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第二章钢结构的材料2.6钢材的种类及其选择一钢材的种类按用途可分为：结构钢、工具钢和特殊钢；按冶炼方法可分为：转炉钢和平炉钢；按脱氧方法可分为：沸腾钢(F)、半镇静钢(b)、镇静钢(Z)和特殊镇静钢(TZ),镇静钢和特殊镇静钢的代号可以省去；按成型方法可分为：轧制钢（热轧、冷轧）、锻钢和铸钢；按化学成分可分为：碳素钢和合金钢。第二章钢结构材料§2.7结构钢材种类及其选择第二章钢结构的材料第二章钢结构的材料2.6钢材的种类及其选择第二章钢结构材料§2.7结构钢材种类及其选择1．钢材的牌号钢材的品种繁多，钢结构中采用的钢材主要有二类。⑴碳素结构钢根据现行的国家标准《碳素结构钢》(GB700)的规定，碳素结构钢的牌号由代表屈服点的字母Q、屈服点的数值（N/mm2）、质量等级符号和脱氧方法符号等四个部分按顺序组成。碳素结构钢分为Q195、Q215、Q235、Q255和Q275等五种，屈服强度越大，其含碳量、强度和硬度越大，塑性越低。其中Q235在使用、加工和焊接方面的性能都比较好，是钢结构常用钢材之一。第二章钢结构的材料第二章钢结构的材料2.6钢材的种类及其选择第二章钢结构材料§2.7结构钢材种类及其选择质量等级分为A、B、C、D四级，由A到D表示质量由低到高。不同质量等级钢对化学成分和力学性能的要求不同。A级无冲击功规定，对冷弯试验只在需方有要求时才进行，其碳、锰、硅含量也可以不作为交货条件；B级、C级、D级分别要求保证20℃、0℃、－20℃时夏比V形缺口冲击功不小于27J(纵向)，都要求提供冷弯试验的合格保证，以及碳、锰、硅、硫和磷等含量的质保。所有钢材交货时供方应提供屈服点、极限强度和伸长率等力学性能的质保。沸腾钢、镇静钢、半镇静钢和特殊镇静钢分别用汉字拼音字首F、Z、b和TZ表示。对Q235，A、B级钢可以是Z、b或F，C级钢只能是Z，D级钢只能是TZ。Z和TZ可以省略不写。如Q235－AF表示屈服强度为235N／mm2的A级沸腾钢；Q235-Bb表示屈服强度为235N／mm2的B级半镇静钢；Q235-C表示屈服强度为235N／mm2的C级镇静钢。第二章钢结构的材料2.6钢材的种类及其选择第二章钢结构材料§2.7结构钢材种类及其选择(2)低合金高强度结构钢低合金钢是指在炼钢过程中添加一种或几种少量合金元素，其总量低于5％的钢材。低合金钢因含有合金元素而具有较高的强度。根据现行国家标准《低合金高强度结构钢》(GBT/l591)的规定，其牌号与碳素结构钢牌号的表示方法相同，常用的低合金钢有Q345、Q390、Q420等。低合金钢交货时供方应提供屈服强度、极限强度、伸长率和冷弯试验等力学性能质保；还要提供碳、锰、硅、硫、磷、钒、铝和铁等化学成分含量的质保。低合金钢的质量等级除与碳素结构钢A、B、C、D四个等级相同外，增加E级，其要求提供－40℃时夏比V型缺口冲击功不小于27J(纵向)。不同质量等级对碳、硫、磷、铝的含量的要求也有区别。2.6钢材的种类及其选择第二章钢结构的材料2.6钢材的种类及其选择第二章钢结构材料§2.7结构钢材种类及其选择低合金钢的脱氧方法为镇静钢或特殊镇静钢。Q345-B表示屈服强度为345N／mm2的B级镇静钢；Q390－D表示屈服强度为390N／mm2的D级特殊镇静钢。碳素结构钢和低合金钢都可以采取适当的热处理(如调质处理)进一步提高其强度。例如用于制造高强度螺栓的45号优质碳素钢以及40硼（40B）、20锰钛硼（20MnTiB）就是通过调质处理提高强度的。各种牌号的结构钢材强度设计值见附表1。第二章钢结构的材料2.6钢材的种类及其选择2.6钢材的种类及其选择注意:质量等级的划分与要求：碳素钢分(A、B、C、D)四级，低合金钢分(A、B、C、D、E)五级。各级钢的保证条件为:A级钢-抗拉强度、屈服点和伸长率,冷弯试验只在需方要求时进行,无冲击韧性要求;B级钢-抗拉强度、屈服点和伸长率,冷弯试验合格,常温(20℃)冲击试验,要求冲击功不小于27J;C级钢-抗拉强度、屈服点和伸长率,冷弯试验合格,0℃冲击试验,要求冲击功不小于27J;D级钢-抗拉强度、屈服点和伸长率,冷弯试验合格,－20℃冲击试验,要求冲击功不小于27J;E级钢-抗拉强度、屈服点和伸长率,冷弯试验合格,－40℃冲击试验,要求冲击功不小于27J.第二章钢结构的材料第二章钢结构的材料2.6钢材的种类及其选择第二章钢结构材料§2.7结构钢材种类及其选择二、钢材的选用（一）选用钢材的原则钢材选用的原则应既能使结构安全可靠和满足使用要求，又要最大可能节约钢材和降低造价。为保证承重结构的承载力和防止在一定条件下可能出现的脆性破坏，应综合考虑下列因素，选用合适的钢材牌号和材性。1．结构的重要性结构和构件按其用途、部位和破坏后果的严重性可以分为重要、一般和次要三类，不同类别的结构或构件应选用不同的钢材。例如民用大跨度屋架、重级工作制吊车梁等属重要的结构，应选用质量好的钢材；一般屋架、梁和柱等属于一般的结构；楼梯、栏杆、平台等则是次要的结构，可采用质量等级较低的钢材。2．荷载的性质结构承受的荷载可分为静力荷载和动力荷载两种。对承受动力荷载的结构应选用塑性、冲击韧性好的质量高的钢材，如Q345-C或Q235-C；对承受静力荷载的结构可选用一般质量的钢材如Q235-BF。第二章钢结构的材料2.6钢材的种类及其选择第二章钢结构材料§2.7结构钢材种类及其选择3．连接方法钢结构的连接有焊接和非焊接之分，焊接结构由于在焊接过程中不可避免地会产生焊接应力、焊接变形和焊接缺陷。因此，应选择碳、硫、磷含量较低，塑性、韧性和可焊性都较好的钢材。对非焊接结构，如高强度螺栓连接的结构，这些要求就可放宽。4．结构的工作环境结构所处的环境如温度变化、腐蚀作用等对钢材的影响很大。在低温下工作的结构，尤其是焊接结构，应选用具有良好抗低温脆断性能的镇静钢，结构可能出现的最低温度应高于钢材的冷脆转变温度。当周围有腐蚀性介质时，应对钢材的抗锈蚀性作相应要求。5．钢材厚度厚度大的钢材不但强度低，而且塑性、冲击韧性和可焊性也较差，因此厚度大的焊接结构应采用材质较好的钢材。第二章钢结构的材料2.6钢材的种类及其选择第二章钢结构材料§2.7结构钢材种类及其选择（二）钢材选用建议1．承重结构的钢材宜采用Q235、Q345、Q390和Q420钢材，其质量应分别符合现行国家标准《碳素结构钢》GB700和《低合金高强度结构钢》GB／T1591的规定。2．对Q235钢宜选用镇静钢和半镇静钢，下列情况的承重结构和构件不应采用Q235沸腾钢：(1)焊接结构1)直接承受动力荷载或振动荷载且需要验算疲劳的结构。2)工作温度低于－20℃时的直接承受动力荷载或振动荷载但可不验算疲劳的结构以及承受静力荷载的受弯及受拉的重要承重结构。3)工作温度不高于－30℃的所有承重结构。(2)工作温度不高于－20℃直接承受动力荷载且需要验算疲劳的非焊接结构。结构工作温度系指结构所处的环境温度，对非采暖房屋可取为室外空气温度，即现行国家标准《采暖通风和空气调节设计规范》GBJ19中所列出的最低日平均温度，对采暖房屋内的结构可提高10℃采用。第二章钢结构的材料2.6钢材的种类及其选择第二章钢结构材料§2.7结构钢材种类及其选择3．承重结构采用的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度和硫、磷含量的合格保证，对焊接结构尚应具有碳含量的合格保证。焊接承重结构以及重要的非焊接承重结构的钢材还应具有冷弯试验的合格保证。4．对于需要验算疲劳的焊接结构的钢材，应具有常温冲击韧性的合格保证。当结构工作温度不高于0℃但高于－20℃时，Q235钢和Q345钢应具有0℃冲击韧性的合格保证；对Q390钢和Q420钢应具有－20℃冲击韧性的合格保证。当结构工作温度不高于－20℃时，对Q235钢和Q345钢应具有－20℃冲击韧性的合格保证；对Q390钢和Q420钢应具有－40℃冲击韧性的合格保证。5．对于需要验算疲劳的非焊接结构的钢材亦应具有常温冲击韧性的合格保证，当结构工作温度不高于－20℃时，对Q235钢和Q345钢应具有0℃冲击韧性的合格保证；对Q390钢和Q420钢应具有－20℃冲击韧性的合格保证。第二章钢结构的材料2.6钢材的种类及其选择第二章钢结构材料§2.7结构钢材种类及其选择6．其它重要的受拉或受弯的焊接构件中，厚度大于36mm的钢材应具有常温冲击韧性的合格保证。吊车起重量不小于50t的中级工作制吊车梁，对钢材冲击韧性的要求应与需要验算疲劳的构件相同。7．当焊接承重结构为防止钢材的层状撕裂而采用Z向钢时，其材质应符合现行国家标准《厚度方向性能钢板》GB／T5313的规定。8．对处于外露环境，且对大气腐蚀有特殊要求的或在腐蚀性气态和固态介质作用下的承重结构，宜采用耐候钢，其质量要求应符合现行国家标准《焊接结构用耐候钢》GB／T4172的规定。第二章钢结构的材料2.6钢材的种类及其选择第二章钢结构材料§2.7结构钢材种类及其选择三、钢材的规格钢结构所用的钢材主要为热轧成型的钢板、型钢以及冷弯成型的薄壁型钢。1．钢板钢板有薄钢板（厚度0.35~4mm）、厚钢板（厚度4.5~60mm）、特厚板（板厚＞60mm）和扁钢(厚度4~60mm，宽度为12~200mm)等。钢板用“—宽×厚×长”或“—宽×厚”表示，单位为mm，如—450×8×3100，—450×8。2．型钢钢结构常用的型钢是角钢、工字型钢、槽钢和H型钢、钢管等。除H型钢和钢管有热轧和焊接成型外，其余型钢均为热轧成型。第二章钢结构的材料2.6钢材的种类及其选择第二章钢结构材料§2.7结构钢材种类及其选择（1）角钢角钢有等边角钢和不等边角钢两种。等边角钢以“L肢宽×肢厚”表示，不等边角钢以“L长肢宽×短肢宽×肢厚”表示，单位为mm，如L63×5，L100×80×8。（2）工字钢工字钢有普通工字钢和轻型工字钢两种。普通工字钢用“I截面高度的厘米数”表示，高度20mm以上的工字钢，同一高度有三种腹板厚度，分别记为a、b、c，a类腹板最薄、冀缘最窄，b类较厚较宽，c类最厚最宽，如I20a。同样高度的轻型工字钢的翼缘要比普通工字钢的冀缘宽而薄，腹板亦薄，轻型工字钢可用汉语拼音符号“Q”表示，如QI40等。第二章钢结构的材料2.6钢材的种类及其选择第二章钢结构材料§2.7结构钢材种类及其选择（3）槽钢槽钢也分普通槽钢和轻型槽钢两种，以“［或Q［截面高度厘米数”表示，如［20b，Q［22等。（4）H型钢H型钢分热轧和焊接二种。热轧H型钢有宽翼缘（HW）、中翼缘(HM)、窄翼缘(HN)和H型钢柱(HP)等四类。H型钢用“高度×宽度×腹板厚度×翼缘厚度”表示，单位为mm，如HW250×250×9×14、HM294×200×8×12。焊接H型钢是由钢板用高频焊接组合而成，也用“高度×宽度×腹板厚度×翼缘厚度”表示，如H350×250×10×16。（5）钢管钢管有热轧无缝钢管和焊接钢管两种。无缝钢管的外径为32~630mm。钢管用“φ外径×壁厚”来表示，单位为mm，如φ273×5。我国生产的各型钢规格和截面特性见附录三。对普通钢结构的受力构件不宜采用厚度小于5mm的钢板、壁厚小于3mm的钢管、截面小于L45×4或L56×36×4的角钢。第二章钢结构的材料2.6钢材的种类及其选择第二章钢结构材料§2.7结构钢材种类及其选择3．冷弯薄壁型钢冷弯薄壁型钢采用薄钢板冷轧制成。其壁厚一般为1.5~12mm，但承重结构受力构件的壁厚不宜小于2mm。薄壁型钢能充分利用钢材的强度以节约钢材，在轻钢结构中得到广泛应用。常用冷弯薄壁型钢截面型式有等边角钢（a）、卷边等边角钢（b）、槽钢（c）、卷边槽钢（d）、Z型钢、卷边Z型钢（C型钢）（e）、钢管[（f）、（g）、（h）]等。表示方法为：按字母B、截面形状符号和长边宽度×短边宽度×卷边宽度×壁厚的顺序表示，单位为mm，长、短边相等时，只标一个边宽，无卷边时不标卷边宽度，如B[120×40×2.5、BC160×60×20×3。压型钢板是冷弯薄壁型钢的另一种形式，它是用厚度为0.4~2mm