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钢结构钢材选用与检验技术规程(征求意见稿)

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'征求意见稿1总则1.0.1为了使钢结构工程中钢材的选用与检验工作,能够贯彻执行国家的技术经济政策,做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量,特制定本规程。1.0.2本规程适用于工业与民用建筑钢结构或构筑物钢结构工程中,钢结构钢材的选用及钢材进场后的复验工作。1.0.3本规程的钢材选用原则与检验规则,是根据现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017、《建筑抗震设计规范》GB50011与《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205等基本标准制定的。选用时应按强度适中,综合性能良好,产品质量稳定等要求合理选材。1.0.4本规程列入的各种钢材性能指标、技术要求等是根据各相关现行钢材国家标准(GB系列)与行业标准(JG系列、YB系列)的规定提出的。各主要相关钢材标准名目可见附录A。1.0.5在钢结构工程设计文件中,应注明钢结构所采用钢材的牌号、级别及对钢材的力学性能、化学成分的要求及其他附加材质、材性保证和钢材复验的技术要求,与所依据的标准名称。1 征求意见稿2.术语与符号2.1术语2.2.1碳素结构钢2.2.2低合金高强度结构钢2.2.3耐侯结构钢2.2.4焊钉2.2.5上、下屈服强度2.2.6断面收缩率2.2.7冲击功2.2.8屈强比2.2.9厚度方向性能钢板2.2.10碳当量2.2.11正火2.2.12调质2.2.13热机械轧制2.2.14径厚比2.2.15晶粒度2.2.16耐锈蚀指数2.2.17镀层板2.2.18涂层板2.2.19试样2.2.20熔炼分析2.2.21原始标距2.2.22直接成方、先圆后方2 征求意见稿2.2主要符号2.2.1钢材性能指标f——钢材的抗拉抗压和抗弯强度设计值;R——钢材的下屈服强度;eLR——钢材的上屈服强度;ehR——规定非比例延伸强度;p2.0R——钢材的抗拉强度;mJ——冲击吸收功;Mpa——应力强度值的量纲;A——断后伸长率;CEV、CE——碳当量;Pcm——焊接裂纹敏感性指数;Ψ——断面收缩率;TMCP——热机械轧制。2.2.2计算系数及其他η——成型方式系数;γ——系数或钢材的抗拉强度与屈服强度的比值;γ——抗力分项系数;Rk——孔型系数;2D——钢管直径;D——螺栓直径;T——钢板厚度。3 征求意见稿3钢结构用钢材及其技术要求3.1钢材牌号与标准3.1.1钢结构用钢材应为按现行国家标准(GB系列)或行业标准(YB或JG系列)所规定的性能、技术与质量要求生产的钢材。对新研制的钢材应经国家或部级产品鉴定认可企业产品标准作依据后方可选用。必要时,在钢材订货前应对供货厂家的资质与产品质量进行论证考察确认。3.1.2承重钢结构所用钢材,选用Q235钢与Q345、Q390、Q420钢及Q460钢时,其性能、质量应分别符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T700与《低合金高强度结构钢》GB/T1591的规定。当选用焊接耐候结构钢Q235NH钢、Q355NH、Q415NH钢时,其性能、质量应符合现行国家标准《耐候结构钢》GB/T4171的规定。3.1.3承重结构所用的型材、板材与管材等钢材品种的性能、质量与规格,应符合各相关现行国家标准或行业标准(见附录A)的规定;当相关标准中无钢材性能的规定时,应按设计文件要求与下列规定,保证钢材的材质与性能指标。1.钢板应按所选用钢材牌号的标准所规定的化学成分、力学性能与冷弯性能等指标及技术条件交货。2.焊接钢管与冷弯型材应按其加工所用原板的化学成分、力学性能与冷弯性能等指标及技术条件交货;当有要求时,应再附加成型后管材与型材的力学性能交货。3.1.4预应力钢丝绳索体所用抗拉强度级别为1570Mpa、1670Mpa、1770Mpa、1870Mpa和1960Mpa钢铰预应力钢丝绳,其质量、性能应符合现行国家标准《钢丝绳》GB/T8918的规定。钢绞线索体所用抗拉强度级别为1270Mpa、1370Mpa、1470Mpa、1570Mpa、1670Mpa、1770Mpa、1870Mpa、1960Mpa的钢绞线,其质量、性能应符合现行国家标准与行业标准《预应力混凝土用钢铰线》GB/T5224、《高强度低松弛预应力热镀锌钢绞线》YB/T152与《镀锌钢绞线》YB/T5004的规定。3.1.5建筑钢结构用的非焊接铸钢支座,其材质、性能应符合《一般工程用铸造碳钢件》GB11352的规定;焊接铸钢支座或铸钢节点的材质性能应符合《焊接结构用碳钢铸件》GB/T7659的规定,或现行中国工程建设协会标准《铸钢节点应用技术规程》CECS235:2008的有关选材的规定。3.1.6当业主要求按国外标准选用钢材时,应按设计文件规定的相应国外钢材标准作为订货与交货的依据。美国(ASTM)系列,日本(J1S系列)或欧洲(EN系列)的钢4 征求意见稿材标准名目可见附录B。3.2钢材的化学成分3.2.1各牌号钢材的化学成分应分别符合各相关标准中关于化学成分含量限值的规定。常用钢材的化学成分限值可见附录C附表C.0.1。3.2.2钢材成品交货时,其化学成分的允许偏差应符合现行国标《钢的成品化学成分允许偏差》GB/T222或附录C附表C.0.2的规定。3.2.3Q235钢及Q345、Q390、Q420钢中细化晶粒元素及铝、氮、铬、镍、铜、碳、锰等元素的含量限值应符合以下规定:1.Q235D级钢应有足够细化晶粒的元素;Q345、Q390、Q420钢需加入细化晶粒元素时,钢中至少含有铝、铌、钒、钛中的一种。所有细化晶粒元素的含量应在质量证明书中注明。2.当采用铝脱氧剂时,总铝含量应不小于0.02%,钢中铬、镍、铜作为残余元素时,其含量应各不大于0.3%。3.若钢中未加入铝、铌、钒、钛等具有固氮作用的合金元素,氮含量应不大于0.008%。若Q235钢中铝含量不小于0.02%时,其氮含量的上限可不受限制。4.在保证钢材力学性能符合标准规定的情况下,各牌号A级钢的碳、锰、硅含量可不作为交货条件。3.2.4厚度方向(Z向)钢板的Z向性能级别为Z15、Z25与Z35级时,其含硫量应分别不大于0.01%、0.007%与0.005%。3.2.5钢结构用250Mpa、280Mpa及350Mpa热镀锌结构级钢板的化学成分,应符合现行国家标准《连续热镀锌钢板及钢带》GB/T2518附录C表C.3的规定。其化学成分中不应含硅元素。3.2.6钢材的化学成分均按熔炼分析数据计算,其实物的化学成分含量应注明在相应的质量证明书中。5 征求意见稿3.3钢材的力学性能3.3.1钢材的力学性能应包括屈服强度(R)、抗拉强度(R)、伸长率(A)、冲击elm功(J)等基本力学性能指标,及断面收缩率(Ψ)与屈强比等附加性能指标。各牌号钢材的力学性能应符合各自相应标准的规定,或附录D附表D.0.1的规定。3.3.2钢结构钢材所保证的屈服强度指标,宜为下屈服强度值(R)。对《建筑结构el用钢板》(GJ钢板)屈服强度值应按其下限值与上限值之间的幅值予以保证。3.3.3当设计要求断后伸长率为50mm定标距试件的指标值(A50)时,应明确约定以此项指标作为钢材交货的保证条件。当试件为不是50mm定标距试件时,应由供货单位按现行国家标准《钢的伸长率换算》GB/T17600进行换算后提供A50的指标保证值。3.3.4钢材的伸长率指标可允许较附录D规定值有下列幅度内的降低:1.Q235钢板和钢带的拉伸试件为横向取样,其伸长率允许降低2%(绝对值)。2.Q345、Q390、Q420钢板和钢带的伸长率可降低1%,Q345钢板其厚度大于35mm时,伸长率可降低1%,此二项降幅可累计计算。3.3.5厚度方向(Z向)钢板的Z向性能级别为Z15、Z25与Z35级时,其厚度方向截面收缩率(Ψ)应分别保证不小于15%、25%、35%。3.3.6冷弯型钢(壁厚t≤19mm)的力学性能应符合现行国标《冷弯型钢》GB/T6725-2008或下表的规定。表3.3.6冷弯型钢的力学性能产品屈服强度壁厚t/mm屈服强度Rel/MPa抗拉强度Rm/MPa断后伸长率A/%等级235≥235≥370≥24345≤19≥345≥470≥20390≥390≥490≥17注:1.需方有要求时,对壁厚不小于6mm的冷弯型钢,可由供需双方商定冲击功保证值。2.对断面尺寸≤60×60mm(包括等周长尺寸的圆及矩形冷弯型钢及边厚比≤14)的冷弯型钢,平板部分断后伸长率应不小于17%)。3.产品屈服强度为420MPa或更高时,其力学性能保证指标由供需双方商定。3.3.7镀锌冷弯薄壁型钢所用结构级镀锌钢板及钢带,其力学性能应符合现行国家标准《连续热镀锌钢板及钢带》GB/T2518或附录D的规定:6 征求意见稿3.3.8Q345热轧无缝钢管的力学性能(纵向)应符合现行国家标准《结构用无缝钢管》GB/T8162或附录D的规定。3.3.9建筑结构用冷弯方(矩)焊接钢管管材的力学性能应符合现行行业标准《建筑结构用冷弯矩形钢管》JG/T178或附录D的规定。3.3.10屈服强度、抗拉强度、断后伸长率等力学性能指标由试件拉伸试验得到。其试验方法与试件制备应分别符合现行相关国家标准的规定。钢板、钢带(宽度不小于600mm)应取横向试样;对型钢、钢棒及宽度小于600mm的钢带应取纵向试样。钢材冲击试验试件不分钢材类别均取纵向试样,但当设计要求横向冲击功指标时,应补充保证横向冲击功值符合要求。厚度小于6mm的板材、型材,不提供冲击功性能的保证指标。3.4钢材的工艺性能3.4.1结构用钢应保证良好的冷弯性能、焊接性能、热处理性能及机加工性能等工艺性能,钢材交货时应保证上述性能指标符合设计要求与相关标准的规定。3.4.2承重钢结构所用的板材、型材应保证180℃冷弯试验符合相应标准或附录D附表D.0.1的规定。3.4.3结构用圆钢管的冷弯性能应以压扁试验进行检验并应符合相应标准或以下规定:1.Q345热轧无缝钢管,其外径大于22mm且壁厚与外径比值不大于10%时,应进行压扁试验,试验时压扁平板间距(H)达到钢管外径(D)的7/8而试样无裂缝或裂口,可认为压扁试验合格。2.公称外径大于60.3mm的电阻焊钢管应进行压扁试验。公称外径不大于168.3mm的电阻焊钢管,当两压平板间距离为钢管公称外径的3/4时,焊缝处应不出现裂纹;两压平板间距离为钢管公称外径的3/5时,焊缝以外的其它部位应不出现裂纹;公称外径不大于168.3mm的电阻焊钢管,当两压平板间距离为钢管公称外径的2/3时,焊缝处应不出现裂纹;两压平板间距离为钢管公称外径的1/3时,焊缝以外的其他部位应不出现裂纹。3.4.4焊接结构用的Q235级钢,其含碳量不应大于0.22%;Q345、Q390、Q420、Q460级低合金高强度结构钢,应保证碳当量(CEV)或焊接裂纹敏感指标(Pcm)符合表3.4.47 征求意见稿的要求,CEV值与Pcm值应统一按下列公式计算:CEV(%)=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15..............(3.4.3-1)Pcm(%)=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B......(3.4.3-2)表3.4.4低合金高强度结构钢的碳当量(CEV)与焊接裂纹敏感指数(Pcm)焊接裂纹敏碳当量CEV/%感指数Pcm,%钢材热轧、控轧正火、正火轧制、正火加回火热机械轧制或加回火热机械轧制牌号>>或热机械>63mm>120mm≤63mm>63mm~250mm≤63mm≤63mm63mm~120mm~轧制~120mm~250mm120mm150mm加回火Q345≤0.44≤0.47≤0.45≤0.48≤0.48≤0.44≤0.45≤0.45Q390≤0.45≤0.48≤0.46≤0.48≤0.49≤0.46≤0.47≤0.47≤0.2Q420≤0.45≤0.48≤0.48≤0.50≤0.52≤0.46≤0.47≤0.47Q460≤0.46≤0.49≤0.53≤0.54≤0.55≤0.47≤0.48≤0.483.5钢材的交货状态与订货要求3.5.1热轧型材、板材一般以热轧状态交货。当设计或订货方对钢材有更高的性能要求时,可由供需双方商定以正火(N)、正火轧制(NR)、正火加回火(N+T)或热机械轧制(TMCP)等状态交货。3.5.2直缝焊接圆钢管一般以冷卷成型或冷压成型状态交货,其焊接工艺可采用电阻焊或电弧焊。结构用圆钢管不宜选用螺旋焊管产品。3.5.3焊接方(矩)钢管一般以直接成方或圆变方冷成型状态交货,其焊接工艺为高频直缝焊。当对管材综合性能有更高要求时,可要求以热成型方(矩)钢管产品交货。3.5.4钢结构用热轧无缝钢管不应采用热扩状态供货的产品。3.5.5结构用的铸钢件或铸钢节点,一般以正火状态交货,当设计或订货方有较高材性要求时,经供需双方商定,可以调质状态交货。3.5.6用户在签订钢材订货合同时,应仔细约定所要求的钢材牌号、等级与性能指标等技术要求,一般应包括以下内容:1.钢材牌号、质量或性能等级及产品依据的国家或行业标准名称(含年号)。2.钢材的规格及数量,对有复验取样的钢材,订货数量应考虑样坯的附加余量。8 征求意见稿3.确认订货钢材相应标准所规定的各项质量要求、化学成份与力学性能、工艺性能等技术要求及尺寸公差、质量检验与交货状态等要求。对上述要求的标准规定内容有变动者,应有明确的补充约定。4.进行板材、型材及管材订货,而其相应标准未规定化学成份与力学性能等技术条件内容时,则应明确约定此类要求的技术条件、指标要求与所依据的标准名称。5.对焊接钢管,应注意根据使用要求,分别约定其原板的化学成份、力学性能等技术要求及成管的力学性能等技术要求及其依据的标准名称。6.根据使用要求,提出补充的钢材性能附加要求,如:Z向性能、屈强比、碳当量或焊接裂纹敏感指数、晶粒度、耐腐蚀指数等。7.质量与检验的补充要求。8.包装要求。4钢结构用焊接材料及其性能4.1.1钢结构用的焊接材料的牌号与性能应符合设计文件的要求并与结构件钢材性能相匹配。4.1.2碳钢与低合金钢焊条、焊丝的化学成分、力学性能和其它质量要求应分别符合现行国家标准《碳钢焊条》GB/T5117、《低合金钢焊条》GB/T5118、《埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂》GB/T5293、《埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂》GB/T12470及《气体保护电弧焊用碳钢低合金钢焊丝》GB/T8110等的规定。钢结构用碳素结构钢、低合金结构钢适配的焊条、焊丝,其匹配关系及相应的熔敷金属性能可见附录E。4.1.3当设计文件中未注明焊接材料匹配与焊接方法等要求时,钢结构加工单位应根据构件的重要性、钢材性能要求及焊接作业条件等按附录E各表的规定,进行焊接材料的匹配选用,并保证熔敷金属的性能指标符合相应标准的规定。4.1.4新研发的焊接材料用于实际工程时,应经产品鉴定并提供焊接工艺评定报告与性能检测证明等文件,对重要工程的首次应用宜经专家论证。同时,焊接结构用新品种钢材的鉴定文件中,应包括其焊接性能评定及适配焊材与焊接性能试验报告等内容。9 征求意见稿5钢结构用紧固件材料及其性能5.1圆柱头焊(栓)钉5.1.1用作钢-混凝土组合结构连接件的圆柱头焊(栓)钉应以ML15钢或ML15A1钢制22作,焊(栓)钉的屈服强度应不小于320N/mm,抗拉强度不小于400N/mm。其机械性能、焊接性能、试验方法与验收检查等技术要求应符合现行国家标准《圆柱头焊钉》GB/T10433-2002的规定。5.1.2焊(栓)钉的直径与长度宜按表5.1.2系列值选用。表5.1.2焊(栓)钉直径与长度系列(mm)公称直径公称长度1040、50、60、80、100、120、150、1801340、50、60、80、100、120、150、180、2001650、60、80、100、120、150、180、200、220、2501960、80、100、120、150、180、200、220、250、3002280、100、120、150、180、200、220、250、3002580、100、120、150、180、200、220、250、3005.1.3圆柱头焊钉焊接端的焊肉成型瓷环形式与规格尺寸应按表5.1.3选用。其中,B1型适用于普通平焊,也适用于13mm和16mm焊钉的穿透平焊;B1型仅适用于19mm焊钉的穿透平焊。表5.1.3圆柱头焊钉用瓷环规格尺寸B1型瓷环B2型瓷环D焊钉公称直径dD1D2Hminmax1010.310.81418111313.413.91823121616.51723.527171919.5202731.518222323.53036.518.5252626.53841.52210 征求意见稿5.2普通螺栓5.2.1钢结构连接用的4.6级或4.8级普通螺栓为C级螺栓,5.6级与8.8级普通螺栓为A级或B级螺栓。各级螺栓的材料、化学成分及机械和物理性能、质量标准等均应符合现行国家标准《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》GB/T3098.1-2000的规定。5.2.24.6级及5.6级普通螺栓应采用碳钢制造,8.8级普通螺栓应采用低碳合金钢或中碳钢(淬火并回火)制造。上述各级普通螺栓材料、化学成分与机械性能应分别符合表5.2.2-1与5.2.2-2的规定,设计选用时仅注明级别即可。各级普通螺栓均不提供焊接性能、耐疲劳性、耐腐蚀及耐高温(高于250℃)与低温(低于-50℃)等工作性能的技术条件保证。5.2.3当地脚锚栓的材质应采用Q235、Q345、Q390、Q420等牌号钢材,其质量与性能要求应符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T700与《低合金高强度结构钢》GB/T1591的规定。5.2.4C级螺栓与A级、B级螺栓的技术规格与尺寸应分别符合国家标准《六角头螺栓C级》GB/T5780-2000与《六角头螺栓》GB/T5782-2000的规定。其中A级螺栓适用于直径d不大于24mm并长度L不大于10d或150mm(取较小值)的规格,B级螺栓适用于d不小于24mm并长度大于10d或150mm取较小值)的规格。各级螺栓的直径(mm)宜按M6、M8、M10、M12、(M14)M16、(M18)M20、(M22)M24、(M27)M30、(M33)M36、M39等系列规格选用,应用时宜优先选用不带括号的直径规格。当所用螺栓直径大于39mm时,仍可按使用条件与性能要求,参照GB/T3098.1的技术要求选材、订货。表5.2.4-1普通螺栓材质与化学成分(GB/T3098.1-2000)化学成分%1)回火温度℃性能等级材料和热处理要求CPSBminminmaxmaxmaxmax2)4.62)/0.550.050.060.003/4.85.6碳钢0.130.550.050.062)5.80.003/2)/0.550.050.066.84)低碳合金钢(如硼、锰0.150.040.0350.0353)8.8或铬),淬火并回火或0.0034250.250.550.0350.035中碳钢,淬火并回火注:1)硼的含量可达0.005%,其非有效硼可由添加钛和(或)铝控制。2)这些性能等级允许采用易切钢制造,其硫、磷及铅的最大含量为:硫0.34%,磷0.1%,铅11 征求意见稿0.35%。3)为保证良好的淬透性,螺栓直径超过20mm的紧固件,需采用对10.9级规定的钢。4)含碳量低于0.25%(桶样分析)的低碳硼合金钢的锰最低含量为:8.8级0.6%、9.8级:0.7%。表5.2.4-2普通螺栓的机械和物理性能(GB/T3098.1-2000)性能等级序号机械性能和物理性能8.84.64.85.6d≤16mmd>16mm21公称抗拉强度σb,N/mm400400500800800)122最小抗拉强度σbmin,N/mm4004205008008302)公称240320300//屈服点σ,s32min240340300//N/mm规定非比例伸长公称/////42min应力σp2.0N/mm2/310280640640SpN/mm5断后伸长率δ%min22/2012126断面收缩率Ψ%min///527冲击吸收功Aku,Jmin//253030注:1.最小抗拉强度适用于公称长度L≥2.5d的产品:最低硬度适用于长度L<2.5d以及其它不能进行拉力试验(如头部结构的影响)的产品。对螺柱、螺钉和螺柱的实物进行楔负载试验时,应按σmin计算。b2.当不能测定屈服点σ时,允许以测量规定非比例伸长应力σ代替。4.8级的σ值仅为计算用,不sp2.0s是试验数值。3.按性能登记标记的屈服比和规定非比例伸长应力σ适用于机械加工试件。因受试件加工方法和尺寸p2.0的影响,这些数值与螺栓和螺钉实物测出的数值是不相同的。5.3高强度螺栓5.3.1钢结构用高强度螺栓的类别可选用扭剪型高强度螺栓或大六角高强度螺栓。其尺寸、规格与技术条件、检验要求等应分别符合现行国家标准《钢结构用扭剪型高强度螺栓副》GB/T3632~3633及《钢结构用高强度大六角螺栓》GB/T1228、《钢结构用高强度大六角螺母》GB/T1229与《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件》GB/T1231等的规定。若因工程需要更高级别(如12.9级)、更大直径(d>30mm)的高强度螺栓时,可参照上述现行国标,由供需双方协议商定的性能指标与技术条件。12 征求意见稿5.3.2扭剪型高强度螺栓材料、规格与机械性能应符合下列规定:1.螺栓的性能等级为10.9级,其所用钢材牌号应符合表5.3.2-1的要求。表5.3.2-1扭剪型高强度螺栓的钢材牌号类别性能等级推荐材料及标准编号适用规格(mm)20MnTiB(GB/T3077)≤M24ML20MnTiB(GB/T6478)螺栓10.9S35VB(见GB/T3632附录A)M27、M3035CrMo(GB/T3077)45、35(GB/T699)螺母10HML35(GB/T6478)≤M30垫圈--45、35(GB/T699)2.螺栓试件的机械性能应符合表5.3.2-2的要求表5.3.2-2扭剪型高强度螺栓原材料试件机械性能规定非比例抗拉强度延伸强度断后收缩率冲击吸收功断后伸长率ψAkv性能等级RmRp2.0A%%(-20℃)22N/mmN/mm不小于10.9S1040~12409401042273.螺栓的直径规格可按M16、M20、(M22)、M24、(M27)、M30系列选用,应用时宜优先选用不带括号的直径规格。5.3.3大六角高强度螺栓的材料、规格与机械性能应符合下列规定:1.螺栓的性能等级为8.8级或10.9级。其所用钢材牌号应符合表5.3.3-1的要求。表5.3.3-1大六角高强度螺栓用钢材牌号类别性能等级推荐材料及标准编号适用规格20MnTiB(GB/T3077)≤M2410.9S(ML20MnTiB)(GB/T6478)35VB≤M3045、35(GB/T699)≤M20螺栓20MnTiB、40Cr(GB/T3077)≤M248.8SML20MnTiB(GB/T6478)35CrMO(GB/T3077)≤M2435VB10H45、35(GB/T699)螺母8HMl35(GB/T6478)垫圈35HRC~45HRC45,35(GB/T699)13 征求意见稿2.螺栓试件机械性能应符合表5.3.3-2的要求。表5.3.3-2大六角高强度螺栓试件的机械性能规定非比例断后收缩率冲击吸收功断后伸长率抗拉强度延伸强度ψAkvA%性能等级RmRp0.2/Mpa%JMPa不小于10.9S1040~12409401042478.8S830~10306601245635.3.4网架螺栓球用高强螺栓的材质、性能技术要求应符合现行国家标准《钢网架螺栓球节点用高强度螺栓》GB/T16939的规定,其强度等级为10.9S(直径为M12~M36时)与9.8S(直径为M39~M64时),其所用钢材牌号与试件机械性能应分别符合表5.3.4-1,表5.3.4-2的要求。表5.3.4-1网架高强度螺栓所用钢材螺纹规格性能等级推荐材料材料标准编号M12~M2410.9S20MnTiB、40Cr、35CrMoGB3077M27~M3635VB、10Cr、35CrMo附录B、GB3077M39~M64×49.8S35CrMo、40CrGB3077表5.3.4-2网架用高强度螺栓试件的机械性能屈服强度σ伸长率δ收缩率ψ2.05%性能等级抗拉强度MPa%min10.9S1040~124094010429.8S900~110072014 征求意见稿6设计参数与指标6.1钢材的抗力分项系数6.1.1钢材的强度设计值应按钢材标准规定的屈服强度除以抗力分项系数γ确定。对RQ235钢,γ取为1.087;对Q345钢、Q390钢、Q420钢,γ取为1.111。RR6.1.2当设计采用上述牌号以外牌号钢材或新钢种钢材时,应进行专门的验证试验分析确定γ的取值,试验的试件数量不应少于30个。当试验统计分析结果同时满足下R二式要求,且钢材尺寸误差符合相应国家标准规定时,其抗力分项系数γ可按现行国R家标准《钢结构设计规范》或本规程第6.1.1条规定值采用。μμ/f≥.109(Q235钢)或1.11(Q345钢)(6.1.2-1)fykoy22δ=(δ)+(σ/μ)≤.0066(6.1.2-2)kmkofyfy式中:μ—试件屈服强度平均值;fyμ—试验影响系数,对Q235类钢可取0.9;对Q345类钢可取0.93;kof—钢材标准中的下屈服强度值;yδ—变异系数;kmδ—系数,可取0.011;koσ—屈服点试验值的标准差。fy6.1.3对符合第3.1.5条规定的强度级别240Mpa~300Mpa的铸钢件,γ可取为1.282。R6.2钢材的强度设计值6.2.1性能符合《碳素结构钢》GB/T700与《低合金高强度结构钢》GB/T1591规定的Q235、Q345、Q390、Q420等各牌号钢的热轧型材或壁厚大于6mm的冷成型型材,其强度设计值可按表6.3.1采用(本规程第6.2.2、6.2.3、6.2.4等各条规定者除外)。当为单面偏心连接,高空施工条件较差的现场焊接等情况时,尚应按现行国家标准《钢结构设计规范》的规定,乘以相应的折减系数。15 征求意见稿表6.2.1碳素结构钢与低合金高强度结构钢的强度设计值强度设计值钢材抗拉、抗剪端面承压抗压和抗弯fffvce类牌号厚度或直径222(N/mm)(N/mm)(N/mm)别(mm)碳≤16215125素>16~40205120Q235钢结>40~60200115325构>60~100200115钢>100~150180105≤16310180>16~40300175Q345钢>40~63290170400低>63~80280165合>80~100275160金>100~150255150380高≤16350205强>16~40335190度Q390钢>40~63315180415结>63~80295170构>80~100295170钢>100~150280160400≤16380220>16~40360210Q420钢>40~63340195440>63~80325185>80~100325185>100~150305175425注:1.本表中钢材厚度分组及屈服强度、抗拉强度取值均分别依据国标《碳素结构钢》GB/T700-2006与《低合金高强度结构钢》GB/T1591-2008。2.表中各值为钢材热轧状态交货时的强度设计值。3.表中值用于冷成型型材(壁厚大于6mm)时,未考虑冷加工强化的影响。4.表中厚度系指计算点的钢材厚度,对轴心受拉和受压杆件系指截面中较厚板件的厚度。5.Q345热轧无缝钢管的强度设计值应按表6.2.3取值。16 征求意见稿6.2.2冷弯薄壁型钢(壁厚t≤6mm)的强度设计值应符合以下规定:1.Q235与Q345牌号钢的冷弯薄壁型钢,其强度设计值应按下表采用。2表6.2.2冷弯薄壁型钢(壁厚t≤6mm)的强度设计值(N/mm)钢材牌号抗拉、抗压和抗弯f抗剪fv端面承压(磨平顶紧)fceQ235钢205120310Q345钢300175400注:Q235钢和Q345钢的质量与性能应分别符合《碳素结构钢》GB/T700与《低合金高强度结构钢》GB/T1591的规定。2.全截面有效的冷弯薄壁型钢构件,需要考虑冷作强化对强度提高的影响时(热浸镀锌的型材除外),其强度设计值可乘以增大系数Kc,Kc按下式计算。nη(12γ−10)tθikc=1[+∑](6.2.2-1)li=12π式中:η——成型方式系数,对于冷弯高频焊(圆变方工艺成型)方、矩形管,η=1.7;对于圆管和其他方式成型的方、矩形管及开口型钢,取η=1.0;γ——钢材的抗拉强度与屈服强度的比值,对于Q235钢,可取γ=1.58;对于Q345钢,可取γ=1.48。n——型钢截面所含棱角数目。θ——型钢截面上第i个棱角所对应的圆周角(图6.2-1),以弧度为单位;l——型钢截面中心线的展开长度,可取型钢截面积与其厚度的比值。图6.2.2冷弯薄壁型钢截面圆周角示意图3.由热浸镀锌薄板制成的冷弯薄壁构件,当按现行国家标准《连续热镀锌钢板及钢带》GB/T2518选用结构250级钢或结构350级钢时,其强度设计值可分别参照表6.2.117 征求意见稿中Q235钢或Q345钢的强度设计值采用。此时,强度设计值不应再考虑按6.2.2条规定的强度提高系数。6.2.3Q235热轧无缝钢管的强度设计值宜按6.2.1条规定的方法确定取值。符合现行国家标准《结构用无缝钢管》GB/T8162-1999规定的Q345热轧无缝钢管,其强度设计值可按下表采用:2表6.2.3Q345热轧无缝钢管强度设计值(N/mm)钢材抗拉、抗压和抗弯抗剪端面承压(刨平顶紧)222牌号厚度(mm)f(N/mm)fv(N/mm)fce(N/mm)>16290170Q345钢>16~30280165400>302751606.2.4当按《建筑钢结构用钢板》GB19879选用钢板时,其强度设计值可按下表采用。表6.2.4建筑结构用钢板强度设计值钢材抗拉、抗压和抗弯抗剪端面承压牌号厚度或直径ff(刨平顶紧)v(mm)fce6~16215125>16~35215125Q235GJ钢350>35~50205120>50~1001951156~16310180>16~35310180Q345GJ钢415>35~50300175>50~1002901706.3其他设计指标6.3.1各类常用钢材的伸长率、断面收缩率、屈强比、冲击功等技术性能指标,应符合附录D的规定。6.3.2碳素结构钢与低合金高强度结构钢的弹性模量与线膨胀系数应符合现行《钢结构设计规范》GB51117的规定,预应力结构用钢索的弹性模量与膨胀系数应符合《预应力钢结构技术规程》CECS212:2006的规定。钢材与铸钢件的弹性模量E与剪变模3232量可分别取为206×10N/mm、79×10N/mm;线膨胀系数α(以每℃及计)可取为-6312×10;质量密度ρ可取为7850kg/m。18 征求意见稿6.4各类连接材料的强度设计值6.4.1普通螺栓、锚栓及承压型连接的高强度螺栓,其强度设计值可按下表采用:2表6.4.1普通螺栓、锚栓及承压型连接的高强度螺栓的强度设计值(N/mm)普通螺栓承压型连接的螺栓的钢材牌号(或锚拴C级螺栓A级、B级螺栓高强螺栓性能等级)和连接构抗拉抗剪承压抗拉抗剪承压抗拉抗拉抗剪承压件的钢材牌号bbbbbbbbbbffffffffffvvcvvcvvvc普通4.6级170140螺栓4.8级5.6级2101908.8级400320锚拴Q235钢140Q345钢180承压型连8.8级400250接的高强10.级500310螺栓所连接构Q235钢305405470件钢材Q345钢385510590牌号Q390钢400530615Q420钢425560655注:1.普通C级螺栓的性能及技术规格应分别符合《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》GB3098.1及《大六角螺栓C级》GB5780的规定。2.高强度螺栓可选用大六角型或扭剪型,前者性能应符合《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件》GB/T1231的规定;后者仅有10.9级级别,其性能应符合《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副》GB3632~3633的规定。3.螺栓孔的允许偏差和孔壁表面粗糙度,均应符合现行国家标准《钢结构施工质量验收规范》GB50205的要求。19 征求意见稿6.4.2每个摩擦型连接高强度螺栓的承载力设计值可按下式计算:b抗拉承载力N=8.0P(6.4.2-1)tb抗剪承载力N=kknμP(6.4.2-2)v12f式中:P—每个螺栓的予拉力设计值,可见表6.4.2-1k——系数:对冷弯薄壁型钢结构(壁厚t≤6mm)取0.8;其他情况取0.9;1k——孔型系数:标准孔取1.0;大圆孔取0.85;荷载与槽长孔长方向垂直时取0.7;2荷载与槽孔长方向平行时取0.6;n——传力摩擦面数目;fμ——摩擦面的抗滑移系数,当钢材表面采用除锈处理或涂层处理等同方法时,μ值可分别按表6.4.2-2、6.4.2-3取值。表6.4.2-1一个高强度螺栓的预拉力设计值P(kN)螺栓的性螺栓规格能等级M12M16M20M22M24M27M308.8s458012515017523028010.9s55100155190225290355表6.4.2-2钢材摩擦面的抗滑移系数μ构件的钢号连接处构件接触面的处理方法Q235钢Q345钢Q390钢Q420钢普通钢结构喷砂(丸)0.450.500.50喷砂(丸)后生赤锈0.450.500.50钢丝刷消除浮锈或未经处理0.300.350.40的干净轧制表面冷弯薄壁型喷砂(丸)0.400.45//钢结构热轧钢材轧制表面消除浮锈0.300.35//冷轧钢材轧制表面消除浮锈0.25///注:1.钢丝刷除锈方向应与受力方向垂直。2.当连接构件采用不用钢号时,抗消移系数μ值应按相应的较低值取值。3.采用其他方法处理时,其处理工艺及抗滑移系数值均应经试验确定。20 征求意见稿表6.4.2-3涂层摩擦面的抗滑移系数涂层厚度涂层类型钢材表面处理要求抗滑移系数μm2)无机富锌漆0.401锌加底漆(ZINGA)Sa260~800.452防滑防锈硅酸锌漆0.45聚氨酯富锌底漆或醇酸铁红底漆Sa2以及上60~800.15注:1.当设计要求使用其他涂层(热喷铝、镀锌等)时,其钢材表面处理要求、涂层厚度以及抗滑移系数均应经试验确定2.当连接板材为Q235钢时,μ值取为0.35。6.4.3各类焊缝的强度设计值可按下表采用表6.4.3焊接材料的匹配与焊缝强度设计值2焊接材料与钢材的匹配焊缝强度设计值(N/mm)手工焊埋弧自动焊焊CO2气匹配相应的钢对接焊缝角焊缝焊条剂与焊丝型号体保护钢材材厚度或抗焊缝质量为抗剪抗拉、焊焊丝牌号直径(mm)ww型号压下列等级ffv抗压和t型号wfc一级、三级抗剪wf二级fE43XXF4AX型焊剂,或ER49-1Q235A≤16215215185125焊条H08A或H08MA、B>16~40205205175120160焊丝ER50-6Q235C>40~60200200170115、D>60~100190190160110E50XXF50XX型焊剂,ER49-1Q345A≤16310310265180焊条H10MnSi焊丝H08MnA>16~35295295250170H08Mn2ER50-3Q345B>35~50265265225155200ER50-2Q345C>50~100250250210145、DE55XXF50XX型焊剂,ER50-3Q390≤16350350300205焊条H10MnSi,H10Mn2A、B、>16~35335335285190或H08MnMoA焊C220丝ER50-2Q390D>35~50315315270180>50~100295295250170E55XXF60XX型焊剂,ER55-DQ420≤16380380320220焊条H10Mn2或2>16~35360360305210220H08MNMoA焊丝>35~50340340290195>50~10032532527518521 征求意见稿注:1.手工焊所用碳钢焊条与低合金钢焊条的性能应分别符合《碳钢焊条》GB5117及《低合金钢焊条》GB5118的要求。2.埋弧焊所用碳钢焊丝与焊剂或低合金钢焊丝与焊剂的性能,应分别符合《埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂》GB/T5293及《低合金钢埋弧焊用焊剂》GB12740、《熔化焊用钢丝》GB/T14957等规定的要求。3.CO2气体保护焊所用实芯焊丝的性能应符合《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》GB/T8110的规定。4.焊缝的质量等级标准应符合现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205的规定。ww5.对接焊缝抗弯时,其受压区强度设计值取f,受拉区强度设计值取f。ct6.4.4符合现行国家标准《电弧螺柱焊用圆柱头焊钉》GB/T10433的焊(栓)钉的承载力设计值可按下式计算并取其小值。cN=.043AEf(6.4.4-1)vsvccN=7.0Af(6.4.4-2)vsu式:E——混凝土的弹性模量;cA——圆柱头焊钉(栓钉)钉杆截面面积;s2f——圆柱头焊钉(栓钉)抗拉强度值;可取f=400N/mmuu7钢材与连接材料的选用7.1基本规定7.1.1为保证钢结构承重构件有良好的承载性能,作到工程安全适用,经济合理,应在设计中合理的选用钢材。并在设计文件中完整注明对钢材选用的技术要求。对重点工程宜进行优化选材的比选与论证。7.1.2设计时,应综合考虑结构的重要性、荷载特征(静荷载、直接动荷载或地震作用)、应力状态(疲劳应力、残余应力等)、工作环境(高温、低温)、加工条件(焊接、冷弯、镀锌)以及钢材性能特征(强度、延性、韧性、厚度效应、抗层状撕裂、焊接性与耐候性等)以及价格等诸要素,正确合理的选用钢材牌号、质量等级、性能指标与技术要求。7.1.3对承重结构用钢材除要求保证基本力学性能——屈服强度、抗拉强度与伸长率等项指标外,还应按结构的使用与加工条件,提出必要的附加保证性能参数或指标要求。包括冲击功、屈强比、屈服强度区间、断面收缩率、冷弯、碳当量或焊接裂纹敏22 征求意见稿感指数以及晶粒度、耐腐蚀性指数等,各项附加保证性能指标可见附录F附表F.0.1。7.1.4当按各钢材标准选用钢材牌号与性能指标时,对各标准中所规定的化学成分限值,一般不再提出变动或补充的要求,但当为下列情况时,可补充要求相关化学元素的含量限值。1.要求钢材具有厚度方向(Z向)性能时,应严格要求硫(S)、磷(P)限值保证。2.重要结构冷成型型材用的中厚板材,或低温下使用的厚板钢材宜要求更严格的氮(N)、硫(S)、磷(P)的限值保证。7.1.5重要焊接结构采用焊接耐候钢时,宜附加保证钢材晶粒度与洁净度(非金属夹杂物含量)符合下列要求:1.钢材晶粒度应不小于7级;2.钢材的非金属夹杂物应按《钢材非金属类杂物含量的测定》GB/T10561的A法进行检验,其结果应符合下表的规定:表7.1.5-1钢材的非金属夹杂物含量ABCDDS≤2.5≤2.0≤2.5≤2.0≤2.07.1.6有依据时,对外露环境或有中度侵蚀性介质环境使用的重要承重钢结构,可选用焊接耐候结构钢。其抗力分项系数与强度设计值应按第5.2条规定的方法确定。同时,钢材除应有碳当量(CE)或焊接裂纹敏感指数(Pcm)的限值保证外,尚应保证耐腐蚀指数KA不小于6.0,KA的计算方法可见附录G。7.1.7设计文件中应对热轧钢材的交货状态提出要求,并在订货时由供需双方商定确认。除热轧状态外,可以热处理状态(正火、正火轧制、正火加回火等)或热机械轧制(TMCP)状态交货。7.1.8选用各种型材(H型钢、工字钢、角钢、槽钢等)、管材、板材的品种及其规格时,应符合以下要求:1.所选用的品种、规格应符合有关现行国家或行业标准的规定。2.选用钢材品种与规格时,除强度、刚度等满足使用条件外,还应考虑钢材强度分组、板件局部稳定等要求以及市场供货条件与价格等因素,在一定截面优化与规格化的基础上比选确定。3选用型材及板材时,宜尽量选用厚度稍薄(强度设计值较高)的规格。对工字钢23 征求意见稿及槽钢一般不应选用加厚型截面(规格型号带b、c角标者)。同时,选用工字钢、槽钢及角钢时,不宜选用最大型号规格。4当选用工字形截面型材时,宜优先选用热轧H型钢;对低(多)层房屋轻型钢结构的梁、柱可选用热轧H型钢中的薄壁系列(HT)截面或高频焊薄壁H型钢。5低层房屋的钢骨架与轻型屋(墙)面的檩条、墙梁宜选用冷弯薄壁C形钢或Z形钢,其规格与截面特性应符合现行国标《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018的附录B的规定。6在腐蚀性介质环境中应用的钢构件,宜选用封闭的圆管或矩管管材,或由热镀锌2薄板加工的冷弯型材,其镀锌量(双面)不应少于180g/m。7为便于钢材订货,在同一工程或同一构件中,同类型钢或钢板的规格种类不宜过多,不同钢号的钢板或型钢应避免选用同一厚度或同一规格。7.1.9当因故需材料代用时,不论是材质或规格代用,均应由加工制作单位书面提出代用意见,经设计单位同意确认后,方可代用。任何情况下,承重钢结构不得使用无牌号、无质量保证书的钢材。7.1.10当需采用国外钢材时,应按国外相关的钢材标准所规定的钢材质量、性能与技术条件,并依据国内有关设计规范与本规程规定,提出合理的选材要求。7.1.11钢结构连接用焊条、焊丝与焊剂等焊接材料的选用应符合以下要求:1.焊材应按强度、性能与母材相匹配的原则选用。两种不同钢号钢材焊接时,宜选用与强度级别较低钢号匹配的焊条或焊丝。2.各种焊接材料的性能要求与匹配选用应符合本规程第4章的规定。3.对承受直接动力荷载或高烈度(8度或8度以上)地震作用的重要承重构件,及其节点的焊接连接,宜选用低氢型焊条。4.设计文件应明确规定焊材的牌号、强度级别(与性能要求)所遵循的标准以及焊缝质量等级等要求。工厂深化详图应对焊条、焊丝及辅材的种类、焊接方法、焊缝坡口、焊后热处理及质量检验等要求作出具体规定。5.采用新研发的钢材品种时,应要求提供所推荐匹配焊接材料的牌号,性能参数及焊接工艺评定等技术资料,并宜经专家论证后在工程中应用。7.1.12钢结构所用紧固件与连接件的选用应符合以下规定:1.工程设计中应根据构件的种类、节点或连接的受力状态与性能要求(抗拉、抗24 征求意见稿剪、栓焊并用连接)、连接方法(工厂或现场)与施工可行性等条件,合理的选用栓(焊)钉、普通螺栓、高强度螺栓等各类紧固件与连接件。2.一般结构的抗拉、抗剪连接螺栓与安装螺栓可采用C级普通螺栓(4.6级或4.8级);当加工精度有保证可方便现场施工时,亦可采用强度更高的A、B级普通螺栓(5.6级、8.8级)。当有防松要求时,应附加配置防松垫圈或双螺帽。对有倾斜的连接面应采用斜垫圈。3.高强度螺栓的选用应符合以下要求:1)在“摩擦型连接”或“承压型连接”中,均可选用大六角高强度螺栓连接副(8.8级或10.9级),或扭剪型高强度螺栓连接副(10.9级)。一般宜选用10.9级且直径不大于30mm的高强螺栓。2)高强度螺栓的性能、规格与技术条件应符合本规程第5章的规定。3)各类高强度螺栓的预拉力,抗滑移系数应符合现行国标《钢结构设计规范》GB50017,行标《钢结构高强度螺栓连接技术规程》JGJ82或本规程的规定。对冷弯薄壁型钢构件,其抗滑移系数的取值应适当降低。4)有依据时,在一般承重构件中,可采用扩大孔(大圆孔或槽孔)的高强度螺栓连接。5)对剪力不大的端板接头,可选用抗滑移系数较低(手工除锈)的高强度螺栓连接。6)在深化详图设计中应正确的计算螺栓长度,并宜控制螺纹不在剪切面内。4.球节点钢网格结构专用的张拉高强度螺栓及配件,其材质、性能、技术要求等均应符合《钢网架螺栓球节点用高强度螺栓》GB/T16939的规定。当直径为M12~M36时,宜选用10.9级螺栓;直径为M39~M64时,宜选用9.8级螺栓。7.2钢材牌号与质量等级的选用7.2.1钢结构承重构件的钢材宜选用Q235钢、Q345钢;有依据时,亦可选用强度更高的Q390钢与Q420钢。当对钢材的综合性能有更高要求时,可选用上述牌号以热处理或热机械轧制(TMCP)状态交货的钢材。7.2.2重要承重钢结构所用的高性能厚钢板,宜选用Q235GJ钢、Q345GJ牌号的建筑结构用钢板,有依据时亦可采用强度更高的Q390GJ钢、Q420GJ钢板。7.2.3外露大气环境或有中度侵蚀性介质环境中的重要承重钢结构可采用Q235NH、25 征求意见稿Q355NH及Q415NH焊接耐候结构钢。7.2.4在选用钢材质量等级时应符合下列规定:1.一般承重结构宜选用Q235B级钢,Q345A级或B级钢,焊接结构不应选用Q235A级钢。2.当对钢材的塑性、冲击韧性、洁净度及焊接性能等有较高要求时,可选用质量等级为C级或D级的钢材。3.在较低负温环境下,承受直接动力荷载或高烈度区地震作用并要求高韧性性能的结构,可选用质量等级为E级的钢材。4.当型材与管材的钢材牌号未规定质量等级时,可按其化学成分及力学性能指标与相同强度并有级别规定的钢材相比较后进行选用。7.2.5当选用Q235A级或B级钢时,其脱氧方法应选用镇静钢。7.2.6各类结构钢材牌号与级别可参照表7.2.6选用26 征求意见稿表7.2.6钢材牌号与级别选用表焊接结构非焊接结构荷结工作化学化学项载构力学性能环境钢材牌号及成份钢材牌号及力学性能成份目性类基本保证温度质量等级保证质量等级保证项目保证质别项目项目项目一高于Q235BReL(H)、Q235A·F(或A·Z)ReL(H)、1承般Q345AQ345A-30℃受承Q390AQ390AR、R、静重低(等)Q235BmQ235A·Z(或B·Z)m2载结于Q345A(或B)Q345A(或B)及构-30℃Q390A(或B)ACQ390A(或B)APP间重Q235BR、Q235A·Z(或B·Z)R、S高于eL(H)SeL(H)3接要Q345A(或B)Q345A(或B)-20℃动承Q390A(或B)Q390A(或B)R、R、荷重低(等)Q235B·ZmQ235B·Zm4载结于Q345BQ345B构-20℃Q390BA、冷弯Q390BA、冷弯不高于5同第3项同第3项需-20℃验算疲低(等)6劳于-20同第4项同第4项直的℃接结承构受常温7动需(≥同第4项,附加常温冲击动同第4项,附加常温冲击动荷验0℃)载算低于疲0℃但Q235B(或C)ReL(H)、CQ235B(或C)ReL(H)、8Q345B(或C)PQ345B(或C)劳高于R、R、Q390B(或C)mSQ390C(或D)mP的-20℃A、碳A、S结等于或Q235C(或D)Q235C(或D)冷弯当冷弯9构低于Q345C(或D)Q345C(或D)冲击功量冲击功-20℃Q390C(或D)Q390D(或E)注:1各表中钢材A、B、C、D、E代号表示钢材的性能质量等级;F表示沸腾钢、Z表示镇静钢。2力学性能R、R、A分别表示下(上)屈服强度、抗拉强度及断后伸长率;化学成分C、eL(H)mP、S分别表示碳、磷、硫元素。3当选用Q420钢时,其质量等级可参照Q390钢选用。4环境温度对非采暖房屋,可采用国标《采暖通风和空气调节设计规范》中所列的最低日平均温27 征求意见稿度;对采暖房屋内的结构可提高10℃采用。5当钢材厚度t≥50mm(Q235钢)或t≥40mm(Q345、390钢)时,宜适当从严选用。6需验算疲劳的结构,当其截面由疲劳计算控制选用时,其钢材质量等级可按表中值提高一级选用。7.3各类结构钢材选用的补充规定7.3.1抗震设防的高(多)层(焊接)钢结构,其钢材选用应符合以下补充规定:1.由地震作用组合控制截面选择的框架、支撑等主要承重构件,其钢材强度级别不宜大于390Mpa。除可参照表7.2.5中直接承受动力荷载的构件选材外,其材质材性尚应符合以下要求:1)屈强比不大于0.85,伸长率不小于20%。2)应保证碳当量CE或焊接裂纹敏感指数Pcm限值符合要求。3)节点焊接约束应力较大并沿板厚方向受较大拉力部位的厚板(厚度t≥40mm),宜要求Z向性能保证,其厚度方向断面收缩率ψ应不小于15%(板厚t=40~60mm)或25%(板厚t>60~100mm)。2.8度、9度抗震设防的高层钢结构框架与抗侧力支撑所用厚板,宜选用符合GB/T19879的建筑结构用高性能钢板(GJ钢)。3.与抗侧力偏心支撑相连的耗能框架梁,其钢材屈服强度应不大于345Mpa;防屈曲支撑宜选用低屈服强度并高伸长率的钢材。4.对体型或结构体系复杂的超高层结构或空间结构,当需采用更高强度(420Mpa及以上)或更大厚度(t>100mm)的钢材时,其钢材与焊接材料材质、性能的技术条件应经专门的论证确定。7.3.2直接承受动力荷载的构件,其钢材选用应符合以下补充规定:1.单轨吊车梁与悬挂吊车梁及轻(A1~A3级)、中级(A4、A5级)桥式吊车的吊车梁,可按表7.2-6选用钢材。2.重级(A6~A8级)吊车的吊车梁或起重量不小于50t的中级工作(A4、A5级)吊车的吊车梁,可按其工作环境温度选用不同质量等级的钢材:1)环境温度为常温(高于0℃)时,可选用各钢材牌号的B级钢。2)环境温度不高于0℃但高于-20℃时,应选用Q235C与Q345C级钢,或Q390D、Q420D级钢。3)环境温度不高于-20℃时,应选用Q235D与Q345D级钢或Q390E,Q420E级钢。28 征求意见稿3.重级桥式吊车的焊接吊车梁或吊车桁架的钢材,应保证碳当量CE或裂纹敏感度指数Pcm的限值要求。对特重级吊车(A8级)的吊车梁,宜选用建筑结构用(GJ)钢板级别不应低于C级。4.设计选择截面与施工下料组装时,应保证吊车梁构件受力方向与其板材轧制方向相一致(顺轧制方向)。当不可避免有横轧制方向受力情况时,应要求该部位板材保证横向冲击功符合限值要求。7.3.3钢管结构所用钢材,应符合以下补充规定:1.钢管结构所用圆钢管宜采用冷成型直缝焊接圆钢管,有依据时,也可采用热轧无缝圆钢管;2.矩形钢管宜采用冷成型(直接成方)焊接矩形钢管,有依据时,可采用最终热成型矩形钢管。3.钢管管端直接相焊(相贯线焊接节点)的桁架结构,其所用钢材的屈服强度不宜大于345Mpa。4.选用热轧无缝钢管作钢结构承重构件时,其牌号仅限为不分质量等级的Q345钢,其强度设计值应按3.3.8条规定的屈服强度标准值除以抗力分项系数后采用。同时钢结构构件不宜选用热扩(径)无缝钢管。5.桁架的冷成型钢管所用原板钢材一般宜选用Q235B级或Q345A(或B)级钢;厚壁管柱的原板钢材可采用Q235、Q345B级或C级钢,并保证碳当量CE或焊接裂纹敏感指数Pcm的限值要求。8、9度地震设防的高层框架管柱或钢管支撑构件,可选用Q235GJ、Q345GJ钢板制作。6.冷成型矩形钢管宜优先选用材质与性能符合现行行业标准《建筑结构用冷弯矩形钢管》JG/T178的成品钢管,重要承重钢管结构应选用其Ⅰ级产品。7.要求保证冲击功的钢管结构,宜采用沿钢板长度方向(纵向)压制成型的钢管。若采用(横向)卷制钢管时,应要求其原板保证横向冲击功符合规定要求。8.对重要结构的冷成型钢管,除要求原板材料化学成份与力学性能的保证外,尚应要求管材成品力学性能与附加技术性能要求(碳当量、屈强比、冷弯或压扁试验等)的保证。9.选用冷成型焊接圆钢管时,不宜选用径(内径)厚比D/t小于18的截面规格。确有必要选用很小径厚比的规格时,可经性价比论证,采用热成型管或铸钢管。29 征求意见稿7.3.4冷弯薄壁型钢结构所用钢材,应符合以下补充规定:1.冷弯薄壁开口型钢(C形钢或Z形钢)或闭口型钢(矩形钢管或圆钢管)的基板宜采用Q235B或Q345A、B级薄钢板或钢带,其材质、性能应符合现行国家标准的规定。有依据时,也可采用强度级别更高的钢材。2.镀锌冷弯型钢的基板应采用结构级250级或350级热镀锌薄钢板(带),其材质性能应符合现行国标《连续热镀锌钢板及钢带》GB/T2518的规定。镀锌量(双面)应不小222于180g/m(无侵蚀)、220g/m(弱侵蚀)、275g/m(中侵蚀)。侵蚀环境的分类可见附录x。3.有依据时,室外或中度侵蚀环境的冷弯型钢可采用Q235NH或Q355NH焊接耐候钢。4.压型钢板(包括拱型波纹金属板)所用的基板、涂层板,其材质、性能应按现行国标《建筑用压型钢板》GB/T12755-2008的规定选用。其基板强度级别宜为250级与350级,有依据时,可采用更高强度的钢材。7.3.5按现行行业标准《建筑钢结构防火技术规范》CECS200:2006设计的抗火钢结构采用耐火结构钢时,其材质、性能、技术条件可与供货厂家协议商定。耐火钢的强度设计值应按第6.1.2条规定的方法确定。7.3.6对低温环境(-20℃及以下)中工作的主要承重构件,除在设计构造上应避免应力集中及尽量降低残余应力外,其选材宜考虑钢材厚度增加的不利影响。对重要承重结构,当钢材厚度t>50(Q235)或t>40mm(Q345)时,其质量等级宜提高一级。7.3.7钢结构用焊接与非焊接铸钢件(支座或节点)的选用,应符合以下规定:1.焊接结构用铸钢节点的铸件材料应采用符合现行国家标准与行业标准规定的ZG230-450H、ZG275-485H铸钢(附录A.1.1)或G17Mn5QT、G20Mn5N、G20Mn5QT铸钢。其性能指标可见附录H.1.1条与H.1.2条。2.非焊接用铸钢节点的铸件材料可选用符合现行国家标准规定的ZG230-450、ZG270-500、ZG310-570、ZG340-640铸钢,并符合附录H.2的要求,其性能指标可见附录H.2条。3.铸钢节点的铸件材料应具有屈服强度、抗拉强度、伸长率、断面收缩率、冲击功(考虑环境温度)和碳、硅、锰、硫、磷、合金元素等含量的合格保证,对焊接铸钢还应有碳当量的合格保证。4.铸件壁厚不宜大于150mm,当壁厚大于50mm时,应考虑厚度效应引起的屈服强度、30 征求意见稿伸长率、冲击功等的降低。5.各类可焊铸钢节点铸件的材料与材性要求可参照表7.3.7-1选用。非焊接铸钢节点的材料与材性要求亦可参照表7.3.7-1选用,但可不要求碳当量作为保证条件。表7.3.7-1可焊铸钢件材性选用要求序节点类型与工作环境荷载特征要求性能项目适用铸钢牌号号受力状态温度屈服强度、抗拉强度、伸长率、ZG230-450H断面收缩率、碳当量、常温冲1高于-20℃ZG275-485H承受静力荷单管节点、单、击功G20Mn5N载双向受力状态Akv≥27J或低于或等于同第1项,但0℃冲击功2ZG275-485H间接动力荷-20℃Akv≥27JG20Mn5N3载多管节点、三高于-20℃同第1项向受力复杂受低于或等于4同第2项G20Mn5N力状态-20℃5高于-20℃同第2项同第2、3项单管节点、ZG275-485H单、双向受力低于或等于同第1项,但-20℃冲击功6承受直接动G17Mn5QT状态-20℃Akv≥27J力荷载或G20Mn5N77~9度设防高于-20℃同第2项多管节点、三G17Mn5QT的地震作用同第6项,但9度地震设防时向受力等复杂低于或等于G20Mn5N8-40℃冲击功受力状态-20℃G20Mn5QTAkv≥27J注:1.铸件材料的力学性能原则上应与构件母材相匹配,但其屈服强度,伸长率在满足计算强度安全的条件下,允许有一定的调整。2.当设计要求-20℃或-40℃冲击功或碳当量限值等保证,而铸钢材料标准中无此相应指标时,应在订货时作为附加保证条件提出要求。3.表中直接动力荷载不包括需要计算疲劳的动力荷载。4.选用ZG牌号铸钢时,宜要求其含碳量不大于0.22%,磷、硫含量均不大于0.03%。6.焊接结构用铸钢材料的强度设计值可按表7.3.7-2采用,非焊接结构用铸钢材料的强度设计值可按现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017规定采用。2表7.3.7-2可焊接铸钢的强度设计值(N/mm)抗拉、抗压和抗弯抗剪端面承压铸钢件牌号ff(刨平顶紧)fvceZG230-450H180105290ZG275-485H215125315G17Mn5QT185105290G20Mn5N235135310G20Mn5QT235135325注:1.各牌号铸钢的强度设计值按本表取值时,必须保证其材质的力学性能指标符合附录A中相31 征求意见稿应的规定。2.表中抗拉(压)、抗剪和端面承压等强度设计值均为与附录A中各牌号铸钢所规定厚度的相应屈服强度的对应值。铸件壁厚很厚时,经供货厂方提出,可考虑强度设计值因壁厚过大的折减,具体取值可按双方商定的铸件交货屈服强度计算确定。8.钢材进场的验收与复验8.1基本规定8.1.1钢结构工程所用钢材、铸钢件、索材及连接材料等,在进入施工现场时,应严格按现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB/T50205与本规程的规定进行验收与复验。8.1.2对各类钢材或连接材料性能指标与技术要求的验收与复验,均应以订货时约定的相应现行国家与行业材料标准(包括补充的协议要求)或设计文件为依据。常用钢材标准可见附录A。8.1.3进场验收与复验、见证取样等工作应有工程监理人员与质量监督站人员参与,必要时对重要工程用的新研发钢材,可安排驻厂监造进行质量监督。8.1.4材料验收文件应如实表述材料质量性能实际情况,并由工程责任施工单位、设计单位与监理单位签字确认后存档备查。8.2钢材的验收8.2.1钢材与铸钢件材料在现场交货时,订货方应严格按订货与设计文件及钢材质量证明书,进行包括以下内容的钢材质量检查、确认与验收。1)钢材的品种、牌号与规格;2)钢材的化学成份;3)钢材的力学性能;4)钢材外形尺寸(高度、宽度、板件厚度等)的允许偏差与表面质量;5)双方约定的其他附加保证技术条件或性能指标。8.2.2钢材化学成分与力学性能、工艺性能等的检查、验收应符合以下规定:1.对所有交货的钢材,供货方应提供格式规范、内容完整的质量证明书,订货方应通32 征求意见稿过对质量证明书与钢材上标记的检查,进行钢材品种、牌号、化学成分及力学性能的合格确认与验收。2.钢材化学成份、力学性能与工艺性能的检查确认与验收,应包括以下内容:1)钢材的牌号,所依据的产品标准;2)钢材的化学成分的含量限值(包括Z向钢等有特殊要求的含量限值);3)钢材的碳当量或焊接裂纹敏感指数;4)钢材的力学性能指标(屈服强度、抗拉强度、伸长率、断面收缩率、屈强比、冲击功等);5)钢材的冷弯试验或压扁试验;6)约定的其他附加保证性能指标或参数(晶粒度、耐腐性指数等)与检验报告等。8.2.3钢材的尺寸、外形允许偏差的检查验收应符合以下规定:1.钢板的检查验收应符合以下规定:1)对钢板、钢带的厚度及其偏差应进行量测检查与确认,检查可采用游标卡尺量测方法。2)按单张钢板交货时,对每一品种、规格的钢板,抽查测点不少于5处;按板带(卷)交货时,对每品种、规格的每一板卷应进行不少于5处的抽检量测(测点展开距离不少于30m)3)当在交货条件中有约定时,应对钢板的不平度进行抽查检测。对同一品种、规格的钢板,抽检数量不少于10%。2.圆钢管交货时,其表面质量与焊接质量要求应符合各相应材料标准或下表的规定:33 征求意见稿表8.2.3-1圆钢管表面质量要求与焊接质量要求类别表面质量要求检查方法1.钢管的内外表面应光滑,不得有裂纹、折叠、轧折、离层与结疤,此类缺陷必须完全消除,其观察检查消除处的实际壁厚不得小于壁厚所允许最小值2.允许有不大于壁厚负偏差的划道、刮伤、焊缝观察检查错位、烧伤、薄氧化铁皮以及打磨与消除外毛刺卡尺等尺具量测的痕迹存在3.电阻焊钢管焊缝的外毛刺应消除,剩余高度应不大于0.5mm,钢管内毛刺可不清除。当有约定需消除时,消除后余高应不大于1.5mm;消除内毛刺同上后刮槽深度应不大于0.2mm(壁厚t≤4.0mm时)或0.4mm(壁厚>4.0mm时)电阻焊或埋弧4.埋弧焊钢管超过管壁原始表面的内外焊缝余高焊直缝焊接钢应不大于3.2mm(壁厚t≤12.5mm时)或3.5mm(壁同上管(GB/T13793厚t>12.5mm时)余高的超高部分允许打磨。3091)5.对电阻焊钢管,焊缝处钢带边缘的径向错边,不允许使两侧的剩余厚度小于钢管壁厚的90%;对同上埋弧焊钢管,该边缘的径向错边应不大于1.6mm(壁厚≤12.5mm时)或不大于钢管壁厚的1/8。6.当约定钢管对接接长交货时,对接所用短管长度不应小于1.5mm,并只允许两根短管对接。在对接处,钢管纵向焊缝应沿环向错开50~200mm。环同上向对接焊缝应均匀、整齐并符合上述第4、第5条的规定7.钢管焊缝质量应经超声波探伤检验认可。电阻焊钢管与埋弧焊钢管的超探应分别符合现行行业超声波探测标准SY/T6423.2中验收等级L3(C10)与SY/T6423.3中验收等级L2(C5)的规定。热轧无缝钢管1.同上项第1条观察检查,卡尺2.允许存在不超过壁厚负偏差的其他缺陷(GB/T8162)等尺具量测4)检测验收时,冷轧钢板(卷)与热轧钢板(卷)的厚度允许偏差或允许不平度,应分别符合现行国家标准《冷轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差》GB/T708、《热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差》GB/T709的规定。3.钢管、型钢的尺寸、外形允许偏差应符合各相关钢材标准的规定,检查验收时,应对钢管或型材两端的每端1000mm范围内截面尺寸、外形尺寸及厚度等的偏差进行抽检量测,每一品种相同规格型(管)材中的抽检数量不小于总量的10%,抽检可采用卡34 征求意见稿尺、量尺量测的方法进行。8.2.4钢材表面质量的检查验收应符合以下规定:1.钢板交货时,其表面质量与检查方法应符合各相关材料标准或下表的要求:表8.2.4-1钢板表面质量要求材料种类表面质量要求检查方法1.钢板或钢带表面不应有结疤、裂纹、折叠、夹杂、气泡和氧化铁皮压入等对使用观察检查有害的缺陷。2.钢板(带)端边或切边处不应有分层、观察检查夹渣等缺陷。3.钢板和钢带表面允许有不影响使用的薄碳素结构钢和层氧化铁皮、铁锈和轻微麻点、划痕等局观察检查低合金高强度部缺陷,再凹凸度不得超过钢板(带)厚卡尺量测结构钢热轧厚度公差这半钢板和钢带按GB8923《涂装前钢(GB/T3274)4.钢板(带)表面锈蚀等级应与C级或C材表面锈蚀等级和除级以上锈等级》观察检查5.钢带(卷)允许带缺陷交货,但带缺陷观察检查部分不应超过每卷钢带总长度的8%。查阅厂方质检报告1.表面不应有气泡、缩孔、漏涂等对使用观察检查彩色涂层钢板有害的缺陷。及钢带2.钢卷允许带缺陷交货,但缺陷部分不应观察检查、查阅厂方超过每卷总长的5%。质检报告注:1.上述检查应对所交货的钢板全数检查2.如对彩涂板在使用中发生失色、粉化、气泡、开裂、划落和生锈等缺陷有限制要求时,应在订货时约定并在验收时检查。3.冷弯焊接矩形钢管(JG/T178)的表面质量与焊缝质量应按Ⅰ级产品与Ⅱ级产品不同要求,分别符合下表的规定。35 征求意见稿表8.2.4-2冷弯焊接矩形钢管(JG/T178-2005)的表面质量与焊缝质量要求质量质量要求项目Ⅰ级产品Ⅱ级产品1.表面不得有气泡、裂纹、结疤、1.表面不得有气泡、裂纹、结疤、折皱、夹杂和端面分层。允许有不折皱、夹杂和端面分层。允许有不大于公称壁厚5%的轻微凹坑、凸起、大于公称壁厚10%的轻微凹坑、凸表压痕、擦伤和压入的氧化铁皮。起、压痕、擦伤和压入的氧化铁皮。面2.表面缺陷允许用修磨方法清理,2.表面缺陷允许用修磨方法清理,质但清理后的矩形钢管厚度不小于最但清理后的矩形钢管厚度不小于最量小允许厚度。小允许厚度。3.表面不允许有连续性、周期性擦伤及划伤。1.焊缝处不得有漏焊、搭焊、烧穿。1.焊缝处不得有漏焊、搭焊、烧穿。2.焊缝处的外毛刺应予清除;焊缝2.焊缝处的外毛刺应消除。焊缝处焊处内毛刺一般不消除,如需方有要内毛刺不消除。缝求,经双方协商可予以消除。3.焊缝处缺陷允许补焊、修磨,但质3.焊缝处缺陷允许补焊、修磨,但修磨后的矩形钢管厚度不小于最小量补焊时应打坡口并在坡口内引弧连允许厚度。续焊成。修磨后的矩形钢管厚度不小于最小允许厚度。注:1.钢管交货时,对上表述内容应全数检查,检查方法可采用观察检查与尺具量测方法。2.当有约定时,钢管焊缝的无损检测应按协议约定进行并符合GB/T7735、GB/T11345等相关标准的规定。4热轧型钢与冷弯型钢表面质量要求应符合下表的规定:表8.2.4-3热轧型钢与冷弯型钢表面质量要求钢材质量要求检查方法类别1.型钢表面不允许有影响使用的裂缝、折叠、结疤、分热层与夹杂。轧2.允许存在局部细小的裂纹、凹坑、凸起、麻点及刮痕观察检查与尺型等缺陷,但不得超出厚度尺寸的允许偏差。具量测钢3.热轧H型钢与剖分T型钢的切断面上不得有层裂及大于8mm的毛刺冷1.型钢表面不得有气泡、裂纹、结疤、折叠、夹杂和端弯面分层。同上型2.允许有不大于公称厚度10%的轻微凹坑、凸起、发纹、钢擦伤和压入的氧化铁皮。36 征求意见稿8.3钢材的复验8.3.1对属于下列情况之一的钢材,应由订货方进行钢材化学成份、力学性能及工艺性能的抽样复验工作,其复验结果应符合现行国家、行业标准或设计文件的要求。1.建筑结构安全等级为一级或结构、体型复杂的超高层、大跨度结构中主要承重构件所用的钢材。2.重要结构所用高性能或专用性能钢材(高强度钢、TMCP钢材、大厚度钢材、Z向性能钢材、焊接耐侯钢及焊接铸钢件等)。3.承重结构用的新品种、新牌号钢材或国外进口钢材与国内厂家按国外标准生产供货的钢材。4.设计有复验要求的钢材或业主、设计监理对质量有疑义的钢材。5.订货方在施工过程中发现有缺陷并对质量有疑义的钢材。8.3.2钢材复验时,其抽样的批量可如下确定:1.Q235和Q345系列当t<40mm时,每一厂家首批600吨根据不同的材料牌号和等级,以150吨为一个取样单位,由监理根据提交的材料清单任意抽取一个试样进行复验;首批复验合格,则将取样单位增加至400吨为一批。2.Q235和Q345系列当t≥40mm时,每一厂家首批600吨根据不同的材料牌号和等级,以60吨为一个取样单位,由监理根据提交的材料清单任意抽取一个试样进行复验;首批复验合格,则将取样单位增加至400吨为一批。3.Q345GJ钢和Q390GJ钢,每一厂家首批600吨,根据不同的材料牌号,以60吨为一个取样单位,由监理根据提交的材料清单任意抽取一个试样进行复验;首批复验合格,则将取样单位增加至200吨为一批。4.Q420D和Q460E(S460M)钢的化学分析、拉伸、冲击和弯曲性能复验,每个检验批由同一牌号、同一炉号、同一规格、同一交货状态的钢材组成,且每批重量应不大于60吨;5.厚度方向钢板断面收缩率复验,Z15级钢板每个检验批由同一牌号、同一炉号、同一厚度、同一交货状态的钢板组成,且每批重量应不大于25吨;Z25、Z35级钢板应逐张复验,厚度方向性能钢板应逐张探伤复验。8.3.3国产钢材复验试样的取样位置与试样制备,应符合现行国家标准《钢及钢产品力学性能试验取样位置及试样制备》GB/T2975-1998规定。钢材化学成份、力学性能、37 征求意见稿冷弯性能及超声波无损探伤等复验的试样加工与试验方法,应分别符合下列现行国家标准的规定。1《钢的成品化学成分允许偏差》GB/T2222-20062《钢和铁的化学成分分析测量用试样的取样和制样方法》GB/T20066-20063《钢铁及合金化学分析方法》GB/T2234《金属材料室温拉伸试验方法》GB/T228—20025《金属材料弯曲试验方法》CB/T232一19996《金属材料夏比摆锤冲击试验方法》GB/T229—20077《厚度方向性能钢板》GB5313一19858《中厚钢板超声波检验方法》GB/T2970-20048.3.4需进行复验的钢材,在钢材订货时应留出加工试样的余量。8.3.5进行复验并提供复验结果书面报告的单位应具有国家认定的检验资质,必要时业主可委托有资质的第三方进行复验工作。38 征求意见稿《钢结构钢材选用与检验技术规程》条文说明1总则1.0.1条近年来我国建筑钢结构有了迅速发展,工程经验表明正确合理的选用钢材和严格的进行钢材复验把关,是保证钢结构工程质量的重要环节,而恰恰在这方面是工程技术人员不熟悉的内容,又缺乏相应规范性的技术文件,为此,编制本规程填补此领域的空白,规范工程中的选材与检验工作是非常必要的。同时钢材的费用约占到钢结构工程费用的60~70%,因而合理选材对优化工程的技术经济性能也有着重要的影响。本条阐明了本规程编制的目的。1.0.2条本条规定了本规程的适用范围,并定义钢材的检验工作为所订货钢材进场后的复验、复检工作。1.0.3条本条明确了本规程选材规定主要依据的工程建设规范,提出了选材应依据的原则。1.0.4条本条明确了本规程中所引用的钢材、牌号与技术性能,均应符合现行国家或行业标准的规定。1.0.5条本条是根据现行国家标准《钢结构设计规范》强制性条文提出的设计要求,作为重要设计与工程依据,在设计工作中应严格执行。3钢结构用钢材及其技术要求3.1钢材牌号与标准3.1.1条为保证钢材质量与性能要求,本条规定了钢结构用钢材必需是国家与行业标准规定的产品;对新研发的钢材规定了在应用前应进行的技术法定程序性工作。3.1.2条本条提出了建议(推荐)作为钢结构适用钢材的主要品种与牌号,根据近年来的工程应用经验,除碳素结构钢与低合金结构钢外,也列入了焊接耐候结构钢Q235NH钢及Q355NH、Q415NH。3.1.3条现行钢材产品标准中,仅在钢种的标准中规定了化学成分、力学性能等技术指标要求,而大多数型材、板材的标准只规定了产品规格与偏差,往往造成设计人员39 征求意见稿在选材中并未充分知情而误解。本条明确提出了对板材、焊管与冷弯型材等订货与交货时有关性能指标的要求。3.1.5条现行国标《钢结构设计规范》规定了结构铸钢件所应依据的标准《一般工程用铸造碳钢件》GB/T11352,但该铸钢件与非焊接用铸钢件,现大量用的铸钢节点应为可焊铸钢,故本条补充提出了国标《焊接用碳钢铸件》GB/T7659与协会标准《铸钢节点应用技术规程》CECS235:2008中规定的焊接铸钢,后者为按欧洲标准生产的GS17Mn与GS20MnS可焊铸钢,其综合性能更为良好,近年来工程应用也较多。3.2钢材的化学成份3.2.1条、3.2.2条除非设计有依据提出特殊要求的,所有结构钢材的化学成份含量均应以各钢材标准规定的限值作为订货或交货的依据。同时在验收时,允许各含量限值有一定的偏差,该偏差值应符合现行国标《钢的成品化学成份允许偏差》GB/T222的规定。3.2.3条为达到细化晶粒、脱氧及固氮等不同改善性能的要求,对钢材中一些化学成分含量有专门的限值规定要求,本条汇总列出了这些要求。3.2.5条为了保证镀锌层与钢基板有更牢固的附着力,钢基板不应含有化学元素硅(Si),其牌号也不是Q235或Q345,而应是符合现行国标《连续热镀锌钢板及钢带》GB/T2518的250级或350级结构钢,本条对此作出了明确规定。3.3钢材的力学性能3.3.1条本条明确了钢材力学性能应包括的项目内容。除非设计或业主有特殊要求,各项力学性能指标的限值,均应以现行各钢材标准规定的数值为设计、订货或交货的依据。3.3.2条钢材强度的设计值均以钢材的屈服强度(即标准值)为基本依据,近年来,部分钢材标准对屈服强度取值出现有取下屈服强度(R)也有取上屈服强度(R)eleH不统一的情况,给设计人员在应用时带来疑惑,实际上这只是在拉伸试件测值时,取值方法不同而带来的微小差异(二者相差不超过1%),虽然对设计的安全度不会有什么影响,但从概念上仍应明确宜以下屈服强度为依据。综合性能较好的《建筑结构用钢板》(即GJ钢板),对保证钢材屈服强度的稳定性有更严格的要求,故该标准同时规定了屈服强度的下限值与上限值,即一个区间的幅40 征求意见稿值,作为控制保证的指标。3.3.3条多年来,我国钢材标准中断后伸长率(A)的取值,均以定标距(标距50mm,标记为δ5)拉伸试件的数值为依据。近年来为与国际接轨,部分钢材标准将试件标距改为按比例标距(标距为.565S,S0为试件原始横截面积)试验取值,但往往又不加0明示,使应用人员难以了解。按长期以来设计选材的习惯作法,本条仍规定了若按50mm定标距试件相应数据作为技术要求时的换算要求。3.3.4条本条依据相关钢材标准,提出了Q235、Q345、Q390、Q420钢板与钢带的伸长率指标允许降低值,即产品交货时,伸长率指标若有降低并在本条规定允许范围内则均可视为合格产品。3.3.5条厚度方向(Z向)钢板的Z向(抗撕裂)性能分为Z15、Z25、Z35三个级别,其相应应保证的指标为厚度方向的截面收缩率ψ不小于15%、25%与35%。3.3.6条将较薄的钢带经冷弯成型为冷弯薄壁型材后,由于冷作硬化效应,其力学性能较原料板带有一定变异,主要是屈服强度提高而伸长率降低,会影响到结构构件的应用性能,但旧的相关材料标准对此未作规定,设计选用时,往往在不知情的情况下将原板性能当作型材性能,现按新修订的国标《冷弯型钢》GB/T6725-2008的规定,列出了冷弯型钢应保证的力学性能指标。3.3.7条镀锌冷弯薄壁型钢应采用热浸镀锌钢板或钢带作原料冷加工成型,该种镀锌钢板质量与性能均应符合现行国标《连续热镀锌钢板及钢带》GB/T2518的规定,且其结构级钢板(带)的强度级别自成系列,分别为220、250、280、320、350、400、500、550MPa等8种,本条列出了钢结构选用的4种强度级别的力学性能。3.3.8条根据现行国标《结构用无缝钢管》的规定,其产品适用钢材中并不包括Q235普通碳素结构钢,同时,由于其热顶管成型的特殊生产工艺不同于传统的钢板轧制方法,因而成型后力学性能也有差异,本条列出了Q345无缝钢管的力学性能指标。与Q345低合金高强度结构钢相比,无缝钢管屈服强度值偏低。应用时应特别注意。3.3.9条冷弯矩形钢管为冷成型闭口型材,其冷作硬化引起型材性能的变化更加明显,故建筑结构用冷弯矩形钢管应保证钢管成品的力学性能。本条列出了现行行业标准《建筑结构用冷弯矩形钢管》JG/T178规定的钢管I级产品的力学性能指标。3.3.10条设计人员应该了解力学性能指标试件与试验方法的基本要求,与试件取样的方向的规定,当要求横向冲击功性能保证时,应在设计文件中特别说明。41 征求意见稿3.4钢材的工艺性能3.4.1条除力学性能外,结构钢材还应具有适应各种再加工工艺的良好性能,即工艺性能。本条说明了应保证的主要工艺性能项目。3.4.3条圆钢管的冷弯性能试验方法与钢板不同,是采用空管压扁试验方法来评定。本条提出了各类钢管压扁试验性能指标的具体规定。3.4.4条含碳量(对碳素结构钢)与碳当量或焊接裂纹敏感指数(对低合金高强度结构钢)是衡量钢材焊接性能的关键指标,本条依据相关现行国标提出了其含量限值与计算公式,计算时,各种化学成份含量均以熔炼分析所得数据为准。3.5钢材的交货状态与订货要求3.5.1条随着现代钢结构对钢材综合高性能要求的不断提升,热轧结构钢材也可以正火、正火轧制、正火加回火等热处理方法处理后的产品或热机械轧制(TMCP)的产品交货,以保证更良好的综合性能。这类交货状态的产品,在消除残余应力细化晶粒,提高延性、韧性与抗断裂能力,改善焊接性能等方面具有明显的优化作用。3.5.2条直缝焊接圆钢管均以冷成型直缝焊管产品交货。其成型方法可为沿钢板纵向卷曲成圆(成管后为钢板横向受力)与沿钢板横向多道压制成圆(UOE法,成管后为钢板纵向受力)两种方法,其直缝焊接可采用高频电阻焊或埋弧焊。设计或订货文件中应明确提出成型方法与焊接方法的要求。3.5.3条冷弯焊接矩形钢管一般按冷成型状态交货,其成型方法可为先冷弯成型并焊接成为直缝圆钢管,再经二次冷成型成为方(矩)钢管(即先圆后方)与直接将钢带折弯成方(矩)形状焊接成管两种方法,前者因经二次冷成型,其成管后冷作硬化对钢材力学性能影响较大,伸长率有明显降低,选用材应注意其性能参数的变化。3.5.5条为了改善铸态组织,细化晶粒和消减残余应力,铸钢件均应以热处理状态交货。当铸件尺寸较大壁较厚时,宜以正火方法处理,当尺寸较小并对性能改善要求更高时,宜以调质方法处理,采用何种方法,一般由厂家根据对铸件的性能要求来确定,并在合同文件中双方约定。3.5.6条在各钢材标准中均规定了钢材订货合同应包括的内容提纲,工程经验表明,在充分知情的情况下,订好供货合同,对保证工程的质量与技术经济合理性至关重要,42 征求意见稿本条对订货合同应包括的内容提纲作了更细化的补充规定。4钢结构用焊接材料及其性能4.1.2、4.1.3条各类焊条、焊丝与焊剂的型号牌号、性能与技术要求均应符合相应现行国标的规定。设计选材时,应注意两个匹配关系,一是焊材强度等级(一般在型号或牌号中表示)应与所焊结构钢材强度相匹配;二是焊丝与焊剂型号有固定的匹配关系。本条及附录E明示了各类焊材的匹配关系。设计选材时应明确强度等级(型号)匹配要求,对焊接方法(手工焊埋弧焊、CO2保护焊)除有特殊要求外,一般由施工单位根据性能要求自行确定。5钢结构用紧固件材料及其性能5.1圆柱头螺钉5.1.1、5.1.2条圆柱头焊(栓)钉为组合结构常用的拉剪连接件,其产品标准《圆柱头焊钉》GB/T10433-2002为新修订的版本,其中将焊钉的材质与强度值均作了修改调正,原屈服强度最小值240MPa已改为320MPa,故现行《钢结构设计规范》GB50017-2003中11.3.1条所规定的有关参数已不符合本标准的规定,应用时需注意。同时,根据新修订的焊钉标准,列出了其直径与长度的系列取值,选材时,宜尽量按此系列值选用,以便于订货及管理。5.1.3条本条明示出焊钉焊接时所用配套瓷环的规格,需注意的是若组合楼盖梁上铺有压型钢板而焊钉需隔着压型板与钢梁焊接时,则应选用穿透焊的瓷环。5.2普通螺栓5.2.1、5.2.2条普通螺栓属于结构常用的紧固件,本条明确了其材质性能质量标准应遵循的现行标准为国标《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》GB/T3098.1-2000,据此标准,5.2.2条列出普通螺栓的材质、化学成份与机械性能要求。同时现行《钢结构设计规范》又增加了5.6级、8.8级普通螺栓供结构连接选用。故选用8.8级螺栓时,应注意注明是高强度螺栓或是普通螺栓,还应注意的是在设计文件中选用普通螺栓时,只提出强度级别要求与应遵循的标准即可,不必再提出材质性能等其他要求。43 征求意见稿同样根据该紧固件标准,明确提出了普通螺栓不能保证提供的性能项目,供设计人了解。5.2.3条根据工程经验,地脚锚栓多因加焊锚板,锚筋而应保证有较好的焊接性能,故本条规定了所适用的钢材牌号。5.2.4条根据相应的标准,本条提出了A级、B级与C级螺栓,宜合理选用的规格范围。5.3高强度螺栓5.3.1条高强度螺栓连接的类别分承压型与磨擦型二种,而高强度螺栓产品的类别则分为扭剪型与大六角型二种。在工程应用中,应注意这种连接与产品分类的不同,不应混肴。本条提出了高强度螺栓产品应依据的并经新修订后的相关现行国标。其中,扭剪型高强螺栓仍只有10.9级产品,但增加了直径d=30的规格(M30)。当因工程需要选用更高强度级别或更大直径的产品时(国内已有应用12.9级与M36高强度螺栓的先例)可由供需双方商定供货技术条件。5.3.2、5.3.3条高强度螺栓产品为系列的组件,包括螺栓与配套的螺母及垫圈,统称之为高强度螺栓连接副。本条列出了扭剪型与大六角型两类高强度螺栓连接副的材质、试件机械性能及适用规格等,供选材订货人员了解、核查。实际选用时只注明产品类别、级别、直径及相应国标即可。不必再提出所用钢材牌号与性能等要求。5.3.4条网架螺栓球节点所用的高强度螺栓产品性能、规格等应符合网架专用现行国标的规定,其级别为10.9级(M12~M36时)与9.8级(M39~M64时)。本条列出了其所用钢材牌号与试件机械性能供选材订货人员了解、核查。6设计参数与指标6.1钢材的抗力分项系数6.1.16.1.2条钢材的抗力分项系数γ是在对大量钢材实物的屈服强度值统计分析R基础上确定的。88年《钢结构设计规范》编制时,在全国范围内对国产3号钢(Q235)和16Mn(Q345)钢作了系统的统计分析,得出了1.087、1.111的取值,一直沿用至今。44 征求意见稿同时,也提出了其他牌号钢材的抗力分项系数γ的取值方法。本条据此作出了相应规R定。6.1.3条本条γ取值是依据现行国标《钢结构设计规范》确定的。R6.2钢材的强度设计值6.2.1条新修订的现行国标《低合金高强度结构钢》GB/T1591-2008将钢材厚度分组作了修改,与《碳素结构钢》GB/T700-2006有所不同,故本表中Q345钢、Q390钢、Q420钢强度设计值均按该标准新的分组规定各列出强度设计值,抗力分项系数仍按γR=1.111取值。6.2.2条冷弯薄壁型钢(壁厚t≤6mm)的强度设计值仍按《冷弯薄壁型钢技术规范》GB50018-2002取值。镀锌250级与350级钢板的屈服强度均略高于Q235与Q345钢,故可偏安全的参照其强度设计值采用。6.2.3条现行国标《结构用无缝钢管》GB/T8162-1999规定并不生产Q235钢产品,故本条仅列出Q345产品的强度设计值,抗力分项系数仍取1.111。同时应注意,与新修订的《低合金高强度钢》GB/T1591-2008中Q345钢相比,其设计值要降低7%左右。故从强度角度考虑选用无缝钢管不尽合理。6.2.4条经过对午阳钢厂Q235GJ钢与Q345GJ钢产品的抽样统计分析并按6.2.2条规定的方法校核,该两种牌号钢仍可按抗力分项系数为1.087与1.111取值,本条据此列出了相应的強度设计值。但其它钢厂的同类产品未经统计校核亦按此相同取值尚有不严谨处,在具体应用时宜再进行一定的核实确认工作。6.3其他设计指标6.3.1条本条表中各项指标值均引用自各相关钢材标准。45 征求意见稿6.4各类连接材料的强度设计值6.4.1条本条连接材料的强度设计值是依据《钢结构设计规范》GB50017-2003确定的。6.4.2条本条中有关扩大孔高强度螺栓连接及涂层摩擦面抗滑移系数的内容是根据新修订的行业标准《钢结构高强度螺栓连接技术规程》JGJ82-2009的规定列入的。6.4.4条从概念上讲,焊钉强度应以抗拉强度为基础取值。根据国标《圆柱头焊钉》2GB/T10433-2002的规定,焊钉抗拉强度为400N/mm。7钢材与连接材料的选用7.1基本规定7.1.1条本条强调了在设计中合理选材的重要性与优化选材的要求。7.1.2条本条比较完整的提出了合理选材应考虑的基本要素。设计人员选材时应切实综合考虑这些因素的影响,并有优化比选其性价比的概念。7.1.3条根据工程经验,现钢结构用材除需保证基本力学性能外,均要求更多的附加性能保证项目,本条比较详细的列出了这类性能项目,便于设计选用。但在提出各项附加技术要求时,应充分考虑其必要性与合理性,避免不当的增大钢材成本。如钢材要求抗撕裂性能保证时(即要求厚度方向断面收缩率不小于15%、25%、35%),钢材价格将提高15%-20%。而近年来钢结构工程中厚板选材对抗撕裂性能要求存在过多、过高的不合理倾向,造成了一些工程成本大幅度增加。7.1.4条由于钢材的Z向性能实际上是对钢材洁净度的要求(即限制硫的含量)。一般钢材的硫含量限值为0.035%~0.045%,而当保证Z15、Z25、Z35的截面收缩率时,其含硫量应分别不大于0.01%、0.007%、0.005%。此外,对冷成型型材为了减轻冷脆的影响,也应该严格限制氮(N)、硫(S)、磷(P)等有害杂质的含量。7.1.57.1.6条正在修订的国标《耐候结构钢》GB/T4171-200x规定了高耐候和焊接耐候钢的品种,后者适用于有侵蚀性介质环境的钢结构。该标准还规定了对晶粒度和洁净度以及碳当量(CE)、焊接裂纹敏感指数(Pcm)耐腐蚀指数KA的量化要求,这些性能指标对改善钢材的性能有重要的影响。设计需选材时应明确提出这些附加保证要求。46 征求意见稿7.1.7条由于钢铁生产技术的改进,现结构用热轧钢材除以热轧状态交货外,还可以热处理状态或热机械轧制状态交货。前者可以消除钢材的残余应力,细化晶粒和改善钢材的韧性,后者通过优化控制轧制技术,在细化晶粒、改善焊接性能、提高韧性、抗疲劳性与抗蚀性与降低裂纹敏感性等方面均有明显的效果。故设计中对钢材有较高综合性能要求时,可选用此两类交货状态的钢材。并在订货时供需双方商定确认。7.1.8条本条提出了选用各种型材的注意事项。综合而言,设计选材时应合理考虑钢材不同厚度的强度取值,同时钢材规格、型号不宜过多,并便于市场供货和施工管理。7.1.12条本条提出了螺栓连接中紧固件的注意事项。现规范规定将5.6、8.8级螺栓也列为普通螺栓,但选用时应注意此二类螺栓为仅为A级和B级螺栓。另应注意高强度螺栓的产品分类和其连接的分类是不同的,详见第5.1.3条说明。7.2钢材牌号与质量等级的选用7.2.1条根据国内外的工程经验,Q235、Q345级钢一直是钢结构用钢的主导钢材。国内多项工程用钢统计表明,此二类钢材的用钢量约占总用钢量的80%以上,且目前设计规范的多数规定与参数也是以这二类钢材的研究成果为主要依据制定的。故本条提出Q235、Q345级钢作为选材的基本用钢。当钢材强度为Q420级钢或更高时,其伸长率、强屈比即钢材的延性和局部稳定性均有所降低,且焊接性能变差,故宜在有依据时采用。关于热处理或热机械轧制(TMCP)状态交货对钢材性能的改善作用可见7.1.7条说明。7.2.2条按国标生产的《建筑结构用钢板》(GJ钢板)是参照日本SN系列钢而研制生产的一种供建筑结构用的高性能钢板,除有较好的延性与焊接性能外还具有厚度效应小,屈服强度波动范围小等特点,并将屈强比、碳当量、窄屈服强度带均作为基本交货条件予以保证。多年来产品生产技术成熟,质量良好,已用于多项大型重点工程(鸟巢、CCTV新楼、北京电视中心、新首都机场等)效果良好,与Q345钢的50~100厚板相比,Q345GJ钢板的强度设计值可提高18%,故本条亦将其列为推荐选用的高性能钢材。7.2.3条焊接耐候钢是我国早已制定标准并可批量生产的钢材产品,除具有良好的耐候性能外,同时也具有适中的强度,较好的延性与焊接性能。其耐腐蚀性能为普通钢材的2.8倍,涂装性能可提高1.5倍。故当有技术经济依据时,用于外露大气环境或47 征求意见稿有中度侵蚀性介质环境中的重要钢结构,可取得较好的效果。选用时注意应按现行国标《耐候结构钢》GB/T4171-200x所规定的牌号和技术条件选用。其焊接耐候钢的牌号序列为Q235NH、Q295NH、Q355NH、Q415NH、Q460NH、Q500NH、Q550NH;其高耐候钢的冷轧产品牌号为Q265GNH、Q310GNH,热轧产品牌号为Q295GNH、Q355GNH。7.2.4条不同的钢材质量等级,其冲击吸收功的保证值与碳、硫、磷的化学成分的限值是不同的。亦即质量等级越高,其耐冲击性能与钢材的洁净度及焊接性能越好,本条根据工程经验,提出了质量等级选用的具体规定。对Q235A级钢,因其含碳量上限不作为交货条件,规范明确规定不应由于焊接结构。另应注意的是,部分钢管产品(如Q345热轧无缝钢管和冷弯矩形钢管)不分质量等级,选材时不应提出质量等级的要求。7.2.5条Q235A级或B级钢按脱氧方法可分为沸腾钢或镇静钢,后者脱氧充分,晶粒细化,性能较好。按转炉和连铸方法生产的钢材均镇静钢,在国内钢材生产总量中占80%以上,而沸腾钢产量少,有时市场价格反而偏高,故现钢结构用钢应选用镇静钢。7.2.6条根据《钢结构设计规范》的基本规定及近年来工程中合理用钢的经验,整理提出了钢结构选材的细化建议,供设计人员选用参考。7.3各类结构钢材选用的补充规定7.3.1条抗震设防的高(多)层钢结构在大震时,会进入弾塑性工作状态,因而对钢材的延性有更高的要求,同时其构件也较多的采用厚板,以及节点构造等原因,要求较高的焊接性能与Z向性能;对偏心支撑框架的耗能梁段则有着更高的延性要求。根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2001的要求和工程实践经验,本条对这些选材的特殊要求作出了具体规定。7.3.2条最常用的直接承受动力荷载的构件为吊车梁构件,本条根据《钢结构设计规范》及工程用钢经验,对不同级别吊车的吊车梁钢材选用提出了具体规定。由于钢材的冲击功指标是按纵向取样试件确定的,故当钢材为横轧制方向受力时,应补充提供横向冲击功指标。7.3.3条目前对钢管结构的钢材选用存在多种误解和不合理的情况,如:无缝钢管质量优于焊接钢管、无缝钢管的牌号有Q235级别或Q345钢仍分质量等级、管材实物的性能指标以原板代替、不分圆管的成型方法及受力方向只要求纵向冲击功、冷成型钢管不考虑冷加工硬化应限定的最小径厚比等。本条根据相关标准及工程经验,针对上48 征求意见稿述问题情况提出了指导性的选材要求。7.3.4条根据现行相应规范的规定,冷弯薄壁型钢为壁厚为不大于6mm冷加工型材。相应钢材标准规定厚度不大于5mm时,其交货条件不保证冲击功值。此外,新修订的现行国标《建筑用压型钢板》GB/T12755-2008对压型钢板的材质、构造、技术要求与质检要求均做出了详细的规定,应作为工程选材的依据。7.3.5条目前国内尚无耐火结构钢的国家与行业标准,也很少有按抗火设计方法应用耐火结构钢的先例。故若工程应用时,可参照有关的企业标准(宝钢、鞍钢、马钢)由供需双方商定其性能、指标与供货技术条件。7.3.6条根据断裂力学的原理,受拉的钢构件内应力较大、或其板件厚度较大、或处于低温环境时,均将加大构件的脆断性能。本条根据欧洲钢结构规范的规定提出了相应的选材建议。7.3.7条本条根据新编制的现行行业标准《铸钢节点应用技术规程》CECS235:2008对钢结构工程用铸钢材料的选材提出了详细的规定。应注意现行国标《钢结构设计规范》GB50017规定钢铸件采用的铸钢材料(《一般工程用铸造碳钢件》GB/T11352)为非焊接铸钢,不应用于焊接结构中。8.钢材进场的验收与复验8.1基本规定8.1.1条本规程所规定的检验工作,系指进入施工程序后所订货的钢材到达施工现场后,由责任施工单位负责进行的验收与复验工作。前者为按订货要求与供方提供的钢材质量证明书进行的核查验收工作;后者为必要时,对钢材进行的抽样复验工作。所有验收与复验工作均以现行国标《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205为基本依据。本规程本章依据相关钢材标准与工程经验,也作出了细化的补充规定,供同时遵照执行,对重大工程或用钢品种新、数量多的工程项目,可制定本工程专用的施工验收规范,规定钢材的验收与复验要求,国内已有许多这方面的先例。8.1.3条钢材的验收与复验工作,除应有监理人员全程参与外,政府系统质量检查站也应按程序参与一定的工作。同时对重要的新材料研制,也可安排驻厂监造进行过程质量监督,如深圳大学所用的ZL420铸钢管即采用这种作法。49 征求意见稿8.2钢材验收本节8.2.1~8.2.4条分别规定了钢材验收时,应检查确认的性能、指标项目及尺寸允许偏差、表面质量要求与检查方法等,这些要求均依据于现行国标GB50205或钢材标准,其中部分内容属于强制性条文的内容,故应切实执行。工程经验表明,认真作好前期钢材检查验收工作是保证工程质量的重要环节。8.3钢材的复验8.3.1条根据现行国标GB50205的规定,在必要时(如重大工程项目、新品种钢材或质量有疑义的钢材等)应由订货方对已进场钢材的性能指标进行抽样复验,本条据此提出了细化的规定。订货方应在钢材订货时即提出抽样复验的工作安排及相应在订货时应提出的补充要求(如订货数量或定尺钢材应留有取样的余量等)。根据工程经验,在施工过程中,加强施工工序中对钢材质量的自检工作,如对钢材切割面进行放大境观察其分层、夹层缺陷情况,对重要节点区厚板等部位进行局部探伤等,也会收到较好的检查、复验效果。8.3.2条为了使抽样复验有代表性,又不致过分加大复验的成本,钢材抽样的批量应有合理的规定,现行GB50205对此规定得较为原则,本条根据近年来多个大型工程制定专用验收规范规定不同检验批量合理抽样检验的经验,作出了各类钢材检验批量的规定。50'