浅谈某工程的Q235钢与Q345钢选用问题.doc

浅谈某工程的Q235钢与Q345钢选用问题摘要：本文以具体的工程为实例，分析在门式刚架设计中采用Q235钢与345钢都可行的情况下，从哪些角度考虑选用哪种钢更为经济、合理。关键词：门式刚架，Q235钢，Q345钢，造价国家“十二五”规划继续将节约能源作为基本国策，提出发展循环经济，保护生态环境，节约资源，实现可持续发展，作为重要的节能建筑形式，钢结构建筑资源消耗量较少，其中约有一半还可再回收利用。我国建筑用钢量占总用钢量的30%，美国、日本等发达国家已达到50%55%，我国建筑用钢量中钢结构用量占10%，而美国则达到40%50%，可见钢结构的应用在发达国家是十分普遍的，而我国目前的钢结构发展水平与之存在着一定的差距。门式刚架作为钢结构的一种已广泛地应用于工业建筑，研究如何降低门式刚架用钢量有着巨大的社会经济效益，能极大促进钢结构行业的发展。门式刚架的梁柱一般采用等截面或变截面的焊接H型钢或成品H型钢，檩条采用C型或Z型钢，其他辅助结构构件均采用成品型钢，如角钢、圆钢、圆管等，每平方米用钢量一般在十几千克到五十几千克不等。另一方面，建筑钢材市场近年来波动很大，铁矿石作为冶炼钢铁的重要原材料，其供应都必须依赖于垄断的国际矿商。但Q235钢与Q345钢价格差距却是在变小，一般维持在150元/吨200元/吨。如2011年5月19日无锡市市场价格Q235钢（普中板14mm20mm产地西城）4790元/吨，Q345钢（普中板14mm20mm产地西城）5110元/吨，价格差仅为3%，然而Q345钢的强度设计值却远高于Q235钢，如Q345的抗弯强度比Q235钢大44%，因此，有必要分析怎样合理选择钢材，以充分利用材料，降低造价。下面本文通过具体的工程实例来分析Q235钢与Q345钢合理选用应考虑的一些因素。安徽蚌埠某工程建筑条件：丁类车间，跨度18米，开间8米，双跨，单跨单坡，檐口标高7.550米，围护结构屋面采用单层彩钢板加保温的做法，墙面采用砖墙围护，混凝土外天沟，无吊车，建筑剖面如下图所示结构参数：屋面恒荷载标准值0.25kN/m2，基本风压0.35 kN/m2，雪压0.45 kN/m2，抗震设防裂度为7度，设计基本地震加速度为0.15g，场地土类别为三类设计软件：PKPM-STS主要参考规范：GB50009-2001建筑结构荷载规范、GB50011-2001建筑抗震设计规范、CECS102:2002门式钢架轻型房屋结构技术规程以下为Q345钢的最终计算截面其应力如下图所示其超限信息如下：* 柱构件计算超限信息 * * 梁构件计算超限信息 *变截面 H 形截面 H: B1= 180, B2= 180, H1= 400, H2= 700 T1= 6 T2= 8 T3= 8* 梁高厚比超限 计算值： 89.000，容许值： 56.453变截面 H 形截面 H: B1= 180, B2= 180, H1= 700, H2= 400 T1= 6 T2= 8 T3= 8* 梁高厚比超限 计算值： 89.000，容许值： 56.453* 柱顶位移超限信息 * 超限信息只有中部钢梁的高厚比超限，为钢梁的局部稳定问题，可通过加加劲肋的方法去解决，在绘图过程中加上加劲肋即可。以上Q345钢模型应力整体来说还是偏小的，但若要继续将截面改小，就无法满足钢梁的挠度要求，按CECS102:2002门式钢架轻型房屋结构技术规程要求钢梁的挠度和跨度比控制在1/180以内，此时钢梁是受其挠度控制的，笔者由此就考虑变更钢材材质，即将Q345钢改为Q235钢，是否更为经济合理。以下为Q235钢的最终计算截面其应力如下图所示柱、梁、位移等计算均未超限。以上Q235钢的计算模型同样可行，应力与Q345钢相比较，稍微偏大，但还是在比较合理的范围内。我们通过以下几点来进一步分析采用哪种钢更为合理。1、用钢量对比Q345钢：所有钢柱的总重量 (Kg)=1125，所有钢梁的总重量 (Kg)= 1532，钢梁与钢柱重量之和 (Kg)=2657，合计为12.3Kg/m2。Q235钢：所有钢柱的总重量 (Kg)=1144，所有钢梁的总重量 (Kg)= 1972，钢梁与钢柱重量之和 (Kg)=3116，合计为14.4Kg/m2。本工程建筑面积为8737.5 m2，Q345钢主结构用钢量为12.3 Kg/m2 *8737.5 m2 =107471.25 Kg，约107.5吨；Q235钢主结构用钢量为14.4 Kg/m2 *8737.5 m2 =125820 Kg，约125.8吨；Q235钢比Q345钢主结构用钢量多出约125.8吨 - 107.5吨 = 18.3吨钢材。2、造价对比目前钢材市场上Q235钢与Q345钢的差价基本维持在150元/吨200元/吨，我们取差价为170元/吨，Q235钢的近期市场价约为4900元/吨，则Q345钢的市场价约为5070元/吨，本工程Q345钢的主结构造价为107.5吨 * 5070元/吨 = 545025元，约54.5万元；Q235钢的主结构造价为125.8吨 * 4900元/吨 = 616420元，约61.6万元；Q235钢比Q345钢主结构造价多出约61.6万元 54.5万元 = 7.1万元。此差价还未考虑因钢材用钢量大而多出的加工、运输、安装等费用。3、主要结构参数对比Q345钢：（1）风荷载作用下柱顶最大水平（X 向）位移dx = 28.272(mm) = H/276 柱顶位移容许值: H/100；（2）地震荷载作用下柱顶最大水平（X 向）位移dx = 33.402(mm) = H/234 柱顶位移容许值: H/100；（3）梁的(恒+活)最大挠度:挠跨比 = 1/203 梁的容许挠跨比: 1/180。构件应力详见Q345钢的应力图。Q235钢：（1）风荷载作用下柱顶最大水平（X 向）位移dx = 21.482(mm) = H/363 柱顶位移容许值: H/100；（2）地震荷载作用下柱顶最大水平（X 向）位移dx = 30.334(mm) = H/257 柱顶位移容许值: H/100；（3）梁的(恒+活)最大挠度:挠跨比 = 1/261 梁的容许挠跨比: 1/180。构件应力详见Q235钢的应力图。由以上数据看来，Q235钢的风荷载作用、地震荷载作用下的柱顶位移要及梁的最大挠度值都要比Q345钢略好，但从两者的应力图来比较，Q345钢的应力储备是大于Q235钢的。由以上几项对比综合考虑造价、加工、运输、安装等因素