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| 钢结构用钢材新标准及其应用 |
我国钢材总产量连续9年居世界首位，继2005年超过3.5亿吨之后，今年将继续保持高增长率，预计将超4.2亿吨，同时在钢材品种开发与钢材质量与性能水平的提高方面也取得了长足的进步。其中，随着钢结构工程应用的迅速发展，建筑结构用钢材也已成为钢铁家族中一个重要组成部分。据不完全统计，2005年全国土木建筑用钢(包括钢筋、钢板、型材)约占总钢材量50%。以上，可供钢结构选用的钢材钢种系列达8种、钢材牌号10个，品种19种。为便于设计和工程人员了解与应用，本文将就近两年来新编制或新修订的钢材标准作一简述。
1．国标《建筑结构用钢板》GB19879—2005
本标准原为冶金行业标准(YB)《高层建筑用钢板》YB4104—2000修订并升级后的国家标准，己于2005年颁布执行。本标准钢板(简称GJ钢板)原由午阳钢铁公司开发，并起草了(YB)行业标准。GJ钢板也是我国第一个为建筑钢结构专用的钢材品种。其综合性能优于按《高强度低合金结构钢》GB／T1591—1994生产的钢材，如屈服强度不仅限制下限值也规定了上限值，以保证其必要的稳定区间，并规定了屈强比、碳当量作为交货保证条件。特别是厚板(t≥50mm)的屈服强度折减幅度明显小于普通低合金钢。经测算比较50～100mmQ345GJ钢厚板的强度设计值的约可比普通Q345相同厚板提高18％。某工程原设计选用了数万吨普通Q390D厚板，经优化比较研讨后改用Q345GJD厚板，取得了良好的技术经济效果。GJ钢厚板还可以要求Z向性能，按Z15、Z25、或Z35级别保证低含硫量与厚度方向收缩率来交货(但Z向性能保证加价较多，可达15％左右，故选材时宜慎重、合理的提出Z向要求)。此外，还可根据性能要求分别以热轧、正火、正火、轧制、正火控冷、控轧等状态，交货确保高性能要求。因而GJ钢板是一种综合性能良好的结构钢板，适用于承受动力荷载、地震荷载，同时要求较高强度与延性的重要承重构件，特别是采用厚板密实性截面的构件，如超高层框架柱，转换层大梁、大吨位大跨度重级吊车梁等。在强度级别方面，原标准规定有Q235GJ(C、D、E级，厚度6～100mm)、Q345(C、D、E级，厚度6～100mm)两个级别，修订为国标后又增加了Q235GJ(B)、Q345GJ(B)、Q390GJ(C、D、E)、Q420GJ(C、D、E)、Q460(C、D、E)等级别与牌号，系列更加完整。近几年来，大批量GJ钢厚板(包括Q460GJEZ35、Q390GJEZ25及大量Q345GJDEZ15、Z25钢)已成功的用于多项标志性工程，如国家体育场(鸟巢)、首都新机场、国家大剧院、CCTV新楼、北京电视台新楼、上海环球贸易中心(1O1层)等，效果良好，也得到了工程界的了解与认可。现可生产G．丁钢厚板的主要厂家有午阳钢铁公司、宝钢、武钢、鞍钢与新余钢铁公司等。GJ钢板的价格虽高于普通低合金钢板但经过优化比较，合理要求性能参数来选用时，仍可取得很好的技术经济效果。此外设计选用GJ钢板时，还应注意，由于相关规范尚未规定GJ钢板的抗力分项系数现《高层钢结构技术规程》正安排其取值的统计分析工作)，工程应用时可暂采取由小型专家论证会的方法妥善商定取值。
2．国标《热轧H型钢和剖分T型钢》GB11263—2005
1998年马钢、莱钢相继建成了热轧H型钢生产线，并开始批量生产热轧H型钢、填补了我国的钢铁生产空白。同时由马钢、莱钢、冶建院等单位共同编制的国标《热轧H型钢和部分T型钢》GB11263—1998也同步颁布实行，热轧H型钢由(HW)、中翼缘(HM)、窄翼缘(HN)、桩用(HP)4个系列的H型钢与剖分T型钢规格、偏差与技术条件，其表列规格高度由100-900mm，实物生产可达700mm高度。同时由于建筑结构对轻型薄壁H型钢有较大的需求，2003年由莱钢编制《热轧轻型H型钢》YB/T4113—2003颁布实行，其规格范围由HL100?0?.3?.2到HL400?00??.5，其中许多典型规格已与高频薄壁焊接H型钢相同。随着H型钢的生产发展与应用要求的提高，经近两年修订，新的热轧H型钢标准已于2005年10月颁布实施，修订后的主要变化如下：
将《热轧轻型H型钢》YB／T4113中规格统一“纳入标准，并作为薄壁系列以HT(T为英文Thin字首)为代号；
增加了高度为550、650、750、850及1000mm的规格；
取消了钢桩(HP)系列，将其中8个规格并入HW系列；
取消H450?50、H500x150两个规格；
调整部分H型钢圆角R,相应调整截面，重量与截面特性等。
H型钢是一种截面尺度合理，承载效能优良的高效型材，特别是弱轴方向的截面性能明显优于相同重量的工字钢，在本标准的附录B中列出了相同(近)截面积H型钢与工字钢的特性参数比较，可供设计人员直观了解和比较选用。与焊接H型钢相比，热轧H型钢的外观、内在质量都更良好，且成本、价格也低，其生产工艺耗能也较少，故当使用性能相同时，宜优先选用热轧H型钢。现标准中的HW系列适用于柱构件，HM系列适用于梁、柱构件，HN系列适用于梁构件，HT系列于轻型薄壁构件(可代替部分高频焊接薄壁H型钢，其翼缘与腹板结合部分性能更好)。设计选用热轧H型钢时，其钢材牌号可为Q235、Q345、Q390、Q420等，一般宜为Q235与Q345的B、C级钢，当为受弯构件且由挠度或稳定控制设计时，亦不宜选用较高强度钢材。同时，还应注意H型钢的翼缘与腹板厚度不同，可能因厚度分组不同而具有不同的强度设计值，故计算时应按不同的控制应力部位分别取值。设计选材时还应注意H型钢板件局部稳定要求，在轧制截面规格设计时对此已有所考虑，当按弹性设计选用Q235、Q345H型钢时，除HT系列外其翼缘、腹板的宽(高)比均可符合局部稳定要求，但强度更高或按塑性设计时，应进行局部稳定校核后选定截面。国内现生产热轧H型钢的主要厂家有：马鞍山钢铁公司(H100~H800)、莱芜钢铁公司(H100～H900)、日照钢铁公司(H100～H350)，全国年产能力约400万吨。
3、国标《结构用冷弯空心型钢尺寸、外形、重量及允许偏差》BB／T6728-2002
本标准为替代1986年旧标准并经修订后于2002颁布实施的新标准，其内容规定了结构用冷弯圆铜管和方（矩）钢管的尺寸飞外形、允许偏差等技术要求蛰本标准由宝钢集团上海钢铁工艺所、武钢集团汉口轧钢厂广州钢管厂等单位编制与旧标准相比主要修改内容如下：
大大扩充了规格系列：增加了圆管规格D（外径）21.3-610mm；方管（边长）170-500mm、矩管（高?宽）200?20-600?00mm；
相应增加了厚度10、12、14、16mm的规格；
补充规定了厚度偏差、弯角圆弧半径上下限值、定尺精度内容；
原标准冷弯钢管规格过小过少，且20年未作修改补充，其内容明显滞后，此次修订后大幅增加了大截面规格与厚度级别，如新增加圆管系列φ21.3?.2—φ610?6、方管扩充到口500?00?6、矩管扩充到口600?00?6。此类规格系列基本上可满足铜结构各类大跨、空间桁架、网架和铜管混凝土柱的管材要求。特别是大截面而方矩管为方矩管桁架及方矩管混凝土结构的应用提供了用材的保证条件。本标准与其他型材标准相同，只规定了管材截面规格系列与外形、尺寸及偏差，其所用材质仍由选用人自行选定。根据《钢结构设计规范》的规定，桁架类结构所用钢管钢材强度级别不应超345Mpa，故宜选用Q235、Q345钢为宜，同时选用管材时还应注意局部稳定对截面板件的高（宽）厚比要求。由于本标准只能起到规范规格系列与足寸偏差的作用，实际工程选用时还应同时引用并遵照其它相关标准(如钢材牌号、直缝焊管、建筑结构用矩形管等)
4.建设部行业标准《建筑结构用冷弯矩形钢管》JG／T178—2005
近年来，因建筑行业与工程建设需要，由建设部组织编制的建筑结构专用钢制品行业标准也陆续颁布施行。本标准即为钢结构专用的冷成型方(矩)钢管行业标准。标准由宝钢集团上海钢铁工艺所、华东建筑设计研究院等单位编制，其内容在上述国标(冷弯空心型钢)的基础上补充了结构应用的相关技术要求，包括制造工艺及交货状态、钢材牌号与产品质量等级、化学成分、碳当量、力学性能、屈强比、表面质量、焊缝质量及外形允许偏差等，内容全面更便于结构工程设计选材与应用。故本标准宜作为工程设计选用方(矩)钢管材料的主要依据，并在选用时注意以下各点：
1)本标准中起始规格边长为100mm，同时与上述国标相比每一规格系列中壁厚种类均有增加，分别增加了8、10、12、14、16、19、22mm等种厚度；
2)本标准中所用钢材列入了了235、345、390Mpa三个强度等级，按《钢结构设计规范》规定，实际工程桁架、网架选材时不应选用强度高于345Mpa的钢材；
3)本标准对矩管产品规定了I级II级质量等级，后者仅提供钢管基板原料的化学成份和力学性能；前者则除提供原料的化学成份外还提供成型后钢管的力学性能保证，并将屈强比、碳当量作为交货保证条件，将低温冲击功与焊缝无损检测作为协议补充保证条件。故对主要承重构件应选用I级产品，并要求焊缝为熔选焊(II级质量)；
4)冷弯成型薄壁型钢(包括冷弯薄壁钢管)；的钢材强度设计值均应按国标《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018规范取值，但该规范规定适用的型材厚度不应大于6mm，而本标准大多数规格的厚壁均已超过6mm，已不属于“薄壁”范畴，故设计时对较厚的矩管，亦可酌情按《钢结构设计规范》GB50017的规定取值；5）钢管的冷弯性能数只提供基板原料性能参数，当壁厚t≤8mm时，不提供冲击功性能保证；
6）冷成型方矩钢管成型后，因冷加工效应，其截面强度有一定提高（计算时一般不考虑）而延性（伸长率等）有所降低，在角部圆弧此种影响更为集中并降低其焊接性能，设计施工时宜采取相应的焊接措施。我国最早（约90年）由武钢轧钢厂生产了300?00?2.5与360?00?2.5的方矩钢管，为当时国内最大截面。后又有江苏玉龙钢管厂、山东山口钢管厂等投产，可生产边长400-450的方矩管。现宝钢集团上海钢铁工艺研究所与武汉轧钢厂等已可按本标准生产最大截面为500?2、600?00?2的方矩管。根据国内外经验，边长500以下并厚度小于18mm的箱形截面宜选用冷弯成型焊管，而不宜选用四块板组焊的箱形截面（壁厚较小时，箱形柱加工组制的箱形截面易有较大变形）。由于冷弯矩形钢管具有较多个性特征（残余应力、冷作硬化等）。目前，中国钢协专家委员会等有关单位也筹备编制相应得设计与施工技术规程。
5、冶金行业标准《焊接H型钢》YB3301-2005
本标准为修订后替代1992年旧标准的新行业标准。《焊接H型钢》作为冶金行业标准(YB系列)早在1981年即颁布执行，当时标准规格即分为普通焊接H型钢(规格较大共129种，采用埋弧自动焊工艺)与轻型焊接H型钢(共28种规格，采用高频焊CO2保护焊或电弧焊工艺)两种。92年第一次修订时将此两类合并入一个标准。本次修订是在92标准基础上进行的，修订工作由中冶集团建筑研究总院与冶金信息标准研究院负责，并增加了京城工程技术有限公司、马钢、莱钢建设有限公司、精工钢结构公司等单位为参编单位，修订的主要内容如下：
统一不再分类并统一为一个代号(HA)；
规格高度由最大1200增加到2000mm，翼缘厚度规格增加到50mm，适用范围显著加大；
细化了截面特性的计算；
强化了技术要求的条文，补充并提高了对材料、人员资质、工艺评定、产品检验等方面的要求。
热轧H型钢虽然质量较好，成本较低，但因生产工艺限制，其高度只能在1000mm左右，所以工程中大量应用的高截面、薄腹截面、变截面等H型钢仍只能采用焊接H型钢，同时焊接H型钢的另一特点是其截面组合板件规格的灵活性更便于应用与合理选材。因而新修订的本标准增加大规格，提高质量要求都能更好的符合工程应用要求。选用时应同时提出钢材牌号等级要求，可采用Q235、Q345、Q390、Q420等牌号，有更高材性要求时也可采用相应强度级别的GJ钢(见前1项所述)。对厚度t≥40mm并因焊接约束度很高，可能引起板厚方向收缩撕裂应力很大的部位,其材性宜要求保证厚度方向断面收缩率(即Z向性能)。设计计算时同样应按翼缘、腹板不同厚度,分别取相应的强度设计值，同时校核板件的局部稳定。
本标准虽然颁布实施多年，但由于焊接H型钢截面组合灵活，各加工厂家均可白行制作，故设计、施工中严格按本标准选用或检验的情况尚不普遍，今后这一情况或习惯应逐渐改变。焊接H型钢作为一个钢结构承重构件最常用的组合型材，应有统一的国家或行业标准作为产品生产、验收的依据，其技术要求、焊缝匹配、允许偏差与检验要求可以较完整的规范产品的质量，故设计选用焊接H型钢时,宜在设计文件中说明,其产品应以本标准为依据。
6、建设部行业标准《结构用高频焊接薄壁H型钢》JG／T137-2001
本标准为修订后替代JG／T137—2001旧标准的新行业标准.由于市场对薄壁H型钢需求量大而热轧H型钢供应市场后缺少轻型薄壁截面规格，原YB焊接轻型H型钢系列规格又较少，故上海大通钢结构公司等根据市场与工程要求开发了焊接薄壁H型钢。并于2001年编制了第一版本标准。在当时其起到了填补轻型薄壁规格系列空白的作用，近年来也得到了较广泛的应用。原标准归定了焊接薄壁H型钢的规格系列、技术要求、尺寸偏差及检验要求等，截面规格高宽由100?0mm到400?0mm，腹板厚度由2.3-6.0mm，翼缘厚由3.2-9.0mm，适用于低层轻型房屋的承重梁、柱及檩条、次梁等次结构构件。由于自重轻，其经济效果可类似冷弯薄壁轻型。本次修订的主要内容如下：
增加了高度450、500mm两个系列共24个规格，扩大了应用范围；
增加了卷边H型钢的允许偏差与截面特性；
增加了成品焊接部位剥离试验的强度试验方法与判定准则；
设计选用本标准产品时，宜注意以下各点：
1)标准中规定的卷边薄壁H型钢目前尚不能批量生产，故拟选用时应事先进行联系与确认。带卷边的翼缘实际上是冷弯薄壁C型钢，其自身作为独立产品尚应符合GB／T6723(冷弯型钢)的有关规定，其强度取值t≤6等应符合国标《冷弯薄壁型钢结构技术规范》的规定。
2)薄壁H型钢所用钢材可选用Q235、Q345牌号钢，不宜选用更高强度牌号。
3)由于薄壁特点，选用截面时应根据不同受力状态核算翼缘与腹板的局部稳定(宽厚比与高厚比)并应满足设计规范的要求。
7．国家标准《彩色涂层钢板及钢带》GB／T12754—2006
本标准原由武汉钢铁公司负责编制于1991年颁布施行，多年来一直是建筑用彩涂压型钢板的主要材料，其内容规定了分类与代号、性能、表面质量、允许偏差等技术要求。10余年来随着应用的发展已不能满足应用要求，急需修订补充。此次修编工作由宝钢负责，武钢、首钢等单位参编，修订后主要变化如下：
增加了彩涂板的牌号；
基板种类增加了热镀铝锌板与热镀锌铝板，取消了冷轧基板；
面漆种类增加了高耐久性聚酯和聚偏乙烯，取消了丙烯酸、塑料溶胶和有机溶胶；
增加了涂层结构和热镀锌基板表面结构的分类；
增加了彩涂板厚度允许偏差的规定与力学性能的规定；
调整补充了正面涂层性能指标，增加了反面涂层性能规定；
增加了《国内外彩涂板常用基板牌号对照表》、《彩涂板的选择》、《彩涂板的加工》、《彩涂板的使用寿命和耐久性》等7个资料性附录。
由上可知，本次修订做了较重要的修改与补充，使产品的性能参数更加完善，特别是增加了多个与应用有关的附录，更加方便了应用。在设计彩涂板压型钢板围护结构和应用本标准时，应注意以下各点：
1)设计应用彩涂压型钢板(屋面板、墙面板等)时，应以本标准为选材的主要依据，建筑师与结构工程师应共同负责按涂层种类、镀层与基板要求、强度级别等选定所需彩涂板的牌号。
2)对一般用的屋面板、墙板，其彩涂板结构级别宜选用TS250GD(屈服强度≥250Mpa)TS280GD(屈服强度≥280Mpa)或TS350GD(屈服强度≥350Mpa）牌号；不宜选用更高强度的牌号，(扣压式压型板除外)，也不应选用碳素钢Q235或低合金钢Q345等牌号。
3)镀层种类可选用热镀锌(牌号后缀为Z)或热镀铝锌(牌号后缀为AZ)。镀层厚度与面漆(涂层)种类应按适用环境侵蚀条件、使用寿命要求、工程造价等参照本标准的规定与附录选定。
4)屋面板或墙面板的基板厚度应分别不小于0.6mm或0.5mm。
5)压型钢板的基板厚度公差可达10％左右，而设计选材或订货时又难以控制要求厂家以更小的公差交货，故压型板截面的计算宜留有余度。
所有上述要求均应在设计文件中注明，应再明确的是，压型钢板、屋面板与墙板，既是围护构件又是承重构件，选材时合理的选定其强度级别并提出力学性能要求，是结构工程师应承担的责任，不应轻视或忽视。
为了使压型钢板的选材、设计与加工更加规范，新修订的国标《建筑用压型钢板》与《建筑用压型钢板技术规范》也正在修编之中。
8、宝钢标准《连续热镀铝锌合金钢板及钢带》Q／BQB425—2004
本标准虽为企业标准，但作为彩涂板基板的镀层板，本标准产品一镀铝锌板是一项具有填补国内空白意义的产品。多年来，国产彩涂板只能以热镀锌板为基板，而热镀铝锌板因具有更好的耐腐蚀性能，被国外企业作为“拳头产品"制作的压型钢板在国内工程中占据了很大的市场。本标准和产品的问世，将从根本上改变这一垄断状况。本标准规定了连续热镀铝锌合金钢板及钢带的术语、定义、分类和代号、尺寸、技术要求、检验和试验等，其适用厚度为0.22～1.30mm。镀层中铝的质量百分比约55％，硅的质量百分比约1.6％，其余成份为锌。同时钢板钢带成品的化学成分中不含Si。镀铝锌板的强度级别分为S250、S300、S350、S550四个等级，各数值均表示其屈服强度下限值(Mpa)镀层厚度分为(双面g／m2)30／30、40／40、50／50、60／60、75／75、90／90六个级别。目前压型钢板工程中选用镀铝型板作基板时，其选材应以本标准为依据，并注意以下各点：(1)板的强度等级不宜大于350Mpa；(2)一般使用环境条件(工业或沿海地区，轻度侵蚀介质)下使用时视湿度条件，按镀层厚度不小于60／60或75／75(g／m2)；(3)用作屋面板或墙面板的基板厚度应分别不小于0.6mm或0.5mm。
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| 作者:webceo / 发布日期:2010-3-24 10:26:28 |
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