GNH等；焊接用耐候钢牌号有：Q235NH、Q295NH、Q355NH、Q415NH、Q460NH,Q500NH、Q550NH等。(5)建筑结构用钢板（GB/T19879)17.1钢结构材料445建筑结构用钢板主要适用于高层建筑结构、大跨度结构及其他重要建筑结构。除此以外的一般建筑结构形式，由于对钢材性能要求并不突出，钢铁产品的通用标准一般已能满足要求。建筑结构用钢板由代表屈服强度的拼音字母“Q”、屈服强度数值、代表髙性能建筑结构用钢的拼音字母“GJ”、质量等级符号（B、C、D、E)等按顺序组成。对于具有厚度方向性能要求的钢板，则在上述规定牌号后加上代表厚度方向（Z向）性能级别的符号。例如：Q345GJCZ25代表屈服强度为345N/mm2、质量等级为C级且厚度方向性能级别为Z25级的建筑结构用钢板。建筑结构用钢板牌号有Q235GJ、Q345GJ、Q390GJ、Q420GJ、Q460GJ五种，其中Q235GJ、Q345GJ钢设有B、C、D、E四种质量等级，其余牌号钢仅设C、D、E三种质量等级。(6)其他铸钢（GB/T11352)。建筑钢结构，尤其在大跨度情况下，支座及构造复杂的节点，有时会采用铸钢。铸钢牌号由代表铸钢的拼音字母“ZG”、该牌号铸钢的屈服强度最低值、该牌号铸钢的抗拉强度最低值三部分按顺序组成，并在两数值之间用隔开。例如：ZG230-450代表最低屈服强度、最低抗拉强度分别为230N/mm2、450N/mm2的铸钢。一般工程用铸钢牌号有：ZG200-400、ZG230-450、ZG270-500、ZG310-570、ZG340-640等。3.国内外常用牌号钢材对照目前，国内部分大型钢结构工程采用国外进口钢材，表17-1为国内外常用建筑结构钢材的牌号对照。国内外常用建筑结构钢材的牌号对照.表17-1品名中国GB美国ASTM日本JIS德国DIN、DINΕΝ英国BS、BSΕΝ法国NFA、NFΕΝ国际标准化组织IS0630牌号普通碳素结构钢Q215AGr.CGr.58SS330SPHC—040Α12——Q235AGr.DSS400SM400A—080Α15—E235BQ235BGr.DSS400SM400AS235JRS235JRG1S235JRG2S235JRS235JRG1S235JRG2S235JRS235JRG1S235JRG2E235BQ255A—SS400SM400A————Q275—SS490———E275A优质碳素结构钢151015S15CS17CCK15Fe360B08Μ15XC12Fe306BC15E4201020S20CS22CC22IC22C22—15Mn1019——080Α15——44617钢结构工程低合金高强度结构钢Q345CGr.50Gr.AGr.C，Gr.DA808MSPPC590S335J0S335J0S335J0E355DDQ345EType7Gr.50SPPC590S355NLS355MLS355NLS355MLS355NLS355MLE355EE355DDQ420BGr.60Gr.ESEV295SEV345S420NLS420MLS420NLS420MLS420NLS420MLS420CE420CCQ420CGr.BType7SEV295SEV345S420NLS420MLS420NLS420MLS420NLS420MLHS420DE420DDQ460DGr.65SM570SMA570WSMA570PS460NLS460MLS460NLS460MLS460NLS460MLE460DDF460E17.1.2常用钢材的化学成分和机械性能17.1.2.1钢材的化学成分1.碳素结构钢及低合金高强度结构钢表17-2为常用碳素结构钢的化学成分（GB/T700)，表17-3为常用低合金高强度结构钢的化学成分（GB/T1591)。常用碳素结构钢的化学成分（熔炼分析）表17-2牌号统一代号①等级化学成分（质量分数,％)，不大于脱氧方法CSiΜηPSQ215U12152A0.150.351.200.0450.050U12155B0.045ΓsΔU12352A0.220.0450.050Q235U12355B0.20②0.351.40.045■ΓΛί·U12358C0.170.0400.040ΖU12359D0.0350.035τζU12752A0.240.0450.050F、ΖQ275U12755B(0.21〜0.22)③0.351.500.045ΖU12758C0.200.0400.040ζU12759D0.0350.035τζ①表中为镇静钢、特殊镇静钢牌号的统一数字，沸腾钢牌号的统一数字代号如下:Q195F——U11950；Q215AF——U12150,Q215BF——U12153；Q235AF——U12350,Q235BF——U12353；Q275AF——U12750。②经需方同意，Q235B的碳含量可不大于0.22%。③当钢材的厚度（或直径）不大于40mm时，碳含量不大于0.21%;当钢材的厚度（或直径）大于40mm时,碳含量不大于0.22%。常用低合金高强度结构钢的化学成分（熔炼分析）表17-3化学成分®®(质量分数，％)牌号顷重等级SiMnPSNbVTiCrNiCuNMoBAis不大于不小于A0.200.0350.03517.1钢结构材料447B0.501.700.0350.035Q345C0.0300.0300.070.150.200.300.500.300.0120.10—D0.0300.0250.015E0.180.0250.020A0.0350.035B0.200.501.700.0350.035Q390C0.0300.0300.070.200.200.300.500.300.0150.10—D0.0300.0250.015E0.0250.020A0.0350.035B0.200.501.700.0350.035Q420C0.0300.0300.070.200.200.300.800.300.0150.20—D0.0300.0250.015E0.0250.020C0.200.601.800.0300.030Q460D0.0300.0250.110.200.200.300.800.550.0150.200.0040.015E0.0250.020①型材及棒材P、S含量可提高0.005%,其中A级钢上限可为0.045%。②当细化晶粒元素组合加入时，20(Nb+V+Ti)0.22%，20(Mo+Cr)0_30%。2.建筑结构用钢板根据《建筑结构用钢板》（GB/T19879)，建筑结构用钢板的化学成分见表17-4。建筑结构用钢板的化学成分表17-4牌号质量厚度化学成分（质量分数，％)等级(mm)CSiΜηΡSVNbTiAisCrCuNiB0.200.025Q235GJC6〜0.350.600.015D1000