第1个回答 2009-11-02
建筑工程用钢有钢结构用钢和钢筋混凝土结构用钢两类， 前者主要应用型钢和钢板， 后者主要采用钢筋和钢丝。 一、 钢结构用钢 钢结构用钢主要有碳素结构钢和低合金结构钢两种。 （一） 碳素结构钢（非合金钢） 1. 碳素结构钢的牌号及其表示方法 碳素结构钢的牌号由四个部分组成： 屈服点的字母（Q） 、 屈服点数值（N／ mm 2 ） 、 质量等级符号（A、 B、 C、 D） 、 脱氧程度符号（F、 B、 Z、 TZ） 。 碳素结构钢的质量等级是按钢中硫、 磷含量由多至划分的， 随 A、 B、 C、 D 的顺序质量等级逐级提高。 当为镇静钢或特殊镇静钢时， 则牌号表示“Z” 与“TZ” 符号可予以省略。 按标准规定， 我国碳素结构钢分五个牌号， 即 Q195、 Q215、 Q235、 Q255 和 Q275。 例如 Q235—A· F，它表示： 屈服点为 235N／ mm 2 的平炉或氧气转炉冶炼的 A 级沸腾碳素结构钢。 2. 碳素结构钢的技术要求 按照标准GB700—88 规定， 碳素结构钢的技术要求包括化学成分、 力学性能、冶炼方法、 交货状态、 表面质量等五个方面。 各牌号碳素结构钢的化学成分及力学性能应分别符合表 8. 3. 1、 表8. 3. 2 的要求。 表8. 3. 1 碳素结构钢的化学成分(GB700-88) 牌号 等级 化学成分 脱氧方法 C Mn Si S P ≤ Q195 － 0. 06～0. 12 0. 25～0. 50 0. 30 0. 050 0. 045 F、 b、 Z Q215 A 0. 09～0. 15 0. 25～0. 55 0. 30 0. 500 0. 045 F、 b、 Z B 0. 045 Q235 A 0. 14～0. 22 0. 30～0. 65 0. 30 0. 050 0. 045 F、 b、 Z B 0. 12～0. 20 0. 30～0. 70 0. 045 C ≤0. 18 0. 35～0. 80 0. 040 0. 040 Z D ≤0. 17 0. 035 0. 035 TZ Q255 A 0. 18～0. 28 0. 40～0. 70 0. 30 0. 050 0. 045 Z B 0. 045 Q275 - 0. 20～0. 38 0. 50～0. 80 0. 35 0. 050 0. 045 Z 表8. 3. 2 碳素结构钢的力学性能(GB700-88) 牌 号 等 级 拉伸试验 冲击试验 屈服点 σ s (MPa) 抗拉强度 σ s (MPa) 伸长率δ 5（％） 温度（℃） V 型冲击功（纵向）钢筋厚度（直径） (mm) 钢材厚度（直径） (mm) ≤16 >16～ 40 >40～ 60 >60～ 100 >100～ 150 >150 ≤16 >16～ 40 >40～ 60 >60～ 100 >100～ 150 >150 （J) ≥ ≥ ≥ Q195 - (195) (185) - - - - 315～ 390 33 32 - - - - - - Q215 A 215 205 195 185 175 165 335～ 410 31 30 29 28 27 26 － － B 20 27 Q235 A 235 225 215 205 195 185 375～ 460 26 25 24 23 22 21 － － B 20 27 C 0 D －20 Q255 A 255 245 235 225 215 205 410～ 510 24 23 22 21 20 19 － － B 20 27 Q275 - 275 265 255 245 235 225 490～ 610 20 19 18 17 16 15 － 3. 碳素结构钢各类牌号的特性与用途 建筑工程中常用的碳素结构钢牌号为 Q235， 由于该牌号钢既具有较高的强度， 又具有较好的塑性和韧性， 可焊性也好， 故能较好地满足一般钢结构和钢筋混凝土结构的用钢要求。 相反用 Q195 和 Q215 号钢，虽塑性很好， 但强度太低； 而 Q255 和 Q275 号钢， 其 强度很高， 但塑性较差， 可焊性亦差， 所以均不适用。 Q235 号钢冶炼方便， 成本较低， 故在建筑中应用广泛。 由于塑性好， 在结构中能保证在超载、 冲击、焊接、 温度应力等不利条件下的安全： 并适于各种加工， 大量被用作轧制各种型钢、 钢板及钢筋。 其力学性能稳定， 对轧制、 加热、 急剧冷却时的敏感性较小。 其中 Q235—A 级钢， 一般仅适用于承受静荷载作用的结构， Q235—C 和 D 级钢可用于重要焊接的结构。 另外， 由于 Q235—D 级钢含有足够的形成细晶粒结构的元素， 同时对硫、 磷有害元素控制严格， 故其冲击韧性很好， 具有较强的抗冲击、 振动荷载的能力， 尤其适宜在较低温度下使用。 Q195 和 Q215 号钢常用作生产一般使用的钢钉、 铆钉、 螺栓及铁丝等； Q255 及 Q275 号钢多用于生产机械零件和工具等。 （二） 低合金高强度结构钢 低合金高强度结构钢是在碳素钢结构钢的基础上， 添加少量的一种或多种合金元素（总含量 < 5%） 的一种结构钢。 其目的是提高钢的屈服强度、 抗拉强度、 耐磨性、 耐蚀性与耐低温性等。 因而它是综合性较为理想的建筑钢材， 在大跨度、 承重动荷载和冲击荷载的结构中更适用。 此外， 与使用碳素钢相比，可以节约钢材20%～30%， 而成本并不很高。 1. 低合金结构钢的牌号及其表示方法 根据国家标准（GB1591—94） 规定， 我国低合金结构钢共有 5 个牌号， 所加元素主要有锰、 硅、 钒、钛、 铌、 铬、 镍及稀土元素。 其牌号的表示由屈服点字母 Q、 屈服点数值、 质量等级（A、 B、 C、 D、 E 五级） 三部分组成。 2. 低合金结构钢的应用 低合金结构钢主要用于轧制各种型钢（角钢、 槽钢、 工字钢） 、 钢板、 钢管及钢筋， 广泛用于钢结构和钢筋混凝土结构中， 特别适用于各种重型结构、 大跨度结构、 高层结构及桥梁工程等， 尤其对用于大跨度和大柱网的结构， 其技术经济效果更为显著。 二、 钢筋混凝土结构用钢 （一） 热轧钢筋 钢筋混凝土用热轧钢筋， 根据其表面状态特征、 工艺与供应方式可分为热轧光圆钢筋、 热轧带肋钢筋与热轧热处理钢筋等， 热轧带肋钢筋通常为圆形横截面， 且表面通常带有两条纵肋和沿长度方向均匀分布的横肋。 按肋纹的形状分为月牙肋和等高肋， 如图 8. 3. 1 所示； 热轧钢筋按其力学性能， 分为Ⅰ 级、 Ⅱ级、 Ⅲ级、 Ⅳ级， 其强度等级代号分别为 R235、 RL335、 RL400、 RL540。 其中Ⅰ 级钢筋由碳素结构钢轧制， 其余均由低合金钢轧制而成。 Ⅰ 级钢筋的强度较低， 但塑性及焊接性能很好， 便于各种冷加工， 故广泛用于普通钢筋混凝土构件的受力筋及各种钢筋混凝土结构的构造筋。 Ⅱ级和Ⅲ级钢筋的强度较高， 塑性和焊接性能也较好， 广泛用作大、 中型钢筋混凝土结构的受力钢筋。 Ⅳ级钢筋强度高， 但塑性和可焊性较差， 可用作预应力钢筋。 图 8. 3. 1 带肋钢筋外形 （二） 冷轧带肋钢筋 热轧圆盘条经冷轧后， 在其表面带有沿长度方向均匀分布的三面或两面横肋， 即成为冷轧带肋钢筋。冷轧带肋钢筋按抗拉强度分为五个牌号， 分别为 CRB550、 CRB650、 CRB800CRB970、 CRB1170。 C、 R、 B 分别为冷轧、 带肋、 钢筋三个词的英文首位字母， 数值为抗拉强度的最小值。 与冷拔低碳钢丝相比， 冷轧带肋钢筋具有强度高、 塑性好， 与钢筋粘结牢固， 节约钢材， 质量稳定等优点。 （三） 预应力混凝土用热处理钢筋 预应力混凝土用热处理钢筋是用热轧带肋钢筋经淬火和回火调质处理后的钢筋。 有直径为 6、 8. 2、 10 （mm） 三种规格。 热处理钢筋成盘供应， 每盘长约 100～120m， 开盘后钢筋自然伸直， 按要求的长度切断。 预应力混凝土用热处理钢筋的优点是： 强度高， 可代替高强钢丝使用； 配筋根数少， 节约钢材； 锚固性好， 不易打滑， 预应力值稳定； 施工简便， 开盘后钢筋自然伸直， 不需调直， 不能焊接。 主要用作预应力钢筋混凝土轨枕， 也用于预应力梁、 板结构及吊车梁等。 （四） 预应力混凝土用优质钢丝及钢绞线 1. 预应力混凝土用钢丝 预应力混凝土用钢丝是高碳钢盘条经淬火、 酸洗、 冷拉加工而制成的高强度钢丝。 （1） 分类及代号 预应力混凝土用钢丝按下列分类。 按交货状态分为： 冷拉钢丝（代号 L） 、 矫直回火钢丝（代号 J） 两种。 按外形分为： 光面钢丝、 刻痕钢丝（代号 K） 两种。 （2） 技术性能 预应力钢丝具有强度高、 柔性好、 松弛率低、 耐蚀等特点， 适用于各种特殊要求的预应力结构， 主要用于大跨度屋架及薄腹梁、 大跨度吊车梁、 桥梁、 电杆、 轨枕等的预应力钢筋。 其技术性能应该符合《预应力混凝土用钢丝》 （GB5223—85） 的要求。 2. 预应力混凝土用钢铰线 预应力混凝土用钢绞线是由 7 根直径为 2. 5～5. 0mm 的高强度钢丝， 绞捻后经一定热处理清除内应力而制成。 一般以一根钢丝为中心， 其余 6 根钢丝围绕着进行螺旋状左捻绞合， 再经低温回火制成。 钢铰线直径有9. 0mm、 12. 0mm 和 15. 0mm 三种。 预应力混凝土用钢铰线按其应力松弛性能分为两种： 应力松弛级别 代号 Ⅰ 级松弛 Ⅰ Ⅱ级松弛 Ⅱ 钢铰线具有强度高、 与混凝土粘结性好、 段面面积大， 使用根数少， 在结构中布置方便， 易于锚固等优点。 主要用于大跨度、 大负荷的后张法预应力屋架、 桥梁和薄腹梁等结构的预应力筋。 三、 钢材的选用原则钢材的选用一般遵循下面原则： （1） 荷载性质 对于经常承受动力或振动荷载的结构， 容易产生应力集中， 从而引起疲劳破坏， 需要选用材质高的钢材。 （2） 使用温度 对于经常处于低温状态的结构， 钢材容易发生冷脆断裂， 特别是焊接结构更甚， 因而要求钢材具有良好的塑性和低温冲击韧性。 （3） 连接方式 对于焊接结构， 当温度变化和受力性质改变时， 焊缝附近的母体金属容易出现冷、 热裂纹， 促使结构早期破坏。 所以焊接结构对钢材化学成分和机械性能要求应较严。 （4） 钢材厚度 钢材力学性能一般随厚度增大而降低， 钢材经多次轧制后、 钢的内部结晶组织更为紧密， 强度更高， 质量更好。 故一般结构用的钢材厚度不宜超过40mm。 （5） 结构重要性 选择钢材要考虑结构使用的重要性， 如大跨度结构、 重要的建筑物结构， 须相应选用质量更好的钢材。 钢的牌号简称钢号， 是对每一种具体钢产品所取的名称， 是人们了解钢的一种共同语言。 我国的钢号表示方法， 根据国家标准 《钢铁产品牌号表示方法》 （GB221-79） 中规定， 采用汉语拼音字母、 化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法表示。 即： ①钢号中化学元素采用国际化学符号表示， 例如 Si, Mn, Cr??等。 混合稀土元素用“RE” （或“Xt” ） 表示。 ②产品名称、 用途、 冶炼和浇注方法等， 一般采用汉语拼音的缩写字母表示， 见表。 ③钢中主要化学元素含量（%） 采用阿拉伯数字表示。 ①由 Q+数字+质量等级符号+脱氧方法符号组成。 它的钢号冠以“Q” ， 代表钢材的屈服点，后面的数字表示屈服点数值， 单位 是 MPa 例如 Q235 表示屈服点（σ s） 为 235 MPa 的碳素结构钢。 ②必要时钢号后面可标出表示质量等级和脱氧方法的符号。 质量等级符号分别为 A、 B、 C、 D。 脱氧方法符号： F 表示沸腾钢； b 表 示半镇静钢： Z 表示镇静钢； TZ 表示特殊镇静钢， 镇静钢可不标符号， 即 Z 和 TZ 都可不标。 例如 Q235-AF 表示A 级沸腾钢。 ③专门用途的碳素钢， 例如桥梁钢、 船用钢等， 基本上采用碳素结构钢的表示方法， 但在钢号最后附加表示用途的字母。 ①钢号开头的两位数字表示钢的碳含量， 以平均碳含量的万分之几表示， 例如平均碳含量为 0. 45%的钢， 钢号为“45” ， 它不是顺序号， 所以不能读成 45 号钢。 ②锰含量较高的优质碳素结构钢， 应将锰元素标出， 例如 50Mn。 ③沸腾钢、 半镇静钢及专门用途的优质碳素结构钢应在钢号最后特别标出， 例如平均碳含量为 0. 1%的半镇静钢， 其钢号为 10b。 ①钢号冠以“T” ， 以免与其他钢类相混。 ②钢号中的数字表示碳含量， 以平均碳含量的千分之几表示。 例如“T8” 表示平均碳含量为 0. 8%。 ③锰含量较高者， 在钢号最后标出“Mn” ， 例如“T8Mn” 。 ④高级优质碳素工具钢的磷、 硫含量， 比一般优质碳素工具钢低， 在钢号最后加注字母“A” ，以示区别， 例如“T8MnA” 。 ①钢号冠以“Y” ， 以区别于优质碳素结构钢。 ②字母“Y” 后的数字表示碳含量， 以平均碳含量的万分之几表示， 例如平均碳含量为 0. 3% 的易切削钢， 其钢号为“Y30” 。 ③锰含量较高者， 亦在钢号后标出“Mn” ， 例如“Y40Mn” 。 ①钢号开头的两位数字表示钢的碳含量， 以平均碳含量的万分之几表示， 如 40Cr。 ②钢中主要合金元素， 除个别微合金元素外， 一般以百分之几表示。 当平均合金含量＜1. 5% 时， 钢号中一般只标出元素符号， 而不标明含量， 但在特殊情况下易致混淆者， 在元素符号后亦可标以数字“1” ， 例如钢号“12CrMoV” 和“12Cr1MoV” ， 前者铬含量为 0. 4-0. 6%， 后者为 0. 9-1. 2%， 其余成分全部相同。 当合金元素平均含量≥1. 5%、 ≥2. 5%、 ≥3. 5%??时， 在元素符号后面应 标明含量， 可相应表示为 2、 3、 4??等。 例如 18Cr2Ni4WA。 ③钢中的钒 V、 钛Ti、 铝 AL、 硼 B、 稀土 RE 等合金元素， 均属微合金元素， 虽然含量很低，仍应在钢号中标出。 例如 20MnVB 钢中。 钒为 0. 07-0. 12%， 硼为 0. 001-0. 005%。 ④高级优质钢应在钢号最后加“A” ， 以区别于一般优质钢。 ⑤专门用途的合金结构钢， 钢号冠以（或后缀） 代表该钢种用途的符号。 例如铆螺专用的 30CrMnSi 钢， 钢号表示为 ML30CrMnSi。 ①钢号的表示方法， 基本上和合金结构钢相同。 ②对专业用低合金高强度钢， 应在钢号最后标明。 例如 16Mn 钢， 用于桥梁的专用钢种为 “16Mnq” ， 汽车大梁的专用钢种为“16MnL” ， 压力容器的专用钢种为“16MnR” 。 弹簧钢按化学成分可分为碳素弹簧钢和合金弹簧钢两类， 其钢号表示方法， 前者基本上与优质碳素结构钢相同， 后者基本上与合金结钢相同。 ①钢号冠以字母“G” ， 表示滚动轴承钢类。 ②高碳铬轴承钢钢号的碳含量不标出， 铬含量以千分之几表示例如 GCr15。 渗碳轴承钢的钢号表示方法， 基本上和合金结构钢相同。 ①合金工具钢钢号的平均碳含量≥1. 0%时， 不标出碳含量； 当平均碳含量＜1. 0%时， 以千分之几表示。 例如 Cr12、 CrWMn、 9SiCr、 3Cr2W8V。 ②钢中合金元素含量的表示方法， 基本上与合金结构钢相同。 但对铬含量较低的合金工具钢钢号， 其铬含量以千分之几表示， 并在表示含量的数字前加“0” ， 以便把它和一般元素含量按百分之几表示的方法区别开来。 例如 Cr06。 ③高速工具钢的钢号一般不标出碳含量， 只标出各种合金元素平均含量的百分之几。 例如钨系高速钢的钢号表示为“W18Cr4V” 。 钢号冠以字母“C” 者， 表示其碳含量高于未冠“C” 的通用钢号。 ①钢号中碳含量以千分之几表示。 例如“2Cr13” 钢的平均碳含量为 0. 2%； 若钢中含碳量 ≤0. 03%或≤0. 08%者, 钢号前分别冠以“ 00” 及“0” 表示之， 例如 00Cr17Ni14Mo2、 0Cr18 Ni9 等。 ②对钢中主要合金元素以百分之几表示， 而钛、 铌、 锆、 氮??等则按上述合金结构钢对微合金元素的表示方法标出。 它的钢号前冠以字母“H” ， 以区别于其他钢类。 例如不锈钢焊丝为“H2Cr13” ， 可以区别于不锈钢“2Cr13” 。 ①钢号由字母和数字组成。 钢号头部字母 DR 表示电工用热轧硅钢， DW 表示电工用冷轧无取向硅钢， DQ 表示电工用冷轧取向硅钢。 ②字母之后的数字表示铁损值（W/kg） 的 100 倍。 ③钢号尾部加字母“G” 者， 表示在高频率下检验的； 未加“G” 者， 表示在频率为 50 周波下检验的。 例如钢号 DW470 表示电工用冷轧无取向硅钢产品在 50 赫频率时的最大单位重量铁损值为 4. 7W/kg。 ①它的牌号由字母“DT” 和数字组成， “DT” 表示电工用纯铁， 数字表示不同牌号的顺序号，例如 DT3。 ②在数字后面所加的字母表示电磁性能： A—高级、 E—特级、 C—超级， 例如 DT8A。