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中冶成工建设有限公司 MCC Chenggong Construction Co., Ltd. 钢结构施工预算编制讲义 目 录 1前言2 2钢结构基本知识2 3钢结构施工图的基本知识38 4钢结构制作46 5焊接基础知识63 6钢结构安装67 7钢结构施工预算工程量统计99 1 中冶成工建设有限公司 MCC Chenggong Construction Co., Ltd. 厂房钢结构安装讲义 1 前言 1.1 建筑钢结构的发展 建筑钢结构具有自重轻、建设周期短、适应性 强、外形丰富、维护方便等优点，其应用越来 越广泛。从 20 世纪 80 年代以来，中国建筑钢结 构得到了空前的发展， 2005 年，我国已成为世 界上最大的产钢国和用钢国，年钢铁消耗量已突破3亿吨，而其中钢结构的产量高达 1.4 亿吨，包括了能源、交通及基础设施建设等的钢结构产业已成为国民经济建设的支柱。 1.2 建筑钢结构的主要型式 工业厂房钢结构 高层钢结构 空间钢结构 桥梁钢结构 轻钢结构 住宅钢结构 1.3 国内已建建筑钢结构示例 到目前为止，我国已建成300多幢高层钢结构建筑；大跨度空间钢结构已在各种体育馆、展览中心、大剧院、候机楼、 飞机库和一些工业厂房中应用；桥梁钢结构方兴未艾；钢结构住宅在我国经过近几年的深入研究和开发后，也已进入一个新的发展阶段。 2 钢结构基本知识 2.1 钢结构的基本概念 钢结构是以钢铁为基材，经过机械加工组装而成的结构件。 2.1.1. 钢结构的特点 材料的强度高，塑性和韧性好 钢材和其它建筑材料诸如混凝土、砖石和木材相比，强度要高得多。因此，特别适用于跨度大或荷载很大的构件和结构。钢材还具有塑性和韧性好的特点。塑性好，结构在一般条件下不会因超载而突然断裂；韧性好，结构对动力荷载的适应性强。良好的吸能能力和延性还使钢结构具有优越的抗震性能。 钢结构构件断面小、自重轻； 钢材的密度虽比混凝土等建筑材料大，但钢结构却比钢筋混凝土结构轻，原因是钢材的强度与密度之比要比混凝土大得多。以同样的跨度承受同样荷载，钢屋架的质量最多不过钢筋混凝土屋架的1/3至1/4，冷弯薄壁型钢屋架甚至接近1/10，为吊装提供了方便条件。 钢结构制作简便，加工周期短； 钢结构所用的材料单纯而且是成材，加工比较简便，并能使用机械操作。因此，大量的钢结构一般在专业化的金属结构厂做成构件，精确度较高。构件在工地拼装，可以采用安设简便的普通螺栓和高强度螺栓，有时还可以在地面拼装和焊接成较大的单元再行吊装，以缩短施工周期。小量的钢结构和轻钢屋架，也可以在现场就地制造，随即用简便机具吊装。此外，对已建成的钢结构也比较容易进行改建和加固，用螺栓连接的结构还可以根据需要进行拆迁。 钢结构材质性能均匀，易于检测和控制，可靠性高； 钢结构建筑易于改造，原料可重复使用，节省资源，环保资源； 钢结构建筑可以实现大跨度、大空间结构； 耐腐蚀性能差，涂料维护费用高； 钢材耐腐蚀的性能比较差，必须对结构注意防护。这使维护费用比钢筋混凝土结构高。不过在没有侵蚀性介质的一般厂房中，构件经过彻底除锈并涂上合格的油漆，锈蚀问题并不严重。近年来出现的耐大气腐蚀的钢材具有较好的抗锈性能，已经逐步推广应用。 钢材耐热但不耐火 钢材长期经受100℃辐射热时，强度没有多大变化，具有一定的耐热性能，但温度达150℃以上时，就须用隔热层加以保护。钢材耐火性能差，温度升高材料强度明显降低，需外加防火涂料或外包混凝土。 2.1.2. 建筑钢结构的结构形式 1 单层钢结构（重型钢结构）工业厂房 钢铁联合企业和重型机械制造业有许多车间属于重型厂房。所谓“重”，就是车间里吊车的起重质量大（常在100吨以上），有的作业也经常繁重（24小时运转）。） 单层工业厂房常用的结构形式是由一系列的平面承重结构用支撑构件联成空间整体。在这种结构形式中，外荷载主要由平面承重结构承担，纵向水平荷载由支撑承受和传递。平面承重结构又可有多处形式。 单层厂房常用结构 2 大型空间（大跨度）钢结构 平板网架结构 网壳结构 空间桁架或空间刚架体系 悬索结构 杂交结构 张拉集成结构 索膜结构 平板网架结构 网壳结构 悬索结构 杂交结构 张拉集成结构 索膜结构 3 高层钢结构 根据高度的不同，多层、高层及超高层建筑可采用以下合适的结构形式①刚架结构，梁和柱刚性连接形成多层多跨刚架（图a），承受水平荷载；②刚架支撑结构，即由刚架和支撑体系（包括抗剪桁架、剪力墙和核心简）组成的结构，（图b）即为刚架抗剪桁架结构，③框筒、筒中筒、束筒等简体结构，图c为一束筒结构形式，④巨型结构包括巨型桁架和巨型框架（图d）。 多层、高层及超高层建筑的结构形式 4 高耸结构 高耸结构包括塔架和桅杆结构，如高压输电线路的塔架、广播和电视发射用的塔架和桅杆等。塔桅的主要结构形式为桅杆结构和塔架结构。 塔桅结构 5 桥梁钢结构 用于桥梁的主要结构形式有如下几种①实腹板梁式结构；②桁架式结构；③拱或刚架式结构；④拱与梁桁架的组合结构；⑤斜拉结构；⑥悬索结构。 桥梁的主要结构形式 6 轻钢结构 7 住宅钢结构 8 容器和其它构筑物 用钢板焊成的容器具有密封和耐高压的特点，广泛用于冶金、石油、化工企业中，包括油罐、煤气罐、高炉、热风炉等。此外，经常使用的还有皮带通廊栈桥、管道支架、钻井和采油塔架，以及海上采油平台等其它钢构筑物。 2.1.3. 钢结构主要部件 钢结构主要构件包括柱、梁、桁架、支撑、连接件。 2.1.4. 钢结构部件主要连接型式 钢结构构件的连接型式焊接、铆接、螺栓连接、螺栓连接和焊接组合连接。 焊接构造简单，制造方便，易于自动化操作，不削弱构件截面，省钢，经济。缺点是产生焊接应力和焊接变形。 铆接韧性和塑性好，传力均匀可靠，易于检查质量，缺点是费工，不经济，现已很少用。 螺栓连接拆装方便，操作简单，不需要特殊设备，常用于安装节点的连接和装拆式结构中。 高强螺栓连接受力性能好，耐疲劳好，施工简便，可拆卸，易于掌握操作方法，将逐步取代铆接。 2.1.5. 钢结构构件主要截面类型 钢板、角钢、槽钢、工字钢、H型钢、T型钢、圆钢、方管、圆管、十字型、箱形、三角形、多边型及其组合。 2.2 钢结构使用的钢材 2.2.1. 钢材的性能 力学性能 满足结构的功能要求（强度、刚度、疲劳等） 工艺性能 满足加工过程的要求 1 钢材的力学性能 强度抗拉强度、屈服强度； 塑性延伸率、断面收缩率 韧性冲击吸收功 钢材拉伸试件应力应变曲线图 A比例极限；B弹性极限；C屈服点（上、下屈服点）；D抗拉强度； 在比例极限（弹性极限）之前，应力与应变之间呈线性关系（虎克定律）， OB 为材料为弹性变形阶段 超过弹性极限后，应力与应变不再呈现线性关系，材料进入弹塑性区域， 变形增加较快曲线呈锯齿形波动，出现应力不增加而变形继续发展，材料进入塑形变形阶段，在应力应变曲线中，出现上下波动阶段，其中波动的最高点为上屈服点，最低点为下屈服点（材料屈服强度）； 塑形变形之后，材料内部晶粒重新进行排列，强度提高，进入应变硬化阶段，出现达到最高点D抗拉强度，随后试件出现颈缩，试件断裂。 钢结构设计的准则是以构件最大应力达到材料屈服点作为极限状态，而把钢材的极限强度视为局部应力高峰的安全储备，这样能同时满足构件的强度与刚度要求，因而对承重结构的选材，要求同时保证抗拉强度和屈服点的强度指标。 低碳钢和低合金钢都有明显的屈服平台，对应的应变范围约从ε0.15至ε2.5，充分显示了良好的塑性变形能力，但在钢材的力学性能指标中，采用试件的伸长率表示塑性性能，它可直接由拉伸试件断裂后原标距长度的变化计算得到δ5 式中l0试件原标距长度，现统一取用l05d0（d0为试件直径，圆试件）或（矩形截面试件，F0为原始截面面积）； l试件拉断后的标距长度。 钢材的韧性即荷载作用下钢材吸收机械能和抵抗断裂的能力，反映钢材在动力荷载下的性能。现在国内外通用以V型缺口的夏比试件在冲击试验中所耗的冲击功值衡量该材料的冲击韧性（我国过去采用U型缺口的梅氏试件），冲击功以焦耳（J）为单位，应不低于27J。冲击试验中击断试件所耗的功愈大，冲击韧性愈高，材料韧性愈好，不易脆断。钢材的冲击韧性值受温度影响很大，如图所示，存在一个由可能塑性破坏到可能脆性破坏的转变温度区（T1～T2），T1称为临界温度，T0称为转变温度。在T0以上，只有当缺口根部产生一定数量的塑性变形后才会产生脆性裂纹；在T0以下，即使塑性变形很不明显，甚至没有塑性变形也会产生脆性裂纹，脆性裂纹一旦形成，只需很少能量就可使之迅速扩展，至材料完全断裂。为了避免钢结构的低温脆断，结构使用温度需高于钢材的转变温度。各种钢材的转变温度都不同，应由试验确定。在提供有不同负温下的冲击韧性时，通过选材已避免了脆断的风险。 2 钢材的工艺性能 1. 加工性能 把钢材加工成所需的结构构件，需历经一系列的工序，包括有各种机加工（铣、刨、制孔），切割，冷、热矫正以及焊接等，钢材的工艺性能应满足这些工序的需要，不能在加工过程中出现钢材开裂或材质受损的现象。低碳钢和低合金钢所具备的良好的塑性在很大程度上满足了加工需要。 2. 冷弯性能 钢材的冷弯性能是通过试件180弯曲试验来判断的一种综合性能。钢材按原有厚度经表面加工成板状，常温下弯曲180后，如外表面和侧面不开裂，也不起层，则认为合格；弯曲时，按钢材牌号和板厚允许有不同的弯心直径d（可在0.5～3板厚范围内变动）。冷弯性能反映钢材经一定角度冷弯后抵抗产生裂纹的能力，是钢材塑性能力及冶金质量的综合指标，一般来说，钢材的冷弯性能指标要比钢的塑性指标更难达到，因为弯曲试验中塑性变形的生成是处于受制约的状态，完全不同于拉伸试件，因此，除了反映钢材的塑性和对冷加工的适应程度以外，还能暴露冶金缺陷（如晶粒组织、夹杂物分布及夹层等），在一定程度上还可以反映钢材的可焊性。冷弯性能是评价钢材工艺性能和力学性能以及钢材质量的一项综合指标，弯曲试验是鉴定钢材质量的一项有效措施。 3. 可焊性 可焊性是指钢材对焊接工艺的适应能力，包括有两方面的要求一是通过一定的焊接工艺能保证焊接接头具有良好的力学性能；二是施工过程中，选择适宜的焊接材料和焊接工艺参数后，有可能避免焊缝金属和钢材热影响区产生热（冷）裂纹的敏感性。钢材的可焊性评定可分化学成分判别和工艺试验法评定两种方法。化学成分判别即由碳当量的含量来判定钢材的可焊性，即把钢材化学成分中对焊接有显著影响的各种元素，全部折算成碳的含量。碳元素既是形成钢材强度的主要元素，也是影响可焊性的首要元素，含碳量超过一定含量的钢材甚至是不可施焊的。碳当量愈高，可焊性愈差。 国际焊接学会（IIW）推荐常用低合金结构钢的碳当量计算式为 在我国新编的桥梁用结构钢标准中，推荐计算式为 国际上比较一致的看法，碳当量CE（）小于0.45，在现代焊接工艺条件下，钢材的可焊性是良好的。 2.2.2. 各种因素对钢材性能的影响 1 化学成分的影响 对碳素结构钢，常规的化学成分分析是指碳、硅、锰、硫、磷（C、Si、Mn、S、P）五元素。其中，碳是形成钢材强度的主要元素，并直接影响钢材的可焊性，随着含碳量的增加，钢材的硬度和耐磨性、屈服点和抗拉强度都将提高，但塑性和韧性，尤其是负温冲击韧性下降很多，冷弯性能明显下降，可焊性恶化，因此钢结构选用钢材的碳含量不宜太高，一般不应超过0.22，对于焊接结构的钢材，更须控制含碳量和碳当量。 硅（Si）通常作为脱氧剂加入普通碳素钢中，用以冶炼质量较高的镇定钢。适量的硅对钢材的塑性、冲击韧性、冷弯及可焊性均无显著的不良影响。一般镇定钢的含硅量为0.10～0.30，半镇定钢的含硅量为0.05～0.10，而沸腾钢的含硅量只有痕迹（不大于0.07）。 锰（Mn）是一种弱脱氧剂，适当的含锰量可以有效地增加钢材的强度、硬度和耐磨性，同时又能消除硫、氧对钢材的热脆影响，但含量过高，冷裂纹形成倾向将成为主要问题，所以含锰量有上限限制，我国碳素结构钢的含锰量范围为0.25～0.80，钢材成品的允许偏差是0.05和-0.03。 硫（S）和磷（P）在碳素结构钢中属于杂质，是有害元素。硫的存在可能导致钢材的热脆现象，同时硫又是钢中偏析最严重的杂志之一，片状硫化物的夹渣存在，常常是钢板产生层状撕裂的原因，因此，质量愈好的钢材对含硫量控制愈严格，一般情况，含硫量应小于0.05，要求最严格的可低于0.008。磷的存在虽可提高钢材的强度和抗腐蚀性能，但会严重降低钢材的塑性、冲击韧性、冷弯性能和可焊性，特别是在低温时，使钢材的变得很脆（冷脆性）。磷亦是一个易于偏析的元素，比硫的偏析还严重，因此磷的含量也必须严格限制，不应超过0.045。但值得一提的是，当铜、磷两元素在钢中共存时，其弊端会相互抵消，再适当降低含碳量（C≤0.12）后，其强度、韧性、可焊性等均有较好表现，铜磷钢是在国内外现在都已得到公认的耐候钢系列之一，其含磷量可高达0.07～0.15。 低合金结构钢中的合金元素以锰（Mn）、钒（V）、铌（Nb）、钛（Ti）和铬（Cr）、镍（Ni）等为主。钒、铌、钛等元素属于添加元素，都能明显提高钢材强度，细化晶粒改善可焊性。镍和铬属于残余元素，是来自废钢中的合金元素，都是不锈钢的主要元素，能提高强度、淬硬性、耐磨性等综合性能，但对可焊性不利。为改善低合金钢的性能，尚允许加入少量钼（Mo）和稀土（Re）元素，可改善其综合性能。 作为常用脱氧剂成分的铝元素，既能脱氧又能脱氮，并有细化晶粒、提高韧性、减少时效倾向性的功能。国家标准中要求，当将铝元素视为细化晶粒元素时，则钢的化学成分中酸溶铝含量不小于0.015或全铝含量不小于0.20。 钢中主要化学元素对建筑钢性能的影响 化学元素 性能 碳 C 硅 Si 锰 Mn 磷 P 硫 S 镍 Ni 铬 Cr 铜 Cu 钒 V 钼 Mo 钛 Ti 铝 Al 强度极限 ＋＋ ＋ ＋ ＋＋ － ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ 0 屈服极限 ＋ ＋ ＋ ＋ － ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ 0 延伸率 －－ － 0 －－ 0 0 0 0 － － 0 0 硬度 ＋＋ ＋ ＋ ＋ － ＋ ＋ 0 ＋ ＋ ＋ 0 冲击韧性 － － 0 － － ＋ ＋ 0 0 0 － ＋ 疲劳强度 ＋ 0 0 0 0 0 0 0 ＋＋ 0 0 0 可焊性 － － 0 － － 0 － － 0 ＋ ＋ 0 腐蚀稳定性 0 － ＋ ＋ 0 ＋ ＋ ＋＋ ＋ ＋ 0 0 冷脆性 ＋ ＋ 0 ＋＋ 0 － 0 － 0 ＋ 0 － 热脆性 ＋ 0 0 0 ＋＋ 0 0 0 0 0 0 0 注其中 ＋表示提高，＋＋表示提高幅度较大；－表示降低，－－表示降低幅度较大；0表示影响不显著。 2 冶炼过程的影响 钢在冶炼过程中，生成有氧化铁及其固熔体杂质，会增加钢的热脆性，使钢的轧制性能变坏。故在浇注前，应对钢水进行脱氧处理，根据冶炼过程的脱氧程度，钢材分为沸腾钢、半镇静钢、镇静钢。沸腾钢一般用锰脱氧；镇静钢一般用硅为脱氧剂；脱氧程度介于沸腾钢与镇定钢之间的钢称为半镇静钢，它是用较少的硅进行脱氧，脱氧剂的用量约为镇定钢的1/2～1/3。 3 轧制过程的影响 钢锭的热轧过程不仅改变钢的外形尺寸，也改变了钢的内部组织及其性能。热轧过程始于1200～1300℃高温，终止于900～1000℃。在压力作用下，钢锭中的小气泡、裂纹等缺陷会焊合起来，是金属组织更致密。轧制过程破坏钢锭的铸造组织、细化晶粒并消除显微组织缺陷，显然，轧制钢材比铸钢具有更高的力学性能。轧制型材规格愈小，一般来说强度愈高，而且塑性及冲击韧性也比较好，这是因为小型材的轧制压缩比大的缘故。如轧制时压缩比过小，成品厚度较大，停轧温度过高，则在随后的冷却过程中会形成降低强度和塑性的金相组织；如停轧温度过低，将增加钢的冷脆倾向，并由于形成带状组织而破坏钢的各向同性的性质。 为了保证钢材的质量，必要时，在轧制过程中应控制轧制温度、压下量和冷却速度，提供在“控轧”状态下的供货状态。否则，则可采用热处理后供货以改善质量。但一般性的建筑结构用钢，很少需要如此工艺。 4 热处理的影响 钢的热处理就是将钢在固态范围内施以不同的加热、保温和冷却，籍以改变其性能的一种工艺。根据加热和冷却的方法的不同，热处理可分为以下几种 退火处理退火种类很多，大体上可分为重结晶退火和低温退火两类。重结晶退火是将钢加热到相变临界点以上30～50℃，保温一段时间，然后缓慢冷却（随炉冷却、坑冷、灰冷）到500℃以下后，在空气中冷却。退火是一种时间漫长的热处理工艺，其目的是细化晶粒、降低硬度、提高塑性、消除组织缺陷和改善力学性能等。低温退火是将钢加热到相变临界点以下（500～650℃），保温一段时间后缓冷到300～200℃以下出炉，钢在这个过程中无组织变化，消除内应力的处理即属低温退火。 正火处理将钢加热到临界点（AC3）以上30～50℃，保温一段时间，进行完全奥氏体化，然后在空气中冷却。正火与退火的加热条件相同，只是冷却条件不同，正火在空气中冷却速度要快于回火，故正火钢有较高的强度和硬度，甚至有较大的塑性和韧性，正火的目的是细化晶粒、消除缺陷、改善性能，故对于碳素结构钢、低合金结构钢均可以正火处理状态交货。 淬火处理将钢材加热到相变临界点以上（一般为900℃以上），保温一段时间，然后在水或油等冷却介质中快速冷却，使奥氏体组织变为马氏体，得到高硬度、高强度，但需要随后的回火处理，以获得良好的综合力学性能。 回火处理将淬火钢重新加热到相变临界点以下的预定温度，保温预定时间，然后冷却。其目的是减少淬火生成的内应力、促使金相组织获得充分的转变，减少淬火钢的脆性。淬火钢回火后的力学性能，取决于回火温度和时间，可依据需要分别选择低温回火（150～200℃）、中温回火（300～500℃）和高温回火（500～650℃）～。钢材的淬火加高温回火的综合操作称为调质，调质处理可让钢材获得强度、塑性和韧性都较好的综合性能。 对于高强度钢材，如现行国家标准低合金高强度结构钢中的Q420、Q460的C、D、E级钢，其交货状态中包括淬火加回火的状态，焊接结构用耐候钢标准中Q460NH也可有淬火加回火状态交货，其它强度级别一般只是热轧、控轧或正火处理状态交货。 5 钢材缺陷 钢材缺陷包括表面质量、内部缺陷和化学成分偏析以及力学性能不合格等几方面。 1. 表面缺陷 轧入氧化铁皮、凹坑是轧制表面上的伤痕，由于热轧和加工前或加工期间氧化铁皮清除不充分造成。 压痕（凹陷）和轧痕（凸起）是由于轧辊或夹持辊破损造成，可按一定距离间隔分布或无规则分布。 划伤和沟槽是由于轧件和设备之间相对运动摩擦造成的机械损伤，可能有轻微的翻卷，很少含有氧化铁皮。 重皮是由于钢锭表面的冷溅、重皮以及结疤清理不干净，轧制形成的不规则鳞片状的细小表面缺陷。 气泡由于冶炼、浇注过程中脱氧不良造成，位于紧结表面以下。 热拉裂表面范围内可变取向的缺陷，出现在钢坯加工过程中，与钢种、坯料的内应力或不利的成型条件有关。 夹杂表面上的非金属夹杂物，尺寸和形状不同，沿轧制方向延伸，随机分布。 裂纹由于轧件在冷却过程中产生的应力造成的，在表面范围分布的缺陷。 结疤和疤痕是重叠的物质，形状和程度不同的表面重叠部分，不规则地分布在轧件的整个范围而且仅局部与基体金属相连。在结疤中有较多的非金属夹杂物或氧化铁皮。 作为产品标准的要求，对钢材表面质量有明确规定，即钢材表面不应有裂纹、气泡、结疤、夹杂、折叠。如表面有上述缺陷，允许清除，清除的深度不得超过钢材厚度公差的一半。清除处应圆滑无棱角。型钢表面缺陷不得横向铲除，其它不影响使用的缺陷允许存在，但应保证钢材的最小厚度。 在实际使用中，钢材表面还会有锈蚀、麻点或划痕等缺陷，故在钢结构施工及验收规范中也明确规定，这类缺陷的深度不得大于该钢材厚度负偏差值的1/2。对于钢材表面锈蚀程度的判别，遵循现行国家标准涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级的规定，只能有A、B、C三种等级，锈蚀程度最严重的D级是不能用于结构件的。 2. 内部缺陷 从应用角度，对钢材内部缺陷最予以关注的是夹层和裂纹，产生夹层的原因是非金属夹杂物的存在或钢锭缩孔未完全切除，产品标准中规定钢材不得有分层。在工程实践中，为保证重要构件用料的质量，有时就得用超声波检验的方法，例如要求厚度方向有良好的抗层状撕裂性能的钢板，就可以进行逐张检验以检测钢板内部缺陷。 3. 化学成分偏析 钢材中特定部位上某种元素或其化合物的含量超过规定含量的允许偏差，造成钢材或钢材某部位的性能恶化。如中厚板中心部位的 S、P偏析，容易造成钢材抗层状撕裂性能降低。 4. 力学性能不合格 由于冶炼、化学成分、轧制及热处理的偏差，成品钢材的力学性能在材料复试时，不能满足订货要求标准要求的力学性能指标或订货规定的附加要求指标。 对于力学性能不合格要求的钢材应判废、退货；特殊标识后可降级使用（当各项指标应满足该等级要求）。 6 钢材交货状态 名称 说明 控轧状态 钢材在热轧或锻造后不再对其进行专门处理，冷却后直接交货。 冷拉（轧）状态 经冷拉、冷轧等冷加工成型的钢材、不经任何热处理而直接交货的状态。 与热轧（锻）状态相比，钢材尺寸精度高、表面质量好、并有较高的力学性能，但存在很大的内应力、极易遭受腐蚀，因而包装、储运均有严格的要求，一般应保管在库房内。 正火状态 钢材出厂前经正火热处理的交货状态，比热轧终止温度控制严格，因而钢材组织、性能均匀。 碳素结构钢、合金结构钢钢材常采用正火状态交货。 退火状态 钢材出厂前经退火热处理的交货状态。退火的目的主要是为了消除和改善前道工序的组织缺陷和内应力，并为后道工序做好组织和性能上的准备。 合金结构钢、保证淬透性结构钢、冷镦钢、轴承钢、工具钢、汽轮机叶片用钢、铁素体不锈耐热钢的钢材常用退火状态交货。 高温回火状态 钢材出厂前经高温回火热处理的交货状态。高温回火有利于彻底消除内应力，提高塑性和韧性。碳素结构钢、合金结构钢、保证淬透性结构钢钢材可采用高温回火状态交货。 2.2.3. 常用结构钢标准 类型 名称 编号 常用结构用钢标准 碳素结构钢 GB/T700 低合金高强度结构钢 GB/T1591 建筑结构用钢板 GB/T19879 厚度方向性能钢板 GB/T5313 焊接结构用耐候钢 GB/T4172 焊接结构用碳素钢铸件 GB/T7659 钢材的表面质量和尺寸、外形、重量及允许偏差标准 钢及钢产品交货一般技术要求 GB/T17505 热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差 GB709 热轧钢板表面质量的一般规定 GB/T14977 钢板和钢带检验、包装、标志及质量证明的一般规定 GB/T247 碳素结构钢和低合金钢热轧厚钢板及钢带 GB3274 花纹钢板 GB3277 管材、型材外形、尺寸、重量及允许偏差标准 型钢验收、包装、标志及质量证明书的一般要求 GB2101 热轧工字钢尺寸、外形、重量及允许偏差 GB706 热轧槽钢尺寸、外形、重量及允许偏差 GB707 热轧等边角钢尺寸、外形、重量及允许偏差 GB9787 热轧不等边角钢尺寸、外形、重量及允许偏差 GB9788 结构用无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差 GB8162 结构用冷变空心型钢尺寸、外形、重量及允许偏差 GB/T6728 热轧扁钢尺寸、外形、重量及允许偏差 GB704 轧制H型钢 GB/T11263 热轧圆钢和方钢尺寸、外形、重量及允许偏差 GB702 冷拔无缝异型钢管 GB3094 结构用高频焊接薄璧H型钢 JG/T137 直缝电焊钢管 GB/13793 低压流体输送管道用螺旋缝埋弧焊钢管 SY/T5037 钢材的力学性能和化学成分分析试验标准 钢的化学分析用试样取样法及成品化学成分允许偏差 GB/T222 钢及钢产品力学性能试验取样位置及试样制备 GB/T2975 金属拉伸试验试样 GB6397 金属材料室温拉伸试验方法 GB/T228 金属夏比缺口冲击实验方法 GB/T229 金属材料弯曲实验方法 GB232 钢结构设计规范 钢结构设计规范 GB50017－2003 冷弯薄壁型钢结构技术规范 GB50018－2002 高层建筑钢结构设计规程 DBJ08-32-92 轻型钢结构设计规程 DBJ08-68-97 钢结构施工验收规范 建筑工程质量验收统一标准 GB50300－2001 钢结构工程施工质量验收规范 GB50205－2001 建筑钢结构焊接规程 JGJ81－2002 钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程 JGJ82－91 型钢混凝土组合结构技术规程 JGJ138－2001 网架结构设计与施工规程 JGJ791 屋面工程质量验收规范 GB50207－2002 2.2.4. 常用结构钢编号方法 现行国家标准碳素结构钢、低合金高强度结构钢、建筑结构用钢，把屈服点的“屈”字汉语拼音字母“Q”作为结构钢编号的第一个字母。编号原则（举例说明）为 F沸腾钢，b半沸腾钢 Z镇定钢（可省略） TZ特殊镇定钢（可省略） 表示钢材冲击韧性等级，分别为A、B、C、D、E。 对应的等级要求为 A不要求；B20℃；C0℃；D-20℃；E-40℃的夏比冲击功大于标准规定的值 钢材的标称屈服强度值，单位为N/mm2（MPa） 钢材的屈服强度标识“屈”字的拼音首位字母 脱氧方法 Q 235 B F 2.2.5. 常用建筑结构用钢牌号介绍 1 碳素结构钢（GB/T7002006） a. 牌号和钢材化学成分 2. 钢材的力学性能 说明（1）钢材牌号中的屈服强度为16mm 及以下厚度的屈服强度值，随着厚度的增加，钢材实际屈服强度要求在降低（厚度效应），但抗拉要求不变； （2）夏比冲击吸收功值按一组3个试样单值的平均值计算，允许其中一个试验的单值小于标准规定值，但不得小于规定值的 70 。 钢材一般以热轧、控轧或正火状态交货。 2 低合金高强度结构钢（GB/T15911994） a. 牌号和钢材化学成分 b. 钢材的力学性能 3 高耐候结构钢（GB/T41712000 高耐候结构钢按化学成分分为铜磷钢和铜磷铬镍钢两类。其牌号有Q295GNH、Q295GNH、Q345GNH、Q345GNH、Q390GNH。其中，“GNH”表示“高耐候”，“L”表示含铬、镍的高耐候钢。 这类钢材适用于耐大气腐蚀的建筑结构，产品通常在交货状态下使用，可制作螺栓连接、铆接和焊接结构件，但作为焊接结构用材时，板厚不应大于16mm。 4 焊接结构用耐候钢（GB/T41722000 焊接结构用耐候钢具有良好的焊接性能，厚度可达100mm，其牌号有Q235NH、Q295NH、Q355NH、Q460NH。其中，“NH”表示“耐候”，“L”表示含铬、镍的高耐候钢，质量等级分C、D、E。 5 厚度方向性能钢板（GB53131985） 1. 实用范围 在一些重要受力构件中，不仅要求钢板沿长度方向和宽度方向具有一定的力学性能，而且要求厚度方向有良好的抗层状撕裂性能； 实用于厚度为15～150mm，屈服强度不大于500MPa的镇静钢钢板。厚度小于15mm和大于150mm或屈服强度大于500MPa的钢板，订货时另行协商； 钢板的抗层状撕裂性能采用厚度方向拉伸试验的断面收缩率来评定。 2. 钢材级别和技术要求 厚度方向性能级别 含硫量（） 不大于 断面收缩率Ψz（） 三个试样平均值 单个试样值 不小于 Z15 0.010 15 10 Z25 0.007 25 15 Z35 0.005 35 25 3. 钢材适用范围及牌号 一般适用于制作钢结构的厚度为6～100mm的高层建筑用钢板，分2个强度级别，4个牌号。牌号由代表屈服点的拼音字母（Q）、屈服点数值、高层建筑的汉语拼音字母（GJ）以及质量等级（C、D、E）符号组成，对厚度方向性能钢板再加后缀字母“Z”。四个牌号为Q235GJ、Q235GJZ、Q345GJ、Q345GJZ。 6 桥梁结构用钢板（GB/T7142000） 桥梁结构用钢有三个牌号Q235q、Q345q、Q370q、Q420q，质量等级分C、D、E级。 2.2.6. 结构钢材的品种、规格和标准 1 钢板和钢带 钢板（钢带）按轧制方法有冷轧板和热轧板的区分。 钢板按板厚划分则有薄板、厚板、特厚板，划分界限为4mm以下为薄钢板，4～20mm为中厚板，20～60mm为厚钢板，厚度大于60mm为特厚板。 薄钢板一般采用冷轧法轧制，适用国家标准冷轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差（GB/T708-88）。 热轧钢板是建筑钢结构应用最多的钢材之一，国家标准碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带（GB/T3274-88）规定了他们的技术条件，适用范围为4～200mm热轧厚钢板和厚度大于4～25mm的热轧钢带，交货状态是以热轧和热处理状态交货。热轧钢板的尺寸和允许偏差等在国标热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差（GB/T709-88）中有明确规定。 钢板厚度的允许偏差 2 普通型材 普通型材包括工字钢、槽钢、角钢三大类，还包括圆钢管、方钢管、H型钢等。 工字钢是一种工字形截面型材，但上下翼缘是齐头的，翼缘内表面必须有倾斜度（16）、翼缘外薄而内厚。工字钢分普通工字钢和轻型工字钢两种，其型号用截面高度（单位为cm）表示，20号以上普通工字钢根据腹板厚度和翼缘宽度的不同，同一号工字钢又有a、b或a、b、c三种区别，其中a类腹板最薄、翼缘最窄，b类较厚较宽，c类最厚最宽。随着轧制H型钢的出现，工字钢将被逐渐淘汰。 槽钢是槽形截面（［）的型材，亦有热轧普通槽钢和轻型槽钢两种，与工字钢一样是以截面高度的厘米数表示型号，从［14开始，亦有a、b或a、b、c规格的区分，其不同之点是腹板厚度和翼缘的宽度。 角钢是传统的格构式钢结构构件中应用最广泛的轧制型材，有等边角钢和不等边角钢两大类。角钢的型号以其肢长表示，单位以厘米计，在一个型号内，可以有2～7个肢厚的不同规格，为截面选择提供了绝大的方便。 3 热轧H型钢和剖分T型钢 H型钢与工字钢的区别有几个方面首先是翼缘宽；其次翼缘内表面不需要有斜度、上下表面平行；从材料分布形式来看，工字钢截面中材料主要集中在腹板左右，愈向两侧延伸，钢材愈少，而轧制H型钢中，材料分布侧重在翼缘部分，截面特性明显优越于传统的工、槽、角钢及它们的组合截面，使用有较好的经济效果。交货状态以热轧状态交货。 1. 分类代号 宽翼缘H型钢HW（W为Wide英文字头） 中翼缘H型钢HM（M为Middle英文字头） 窄翼缘H型钢HN（N为Narrow英文字头） 宽翼缘剖分T型钢TW（W为Wide英文字头） 中翼缘剖分T型钢TM（M为Middle英文字头） 窄翼缘剖分T型钢TN（N为Narrow英文字头） 2. 热轧H型钢和剖分T型钢的规格标记方法 高度H宽度B腹板厚度t1翼板厚度t2 例如HW10010068；TN1256068。 3. 热轧H型钢和剖分T型钢的截面尺寸、截面积、理论重量和截面特性参数 重点关注截面特性参数惯性矩I、惯性半径i、截面模数w的含义和计算方法； 采用焊接BH代用热轧型钢时，截面特性参数应不降低。 4 结构用钢管 结构用钢管有无缝钢管和焊接钢管两大类。 结构用无缝钢管分热轧和冷拔两种，冷拔钢管只限于小管径，热轧无缝钢管外径从32～630mm，壁厚从2.5～75mm，所用钢号主要为优质碳素结构钢牌号为10、20（相当于Q235）、35、45和低合金高强度结构钢Q345一类的。 焊接钢管又分为直缝焊管和螺旋焊管两种。直缝焊管的外径从32～152mm，壁厚从2.0～5.5mm，现行国标为直缝电焊钢管（GB/T1379392）。在钢网架结构中广泛采用低压流体输送用焊接钢管（GB/T309293）标准的钢管，其管径从6.0～150mm。 5 冷弯型钢 冷弯型钢是用薄钢板（钢带）在连续辊式冷弯机组上生产的冷加工型材，壁厚在1.5～12mm，其截面形式有等边角钢、卷边等边角钢、Z型钢、卷边Z型钢、槽钢、卷边槽钢等开口截面以及方形和矩形闭口截面的管材。 6 彩色压型钢板 1. 彩色涂层钢板的分类 类别 说明 用途 冷轧基板彩色涂层钢板 没有镀层的彩涂钢板 临时设施或室内使用 热镀锌彩色涂层钢板 镀180～270g/m2的彩涂钢板 建筑用（镀锌量180g/m2以上） 热镀铝锌彩色涂层钢板 含5铝的镀铝锌彩涂钢板 建筑用 含55铝的镀铝锌彩涂钢板 彩涂钢板涂料底漆环氧底漆、聚酯底漆、丙烯酸底漆、聚氨酯底漆 面漆聚酯（PE）、硅改性聚酯（SMP）、聚偏氟乙烯（PVDF） 2. 压型钢板分类 分类标准 类别 说明 按用途分 屋面压型板 基本功能是防水，屋面板的连接有搭接式连接和隐藏式连接。 墙板压型板 楼面压型板 分开口式和闭口式（燕尾压型钢板） 按波型分 高波板 波高50～75mm，适用于楼盖板、屋面和墙面 中波板 波高大于75mm，适用于屋面 低波板 波高小于50mm，适用于墙面和坡度较大的屋面 3. 常用规格 常见屋面和墙面单层压型钢板板型 序号 型号 截面简图 展开宽度 （mm） 有效宽度 （mm） 适用部位 1 YX35-125-750 V125 1000 750 墙面内外板 屋面底板 2 YX130-300-600 W600 1000 600 屋面板 3 YX52-600 U600 724 600 屋面板 4 YX51-360 角驰Ⅱ 500 360 屋面板 5 YX51-380-760 角驰Ⅲ 1000 760 屋面板 6 YX114-333-666 1000 666 屋面板 7 YX28-150-750 1000 750
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