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鋼結(jié)構(gòu)材料要求及選用，規(guī)范怎么規(guī)定的？

打印 0條評(píng)論來源：鋼結(jié)構(gòu)Cost-steelstructure 公眾號(hào)

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) GB 50017-2017

4.1.1 條文說明：

Q345GJ鋼中微合金元素含量得到了控制，塑性性能較好，屈服強(qiáng)度變化范圍小，有冷加工成型要求(如方矩管)或抗震要求的構(gòu)件宜優(yōu)先采用。

符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)用鋼板》GB/T19879的GJ系列鋼材各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于普通鋼材的同級(jí)別產(chǎn)品。

如采用GJ鋼代替普通鋼材，對(duì)于設(shè)計(jì)而言可靠度更高。

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鋼結(jié)構(gòu)——建筑結(jié)構(gòu)用鋼板適用范圍

Q420鋼、Q460鋼厚板已在大型鋼結(jié)構(gòu)工程中批量應(yīng)：成為關(guān)鍵受力部位的主選鋼材。

調(diào)研和試驗(yàn)結(jié)果表明，其整體質(zhì)量水平還有待提高，在工程應(yīng)用中應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)。

Q420、Q460的應(yīng)用在一些普通項(xiàng)目中幾乎見不到，偶爾會(huì)有框架結(jié)構(gòu)局部采用，不是很常見。

JGJT 483-2020 高強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 中對(duì)高強(qiáng)鋼的定義：牌號(hào)不低于 Q460、Q460GJ的高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼材。

結(jié)構(gòu)用鋼板、型鋼等產(chǎn)品的尺寸規(guī)格、外形、重量和允許偏差應(yīng)符合相關(guān)的現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，但當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)材料市場(chǎng)的產(chǎn)品厚度負(fù)偏差現(xiàn)象普遍，調(diào)研發(fā)現(xiàn)在厚度小于16mm時(shí)尤其嚴(yán)重。

因此，必要時(shí)設(shè)計(jì)可附加要求，限定厚度負(fù)偏差(現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)用鋼板》GB/T19879規(guī)定不得超過0.3mm)

引用規(guī)范：

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厚度偏差糾紛

橋梁—鋼箱梁成本統(tǒng)計(jì)（材料部分）

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)于材料負(fù)偏差的限定范圍，沒有給出具體的建議數(shù)值，設(shè)計(jì)師可以根據(jù)材料規(guī)范，例如 GBT 19879 給出的推薦的偏差類別，進(jìn)行選擇。

橋梁結(jié)構(gòu)用鋼的材料也是一樣情況。

鑒于實(shí)際項(xiàng)目應(yīng)用材料（(16mm以下)，主要是16mm以下多為連軋鋼板，俗稱卷板）負(fù)偏差比較普遍，以及一些項(xiàng)目因此問題而導(dǎo)致事故的發(fā)生，有必要引起結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師的關(guān)注。

4.1.2 條文說明：

在鋼結(jié)構(gòu)制造中，由于鋼材質(zhì)量和焊接構(gòu)造等原因，當(dāng)構(gòu)件沿厚度方向產(chǎn)生較大應(yīng)變時(shí)，厚板容易出現(xiàn)層狀撕裂，對(duì)沿厚度方向受拉的接頭更為不利。

為此，需要時(shí)應(yīng)采用厚度方向性能鋼板。

GB 5313-2023 厚度方向性能鋼板

防止板材產(chǎn)生層狀撕裂的節(jié)點(diǎn)、選材和工藝措施可參照現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范》GB 50661。

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鋼結(jié)構(gòu)——鋼板Z向性能&層狀撕裂

更新后的 GB 5313-2023&23G525

4.1.3 條文說明：

通過添加少量合金元素Cu、P、Cr、Ni等，使其在金屬基體表面形成保護(hù)層，以提高耐大氣腐蝕性能的鋼稱為耐候鋼。

耐候結(jié)構(gòu)鋼分為高耐候鋼（GNH)和焊接耐候鋼（NH)兩類，高耐候結(jié)構(gòu)鋼具有較好的耐大氣腐蝕性能，而焊接耐候鋼具有較好的焊接性能。

耐候結(jié)構(gòu)鋼的耐大氣腐蝕性能為普通鋼的2倍~8倍。

因此，當(dāng)有技術(shù)經(jīng)濟(jì)依據(jù)時(shí)，將耐候鋼用于外露大氣環(huán)境或有中度侵蝕性介質(zhì)環(huán)境中的重要鋼結(jié)構(gòu)，可取得較好的效果。

GBT 4171-2008 耐候結(jié)構(gòu)鋼，耐候結(jié)構(gòu)鋼的應(yīng)用還很少，普及度不高。

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耐候結(jié)構(gòu)鋼

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4.3.2 條文：

1）承重結(jié)構(gòu)所用的鋼材應(yīng)具有屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、斷后伸長(zhǎng)率和硫、磷含量的合格保證，對(duì)焊接結(jié)構(gòu)尚應(yīng)具有碳當(dāng)量的合格保證;

2）焊接承重結(jié)構(gòu)以及重要的非焊接承重結(jié)構(gòu)采用的鋼材應(yīng)具有冷彎試驗(yàn)的合格保證;

3）對(duì)直接承受動(dòng)力荷載或需驗(yàn)算疲勞的構(gòu)件所用鋼材尚應(yīng)具有沖擊韌性的合格保證。

4.3.2 條文說明：

本條為強(qiáng)制性條文。

規(guī)定了承重結(jié)構(gòu)的鋼材應(yīng)具有的力學(xué)性能和化學(xué)成分等合格保證的項(xiàng)目，分述如下:

1）抗拉強(qiáng)度。

鋼材的抗拉強(qiáng)度是衡量鋼材抵抗拉斷的性能指標(biāo)，它不僅是一般強(qiáng)度的指標(biāo)，而且直接反映鋼材內(nèi)部組織的優(yōu)劣，并與疲勞強(qiáng)度有著比較密切的關(guān)系。

2）斷后伸長(zhǎng)率。

鋼材的伸長(zhǎng)率是衡量鋼材塑性性能的指標(biāo)。

鋼材的塑性是在外力作用下產(chǎn)生永久變形時(shí)抵抗斷裂的能力。

因此承重結(jié)構(gòu)用的鋼材，不論在靜力荷載或動(dòng)力荷載作用下，還是在加工制作過程中，除了應(yīng)具有較高的強(qiáng)度外，尚應(yīng)要求具有足夠的伸長(zhǎng)率。

3）屈服強(qiáng)度(或屈服點(diǎn))。

鋼材的屈服強(qiáng)度(或屈服點(diǎn))是衡量結(jié)構(gòu)的承載能力和確定強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的重要指標(biāo)。

碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼在受力到達(dá)屈服強(qiáng)度以后，應(yīng)變急劇增長(zhǎng)，從而使結(jié)構(gòu)的變形迅速增加以致不能繼續(xù)使用。

所以鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值一般都是以鋼材屈服強(qiáng)度為依據(jù)而確定的。

對(duì)于一般非承重或由構(gòu)造決定的構(gòu)件，只要保證鋼材的抗拉強(qiáng)度和斷后伸長(zhǎng)率即能滿足要求;

對(duì)于承重的結(jié)構(gòu)則必須具有鋼材的抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、屈服強(qiáng)度三項(xiàng)合格的保證。

4）冷彎試驗(yàn)。

鋼材的冷彎試驗(yàn)是衡量其塑性指標(biāo)之一，同時(shí)也是衡量其質(zhì)量的一個(gè)綜合性指標(biāo)。

通過冷彎試驗(yàn)，可以檢查鋼材顆粒組織、結(jié)晶情況和非金屬夾雜物分布等缺陷，在一定程度上也是鑒定焊接性能的一個(gè)指標(biāo)。

結(jié)構(gòu)在制作、安裝過程中要進(jìn)行冷加工，尤其是焊接結(jié)構(gòu)焊后變形的調(diào)直等工序，都需要鋼材有較好的冷彎性能。

而非焊接的重要結(jié)構(gòu)(如吊車梁、吊車架、有振動(dòng)設(shè)備或有大噸位吊車廠房的屋架、托架，大跨度重型架等)以及需要彎曲成型的構(gòu)件等，亦都要求具有冷彎試驗(yàn)合格的保證。

5）硫、磷含量。

硫、磷都是建筑鋼材中的主要雜質(zhì)，對(duì)鋼材的力學(xué)性能和焊接接頭的裂紋敏感性都有較大影響。

硫能生成易于熔化的硫化鐵，當(dāng)熱加工或焊接的溫度達(dá)到 800℃~1200℃時(shí)，可能出現(xiàn)裂紋，稱為熱脆；

硫化鐵又能形成夾雜物，不僅會(huì)促使鋼材起層，還會(huì)引起應(yīng)力集中，降低鋼材的塑性和沖擊韌性。

硫又是鋼中偏析最嚴(yán)重的雜質(zhì)之一，偏析程度越大越不利。

磷是以固溶體的形式溶解于鐵素體中，這種固溶體很脆，加以磷的偏析比硫更嚴(yán)重，形成的富磷區(qū)促使鋼變脆(冷脆)，降低鋼的塑性、韌性及可焊性。

因此，所有承重結(jié)構(gòu)對(duì)、磷的含量均應(yīng)有合格保證。

6）碳當(dāng)量。

在焊接結(jié)構(gòu)中，建筑鋼的焊接性能主要取決于碳當(dāng)量，碳當(dāng)量宜控制在0.45%以下，超出該范圍的幅度愈多，焊接性能變差的程度愈大。

《鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范》GB 50661 根據(jù)碳當(dāng)量的高低等指標(biāo)確定了焊接難度等級(jí)。

引用規(guī)范：

因此，對(duì)焊接承重結(jié)構(gòu)尚應(yīng)具有碳當(dāng)量的合格保證。

7）沖擊韌性(或沖擊吸收能量)表示材料在沖擊載荷作用下抵抗變形和斷裂的能力。

材料的沖擊韌性值隨溫度的降低而減小，且在某一溫度范圍內(nèi)發(fā)生急劇降低，這種現(xiàn)象稱為冷脆，此溫度范圍稱為“韌脆轉(zhuǎn)變溫度”。

因此，對(duì)直接承受動(dòng)力荷載或需驗(yàn)算疲勞的構(gòu)件或處于低溫工作環(huán)境的鋼材尚應(yīng)具有沖擊韌性合格保證。

材料的上述七個(gè)指標(biāo)：抗拉強(qiáng)度、斷后伸長(zhǎng)率、屈服強(qiáng)度(或屈服點(diǎn))、冷彎試驗(yàn)、硫、磷含量、碳當(dāng)量、沖擊韌性(或沖擊吸收能量)應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目適用范圍及情況確定的合格范圍，需要在設(shè)計(jì)圖或者設(shè)計(jì)說明中予以明確。

或者說七個(gè)指標(biāo)即便有不需要嚴(yán)格控制的，也應(yīng)該給出一個(gè)合格的數(shù)值范圍，作為依據(jù)。

最好提醒采購(gòu)單位，在合同中注明設(shè)計(jì)要求。

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