4 1 其框架梁 碳当量均作为基本交货条件予以保证 现行国家标准《钢结构设计规范》GB 4 宜采用闭口型压型钢板 其钢材性能要求尚应符合下列规定 其在细化晶粒 故宜选用Q345 而且也已有多个在高层民用建筑钢结构中应用的先例 当板厚不小于40mm且沿板厚方向承受较大拉力作用(含较高焊接约束拉应力作用)时 宜选用与强度较低钢材相匹配的焊接材料 反而不如采用方(矩)钢管更为合理可行 螺栓 12755的相关规定 2 4171的规定 柱和抗侧力支撑等主要抗侧力构件钢材的质量等级不宜低于C级 晶粒细化 4.1.1 其性能与《低合金高强度结构钢》GB／T 选材时应按优材优用的原则合理选用质量等级 因而是一个材质综合评定的指标 正确合理的选用钢材牌号 在采取相应措施后不宜再提出Z35抗撕裂性能的要求 1 焊接性能方面有较好的改善效果 我国宝钢 2 GJ钢板(《建筑结构用钢板》GB／T 锰单项指标未符合标准规定而限制其使用 4.1.11 50011也以强制性条文规定了为保证结构钢材延性的相应指标要求 2 但因缺乏实用经验 Q460NH等六种牌号焊接结构用耐候钢 300-500H或ZG 该种板型可增加组合楼板的有效厚度和刚度 2 焊接节点区T形或十字形焊接接头中的钢板 延性和韧性并防止脆性断裂 同时为了保证钢材实物产品的屈强比限值不会有较大的波动 质量等级及其性能要求 700的规定 韧性和焊接性能 会引起结构构件的高应变低周疲劳 2 高强度螺栓可选用大六角高强度螺栓或扭剪型高强度螺栓 提高楼盖使用的舒适度和隔声效果 偏心支撑框架和屈曲约束支撑框架等所用钢材屈服强度均不应超过345N／mm 选材基本规定 冷弯虽属钢材工艺性能但也是体现钢材材质细化和防脆断性能的参考指标 钢材厚度 欧洲钢结构规范Eurcode3根据研究成果 选用时作为量化的性能指标宜要求其晶粒度不小于7级 钢材抗拉性能应有明显的屈服台阶 故选材还应充分的考虑到工程的经济性 研究表明钢结构的抗脆断性能与环境温度 且屈服强度波动范围不应大于100N／mm 4.1.8 而有害元素(硫 性能等技术要求作出了规定 5780和《六角头螺栓》GB／T 当四块板组合箱形截面壁厚小于16mm 如JO级S335钢板工作(拉)应力为0.75f 防止随意扩大用量并增大工程成本的不合理做法 其铸钢件宜选用材质和材料性能符合现行国家标准《焊接结构用铸钢件》GB／T 压型钢板主要作为模板起到施工阶段的承载作用 目前已在国内钢材生产总量中约占90％以上 同时由于钢结构工程中钢材费用约可占到工程总费用的60％左右 17493的有关规定 8110 如在工程中选用时需按该规范的规定进行钢材试样统计分析 大六角螺母 本条依据现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 近年来已有较多的工程应用实例 级别和规格应分别符合现行国家标准《钢结构用高强度大六角头螺栓》GB／T 与同级别低合金结构钢相比 国内外研究和工程经验均表明 抗拉强度 综合质量有明显改善 因而具有较好的耐火性能 高性能钢材发展的趋势和相关国家标准的规定而修订的 5313规定的15％(Z15) 韧性与焊接性能会有一定幅度的降低 均提出了防止结构构件脆断的要求和构造措施 其沿板厚方向的断面收缩率不应小于现行国家标准《厚度方向性能钢板》GB／T 工效低而且焊接变形大 其选材应考虑防脆断性能的要求 钢材厚度越厚 《热强钢焊条》GB／T 故现市场上沸腾钢有时价格反而偏高 5313规定的Z15级允许限值 现转炉和连铸方法生产的钢材一般均为镇静钢 现行国家标准《钢结构设计规范》GB 料 现行国家标准《建筑用压型钢板》GB／T 焊接结构用铸钢节点不仅在大跨度管结构中被普遍采用 已在相关条文中提出了量化确定Z向等级的计算方法 屈服强度波动范围小等特点 冷弯钢材或铸钢件 340-550H铸钢件 但其碳当量过高仅适用于非焊接结构 材 4.1.3 名义拉应力越大 工程经验表明 故推荐其为重要构件较厚板件优先选用的钢材 50017亦未对其抗力分项系数和强度设计值作出规定 1229 而对Q345A级钢 伸长率等力学性能和冷弯试验的合格保证 本条依据相关设计规范和工程经验并结合高层民用建筑钢结构的用钢特点 经验表明 故高层民用建筑钢结构工程中选用较大截面圆钢管时 本条规定与国外经验也是一致的 性能与母材的正确匹配关系 同时工程经验表明 对经受有限非弹性作用的普通抗弯框架和普通中心支撑等结构允许采用屈服强度不大于380N／mm 应力特征 其断后伸长率A不应小于20％ 1 其材质和材料性能应符合现行国家标准《建筑结构用钢板》GB／T 也较多应用了Q390钢与Q345GJ厚板 ZG 选用焊接材料时应注意其强度 焊接性能)等 垫圈技术条件》GB／T 现行行业标准《钢结构高强度螺栓连接技术规程》JGJ 5 焊接时采取有效的焊接措施 选用铸钢件时 1591或《碳素结构钢》GB／T 应作为设计选用焊接材料和技术要求的依据 钢框架柱采用箱形截面且壁厚不大于20mm时 产品规格较小(直径一般小于500mm)并壁厚公差较大 目前已作为一个基本准则列入美国 高层民用建筑钢结构楼盖结构多采用压型钢板-混凝土组合楼板 3098.1 6728和行业标准《建筑结构用冷弯矩形钢管》JG／T 材料性能 选用时宜附加要求保证晶粒度不小于7级 其性能与日本SN系列高性能钢材相当 宜选用直接成方工艺成型的冷弯方(矩)形焊接钢管 25％(Z25)和35％(Z35)限值 时 1 经比选确认可同时保证相应的延性与韧性性能时 对其用材的强度级别和屈强比作出了规定 对主要承重构件用钢管不宜小于20(Q235钢)或25(Q345钢) 附加保证性能和复验要求 其材质和材料性能应分别符合现行国家标准《低合金高强度结构钢》GB／T 增加了碳当量作为供货条件 其熔敷金属的力学性能不应低于母材的性能 当其工作温度低于—20℃时 延性和韧性性能有保证外 以高层民用建筑钢结构为代表的现代钢结构对钢材的品种 如进行性能化设计 性能要求及与母材的匹配和焊接工艺 选用性价比较高的钢材 5 加荷速率等多种因素有关 完全能够满足抗风 屈强比 现行国家标准《钢结构焊接规范》GB 碳当量也相应有所提高 当两种强度级别的钢材焊接时 但由于以往建筑钢结构工程中耐候钢应用不多 低温或露天等环境条件 E级质量等级) 加拿大 屈服强度降幅不大于1／3 参照GJ钢板标准对Q345GJ 其节点铸钢件所用材料多采用符合欧洲标准的G20Mn5牌号铸钢件 钢材品种指轧制钢材 50017-2003在选材和构造规定中 对Q345钢 选用质量等级时 选材基本规定 质量和性能有着更高的要求 Q390钢或强度更高的钢材 7659-2011的规定 其C级钢可保证Z25性能]用于工程 4.1.7 承重构件所用钢材应具有屈服强度 致使目前工程设计中随意扩大或提高要求Z向性能的情况时有发生 日本等国的相关技术标准中 工作环境指高温 选用Q235A或Q235B级钢时应选用镇静钢 2 以Q345钢80～100mm厚板为例 近年来国内建造的高层和超高层民用建筑钢结构除大量应用Q345钢外 其强度设计值约低15％ 4.1.5 在近年来国内钢结构工程中 270-480H 故本条提出了有依据时 如对经复验其含碳量合格的Q235A级钢或碳含量不大于0.24％的Q235A级钢 同时也要求在设计选材中更要做好优化比选工作 故本规程暂未列入其相关条文 现已有多项工程的框架柱采用冷成型方(矩)钢管混凝土柱的实例 型号 4.1.9 对抗震结构主要考虑地震具有强烈交变作用的特点 锚栓一般按其承受拉力计算选择截面 由于轧制状态交货的钢材在强度提高时 鞍钢 还应注意选用时为避免过大的冷作硬化效应降低钢管的延性 碳当量可降低8％以上 仍应作为承重结构用钢的基本保证项目 设计时可作为主要的参照依据 y 有依据时 国内已可生产牌号为ZG340-550H的铸钢件 本条根据相关规范规定和工程经验提出了钢材质量等级选用的规定和建议 C级》GB／T 节点处因钢材收缩而受拉的焊脚厚度 4 料 包括化学成分含量限值 2 4.1.6 钢材的牌号和质量等级应符合下列规定 焊条的材质和性能应符合现行国家标准《非合金钢及细晶粒钢焊条》GB／T 高强度螺栓的材质 钢结构楼盖采用压型钢板组合楼板时 的钢材 本条据此作出了相应规定 其计算公式和允许限值可依现行国家标准《低合金高强度结构钢》GB／T 除化学成分优化 冷弯矩形钢管未规定Q345E级与Q390D 4.1.9 其耐腐蚀性能可为普通钢材的2倍以上 故抗力分项系数要比轧制钢材高15％以上 据此 钢结构用钢应选用镇静钢 Q355NH或Q415NH等牌号的焊接耐候钢 承重钢结构的工作条件与失效模式与静载作用下的结构是完全不同的 本条做出了相应的规定 晶粒度均不如轧制钢材 并按钢材熔炼分析的化学元素含量值计算 Q355NH 焊接构造等有详细的规定 大尺寸冷弯矩形钢管(600×400×20或500×500×20)亦可批量供货 3 Q500钢—40℃冲击功较Q345钢要降低约10％ 焊丝的材质和性能应符合现行国家标准《熔化焊用钢丝》GB／T 并进入非弹性工作状态 亦即不宜绝对不允许Q235A级钢的应用 1 钢材实物的实测屈强比不应大于0.85 1591中规定的Q345钢 而结构使用阶段的外拉力并非主要因素 10045及《低合金钢药芯焊丝》GB／T 4.1.10 厚壁钢材 我国现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 达到结构大震不倒的设防目标 不应超出其规定范围 本条提出了对钢材伸长率和屈强比限值的规定 1 表2 有依据时可选用更高强度级别的钢材 3对此已有明确的规定 以保证应有的韧性性能 4.1.1 屈强比≤0.8 故一直以来在工程用焊接结构中规定不采用Q235A级钢 表明影响Z向性能指标的因素主要是 除力学性能 不仅加工成本高 伸长率不应小于14％ 当用平炉及铸锭方法生产时 马钢等钢铁企业已研发生产了耐火结构用钢板和H形钢 该部分钢板应具有厚度方向抗撕裂性能(Z向性能)的合格保证 应注意大六角螺栓有8.8级和10.9级两个强度级别 柱节点和抗侧力支撑连接节点等重要连接或拼接节点的焊缝宜采用低氢型焊条 防止结构脆断破坏是钢结构选材的基本要求之一 现可生产Q235NH 造成建筑物破坏的循环周次通常在(100～200)周以内 后者脱氧充分 关于铸钢件的材质 屈强比不应大于0.8 4.1.8 也可选用Q235钢 《钢结构用高强度垫圈》GB／T 框架柱采用圆钢管时 抗震高层钢结构用钢的综合性能要求 1230 近年来 178中Ⅰ级产品的规定 本条依据现行国家标准《钢结构设计规范》GB 3 材质均匀而性能较好 重量及允许偏差》GB／T 应进行认真的优化比选与论证 焊接结构所用钢材尚应具有良好的焊接性能 1591-2008生产的低合金钢较原标准提高了屈服强度和冲击功 本条提出了宜适当提高低温环境下受拉(包括弯曲受拉)厚板的质量等级 Q390与Q235等牌号的钢材 若其碳当量或焊接裂纹敏感性指数符合要求即可用于焊接结构的一般构件 其碳当量或焊接裂纹敏感性指数应符合设计要求或相关标准的规定 5293 并提出组合楼板用压型钢板宜采用闭口型板 质量等级和性能要求 关于钢材应力状态与厚度 综上所述 由于要求Z向性能会大幅增加钢材成本(约15％～20％) 4.1.11 《埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂》GB／T 普通螺栓宜采用4.6或4.8级C级螺栓 螺钉和螺柱》GB／T 伸长率可提高10％ 其主要抗侧力构件所用钢材应具有与其工作温度相应的冲击韧性合格保证 其性能与GJ钢板已较为接近 摩擦型和承压型是指高强度螺栓连接的分类 高层钢结构具有板件厚度大 关于A级钢的选用问题 随着现行国家标准《结构用冷弯空心型钢尺寸 结构形式和连接方法 Q235A级钢可能会以超过其含碳量限值(0.22％)交货 应力状态 4.1.7 4 5015(6)或5515(6) 4 其型号为4315(6) 同时尚应具有碳 有效地减小地震作用 熔敷金属的冲击功不应低于母材的规定 承重构件所用钢材的质量等级不宜低于B级 力学性能和工艺性能(冷弯 19879的规定 在强烈的交变地震作用下 4.1.2 并便于吊顶构造 根据近年来工程用材经验 19879)是我国专为高层民用建筑钢结构生产的高性能钢板 硫 这一对钢材延性的要求 3 十字形) 2 并有较好的延性 由于热轧无缝钢管价格较高 补充提出了钢材的屈服强度波动范围不应大于120N／mm 178相继颁布 焊接残余应力高并承受交变荷载的特点 扭剪型螺栓仅有10.9级 导致截面板件平整度差 性能等级 所沿用板型多为开口型 而高额拉应力主要是焊接约束应力 同时专门研发出高性能抗震结构用SA440钢[屈服强度(440～540)N／mm 耐腐蚀指数不小于6.0 主要承重构件所用较厚的板材宜选用高性能建筑用GJ钢板 各类焊接材料与结构钢材的合理匹配关系可见表2 700规定的Q235钢 经采取必要的焊接措施并检验认可后仍可用于一般承重结构中 2 本条提出了焊接结构用铸钢件的选材规定 这就要求结构钢材在有较高强度的同时 28905的低屈服强度钢 质量等级 主要是考虑了国内钢材的生产水平 82 一般构件宜选用Q235钢 其延性 0℃与—20℃时则分别降至50mm与30mm 耐候钢是我国早已制订标准并可批量生产的钢种 3632的规定 Q345GJ钢板屈服强度较普通Q345钢板可提高6.5％ 高层民用建筑中按抗震设计的框架梁 为了增加柱脚刚度或为构造用时 并要求其原板和成管后管材的材质性能均符合设计要求或相应标准的规定 4.1.5 而国内有关规范对如何合理选用Z向性能等级缺乏专门研究与相应规定 若对焊接性能有更高要求时 结构更易发生脆断 并可显著提高涂装附着性能 合理的解决方法首先是节点设计应有合理的构造 Q390GJ性能指标的规定 钢材屈服强度波动范围不应大于120N／mm 《钢结构用高强度大六角头螺栓 连接接头设计与施工验收等有详细的规定 50017又以强制性条文规定了“对焊接结构尚应具有碳当量的合格保证” 焊接接头形式(T字形 如Q460钢的伸长率较Q345要降低15％ 并需按不同性能等级分别要求板厚方向断面收缩率不小于现行国家标准《厚度方向性能钢板》GB／T 主要承重构件所用钢材的牌号宜选用Q345钢 抗拉强度不应小于400N／mm 对螺栓材料 耐腐蚀性指数不小于6 其在600℃高温作用下 2 焊后部分结构的间接约束以及焊前预热等 还应具有适应更大应变与塑性变形的延性和韧性性能 关于抗层状撕裂性能问题 钢结构节点部位采用铸钢节点时 《碳钢药芯焊丝》GB／T 箱形截面与方(矩)钢管截面以其优良的截面特性得到了更普遍的应用 但采用较厚的GJ钢板时仍有一定的综合优势 结构形式 埋弧焊用焊丝和焊剂的材质和性能应符合现行国家标准《埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂》GB／T 故用于外露大气环境中有较好的耐腐蚀效果 低合金钢焊丝》GB／T 4.1.2 的要求 较大的频率一般为(1～3)Hz 工作环境以及钢材品种和厚度等因素 Q415NH 抗震等级为三级及以上的高层民用建筑钢结构 其截面规格的径厚比不应过小 《钢结构用高强度大六角螺母》GB／T 另应注意部分钢材产品不分质量等级或只限定较低或较高的质量等级(如Q390GJ和Q420GJ钢板最低质量等级为C级 实际上在高层民用建筑钢结构中有较大撕裂作用的典型部位是厚壁箱型柱与梁的焊接节点区 其屈服强度不应小于320N／mm 《低合金高强度结构钢》GB／T 4.1 质量 不必因其碳 塑性与焊接性能外 现国产结构用钢已可在保有较高强度的同时 其致密度 高层和超高层民用建筑钢结构应用的现状 2 其Q345钢管的屈服强度和—40℃冲击功要低于Q345钢板的相应值 3 7659的ZG 设计入应了解大六角型和扭剪型是指高强度螺栓产品的分类 其材质和材料性能应符合现行国家标准《建筑用压型钢板》GB／T 在选用螺栓强度级别时 手工焊焊条或自动焊焊丝和焊剂的性能应与构件钢材性能相匹配 381的规定 ) 《钢结构设计规范》GB 1591的规定为依据 承重构件中厚度不小于40mm的受拉板件 由于品种完善和质量性能的提高 4.1.3 4.1.6 抗震等级为二级及以上的高层民用建筑钢结构 5118的有关规定 据此 其性能与尺寸规格应符合现行国家标准《紧固件机械性能 还具有厚度效应小 也缺少相关的设计标准与参数 加之价格是热轧钢材的(2～3)倍 选用高强度螺栓时 12755对建筑用压型钢板的材料 美国与日本的235级碳素结构钢允许含碳量可达0.25％ 偏心支撑框架中的消能梁段所用钢材的屈服强度不应大于345N／mm 使得产品质量更有保证 组合结构所用圆柱头焊钉(栓钉)连接件的材料应符合现行国家标准《电弧螺柱焊用圆柱头焊钉》GB／T 6 国内也有含碳量达0.24％钢材应用于焊接结构的实例 也具有较好的延性 表中X对应各焊材标准中的相应规定 温度对抗脆断性能的影响国内尚较少研究 Q390钢 此外作为工程重要依据 包括牌号 50011 按最小值计算的屈强比要提高约10％ 外露承重钢结构可选用Q235NH 不同级别钢材价格也有差别 5117 为了保证结构构件的承载力 12470的有关规定 钢材性能 柱和抗侧力支撑等主要抗侧力构件 以确定抗力分项系数和强度设计值 因而使结构带有高应变低周疲劳工作的特点 设计指标 磷)含量限值则越低 以及应遵循的技术标准等 6 4.1.4 因较高拉应力而在沿厚度方向承受较大撕裂作用的钢材 钢材厚度主要指厚板 《六角头螺栓 同时对重要构件的焊接应选用低氢型焊条 约束焊缝收缩的钢材厚度 工程设计中应综合考虑上述要素 1228 多年来 应力集中及焊接残余应力越高(特别是有多向拉应力存在时)和加荷速率越快 由于各种交货状态钢材的碳当量有差异 外形 可选用按热机械轧制(TMCP)状态交货的钢材并要求较低的碳当量保证 其材质和材料性能要求应符合现行国家标准《耐候结构钢》GB／T 因其为铸造成型 50661对焊接材料的质量 力学性能和化学成分 宜适当提高其所用钢材的质量等级 虽然按国家标准《低合金高强度结构钢》GB／T 按相关标准规定 锚栓钢材可采用现行国家标准《碳素结构钢》GB／T 其中应力状态指弹性或塑性工作状态和附加应力(约束应力 被焊母材有冲击要求时 罕遇地震作用时 按新修订的国家标准《焊接结构用铸钢件》GB／T 美国抗震规程规定对预期会出现较大非弹性受力构件 不应将二者混淆 为了保证偏心支撑消能梁段有良好的延性和耗能能力 屈曲约束支撑核心单元可选用材质与性能符合现行国家标准《建筑用低屈服强度钢板》GB／T 10433的规定 2 材 如日本SN系列高性能钢材(推荐为抗震用钢)仅列出SN400钢(相当于Q235钢)与SN490钢(相当于Q345钢) 框架梁 钢材的选用应综合考虑构件的重要性和荷载特征 4 其性能与G20Mn5相当 减少接头区的焊接约束应力等 也可采用更高强度的钢材 如特殊抗弯框架 钢结构所用螺栓紧固件材料的选用应符合下列规定 2 5782的规定 质量等级愈高则冲击功保证值越高 Q390钢为120N／mm 因而铸钢件是一种性价比不高的钢材 时 特殊支撑框架 Q235A级或B级钢的脱氧方法可分为沸腾钢或镇静钢 50017规定了高层民用建筑钢结构承重构件钢材应保证的基本性能要求 残余应力)情况 但参照国内外实际用材经验 在高层民用建筑钢结构工程中 1231和《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副》GB／T 缺少轧制改善钢材性能的效应 但欧洲规范Eurocode 同时后者还规定了按Ⅰ级产品交货时 提高韧性 而现行国家标准《钢结构设计规范》GB Q390等牌号钢 根据现有的应用经验 1591系列钢材相当 在设计文件中应完整的注明对钢材和连接材料的技术要求 可见抗撕裂性能问题实质上是焊接问题 屈强比 焊接材料与结构钢材的匹配 工作环境温度越低 伸长率≥20％～26％ 从而实现地震作用能量与结构变形能量的转换 碳当量等作为交货基本保证条件 故本条提出承重构件宜采用Q345 应以保证成型管材的力学性能 目前实际工程中多以碳当量作为量化焊接性能的指标 而不应随意要求并提高Z向性能的等级 并将屈服强度幅(屈服强度波动范围 4.1.10 4.1.4 11352 磷等化学成分的合格保证 其材质和材料性能应符合现行行业标准《建筑结构用冷弯矩形钢管》JG／T 其允许厚度在10℃时可为60mm 注 钢结构所用焊接材料的选用应符合下列规定 提出了选材时应综合考虑的诸要素 其截面规格的径厚比不宜过小 14957 亦即强度级别相同时 2 应有抗撕裂性能(Z向性能)的保证 宜选用直缝焊接圆钢管 近年来 2 宜选用直缝焊接圆钢管 则钢材韧性越差 综上所述 4.1 仅规定了可选用《一般工程用铸造碳钢件》GB／T 3 现行各钢材标准规定的钢材质量等级主要体现了其韧性(冲击吸收功)和化学成分优化方面的差异 其材质和材料性能应符合现行行业标准《建筑结构用冷成型焊接圆钢管》JG／T 50017对铸钢件选材 《气体保护电弧焊用碳钢 钢材的牌号和质量等级的规定 而提高钢材抗脆断能力的主要措施是提高其韧性性能 合理地选用钢材牌号 2 并应在设计文件中完整地注明对钢材的技术要求 因而二级抗震框架与抗侧力支撑等主要抗侧力构件钢材等级不宜低于C级