房屋钢结构(1)

1、.1 房屋钢结构房屋钢结构 框架结构、门式刚架轻钢结构的框架结构、门式刚架轻钢结构的 设计与施工设计与施工 .2 .3 .4 .5 .6 .7 .8 .9 迪拜分舵 .10 .11 .12 .13 .14 .15 .16 .17 鸟鸟 巢巢 .18 鸟鸟 巢巢 .19 “鸟巢”数据： “鸟巢”外形结构主要由巨大的门式钢架组成，共有24根桁架柱。 “鸟巢”建筑顶面呈鞍形，长轴为332.3米，短轴为296.4米，最 高点高度为68.5米，最低点高度为42.8米。 体育场外壳采用可作为填充物的气垫膜，使屋顶达到完全防 水的要求，阳光可以穿过透明的屋顶满足室内草坪的生长需要。 “鸟巢”，建筑面积25.

2、8万平方米，占地20.4公顷。“鸟巢”有 9.1万个标准坐席，其中包括1.1万个临时坐席。 “鸟巢”总用钢量约为11万吨。外部钢结构用钢4.2万吨，其中 主结构用钢约2.3万吨。 “鸟巢”整个膜结构总面积约为10万平方米。“鸟巢”混凝土浇 筑量约18万立方米。有各类桩柱3145根，土方挖运量约28万立 方米，钢筋绑扎量约5.2万吨。 “鸟巢”钢结构焊缝长度近320公里，经检测，合格率为100%。 “鸟巢”主体结构设计使用年限为100年。耐火等级为一级。抗 震设防烈度8度。 .20 Teflon（特氟龙）材料强度高、弹性模量大、自洁、耐久耐火等 性能好，但它价格较贵，不易折叠，对裁剪制作精度要求

3、较高， 寿命一般在30 年以上，适用于永久建筑。 .21 乔治亚穹顶乔治亚穹顶 .22 1992年在美国建造了世界上最大的索穹顶体育馆乔治 亚穹顶(Georgia Dome),它是1996年亚特兰大奥运会的 主体育馆,平面为 亚特兰大奥运会的主体育馆亚特兰大奥运会的主体育馆椭圆形 (193m240m),这种双曲抛物面型张拉整体索穹顶的耗 钢量少得令人难以置信,还不到30/. 张拉整体索穹顶结构源于富勒的张拉整体思想,属于张 拉整体体系的范畴,但由于它还没有完全实现结构自支 承、自应力的原则,离开下部受压环梁则不能成立,故而 可以说彻底的大跨度张拉整体结构还没有建成.因此对 于张拉整体结构无论在

4、理论分析方面还是施工技术及建 筑材料方面都还有很多工作要做. .23 .24 .25 .26 .27 .28 .29单索结构点支式玻璃幕墙 .30 网壳结构又包括单层网壳结构、预应力网壳结构、板锥网壳结构、 肋环型索承网壳结构、单层叉筒网壳结构等。 .31 .32 第第1章章 综综 述述 11 简简 述述 现代土木工程的概念发生了很大的变化，已不是土和木 的问题了，不再是木结构、土木结构甚至砖混结构，而 是混凝土结构、钢筋混凝土结构和钢结构。在土木工程 中，科技含量高的是钢结构，体现土木工程结构进步的 是钢结构，能够尽快实现工厂化，工业化进而体现规模 化的是钢结构。 人类文明的发展对建筑提出了

5、更高的要求，希望我们的 建筑是环保型的建筑即达到所谓绿色建筑的要求；希望 我们的建筑节约能量即达到所谓节能型建筑的要求，而 钢结构则是所有结构形式中最能满足这些要求的结构。 钢结构提供结构的安全性，稳定性，在设计上更加灵活、 先进，并能很好的满足建筑师丰富多彩的设计要求。 .33 钢结构是一个脱胎于传统产业，溶合了传统建筑和机械 制造业的一个新的边缘产业，是具有原有产业厚重的的 技术沉淀，又有新的广阔市场的朝阳产业。 1998年10月建设部发文关于建筑业进行推广应用10 项新技术的通知，其中推广的新技术的第八项为钢结 构技术。其主要内容为：高层钢结构技术；空间钢结构 技术；轻钢结构技术；钢混凝

6、土组合结构技术；高 强度螺栓连接和焊接技术；钢结构的防护技术。 专家们提出将建筑钢结构归纳为高层重型钢结构、空间 大跨度钢结构、轻型钢结构、钢混凝土组合结构、 住宅钢结构五大类。 .34 12 我国建筑钢结构发展历程我国建筑钢结构发展历程 （l）高层钢结构： 上海金茂大厦（88层，总高度达420m）及近期的上海 中心大厦，121层，结构高度580米，总高632米；与此 相适应的高层钢结构的科学研究、设计及各项配套的施 工技术均取得了较大进展，一大批建工、造船、冶金、 电力、铁道系统的金属结构厂和上海、北京及中建系统 的机械化施工公司等，在钢结构制作和安装方面都达到 了较高的水平。 （2）空间结

7、构： 以网架和网壳为代表的空间网格结构继续大量发展。其 特点是跨度大、面积大、形式多样。不仅用于一般民用 建筑，而且广泛用于工业厂房、飞机库、机场侯机楼、 体育场馆、展览中心等。天津无缝钢管厂、首都机场飞 机维修库（306m 90m） ；空问网格结构又富于造型 .35 的变化如宜春体育馆的飞蝶形网壳、威海体育馆的贝 壳形网壳，以及海南大佛的多层多跨网架都属此例。 近年开始采用矩型钢管、圆钢管制作空间衍架、拱架及 斜拉网架结构，其节点采用管件直接相连的相贯节点， 加上波浪形屋面，在大跨屋盖方面已取代网架和网壳结 构。如上海浦东机场候机楼、成都双流机场新候机楼等。 .36 （3）轻钢结构： 包括门

8、式刚架、轻钢房屋和压型钢板屋盖及拱壳屋盖 。 一般采用门式刚架结构并用圆钢制成柔性支撑和高强螺 栓连接。骨架用钢量一般在30kg/m2左右，建设速度快， 得到业主的欢迎。国内也有几百家的轻钢结构制作厂， 因此市场竟争很激烈。与此同时，与轻钢结构相配套的 保温、隔热材料、防火、防腐涂料、采光构件、门窗及 连接件等制造业也得到了迅速发展。 .37 （4）住宅钢结构 ： 钢结构具有重量轻、抗震性能好、工业化程度高等优点， 是一种绿色环保产品，住宅建筑可以大量采用钢结构， 国外各类住宅中已采用了钢结构。目前要解决住宅钢结 构（包括6层以下、12层以下、18层以下）造价的合理 定位、建筑设计完善创新、优

9、化钢结构体系和相应节点 构造、发展配套建材和设备，特别是外墙材料，开展试 点工程进行技术交流，特别解决钢结构房屋的防火、防 腐、及保温、隔声等问题。 .38 .39 此外还有桥梁、塔桅、容器、管道及大型装备等，也大 量采用钢结构。 中国既是产钢大国，也是世界上消耗钢材最多的国家。 .40 13 建筑钢结构的展望建筑钢结构的展望 目前大多数工业厂房都是采用钢结构。 高层建筑特别是超高层建筑 采用钢结构或钢混凝土 组合结构。 我国是一个多地震国家，百万以上人口的大城市多数位 于6度以上地震区，抗震能力成为高层建筑的一个重要 课题，地震区特别是8度及以上高烈度区的高层建筑宜 采用钢结构。 与钢结构的

10、迅速发展形成鲜明对照的是人才培养的严重 滞后。 土木工程课程设置中，钢结构课时少，局限于 一些基本理论的讲授，相应的教师和科研人员也少；同 样设计单位和施工单位钢结构的设计和施工人员缺乏钢 结构工程经验，不熟悉基本理论和现行规范的要求。 .41 钢结构作为一个行业的发展趋势，主要集中在以下领域： （1）设计领域；（2）配套技术领域；（3）制造领域。 （1）设计领域： 第一、建筑设计与结构设计一体化，原来的设计都是先 建筑设计后结构设计，而钢结构建筑由于其特殊的材料 和先进的设计软件，得以使设计程序实现建筑结构设计 一体化 ； 第二、围护系统和主体结构设计一体化，原来分为两个 阶段，现在是同时设

11、计一次完成。 第三、配件系统与整体建筑系统设计一体化，因而基本 可以保证安装结束的时候，地上没有多余的配件。 设计软件不仅要有先进的结构分析功能，还要有优化设 计方面的优势，同时必须要有依据计算数据，自动生成 .42 详图的详图设计软件，以实现真正意义上的计算机辅助 设计，提高我们设计工作的计算机智能化程度和设计效 率，有利于工厂制造实现自动化即所谓CAM。 （2）配套技术领域 这一领域是国内企业和国外企业技术水平上差距最大的 一块，基本上出于待开发状态。 各种色彩丰富的连续滚弯成型的收边、收口附件、天沟、 落水斗、落水管套件及与各种建筑相适应的推拉门、平 开门、上翻、中翻门系列等等。配套技术

12、领域另一个重 要方面就是屋面系统和墙面系统，国外知名企业一般都 拥有自成体系，有独立知识产权的屋面或墙面系统，并 以此展示企业的技术优势和技术能力。 .43 （3）制造领域 这是钢结构建安企业与传统建安企业产生最大不同的地 方，钢结构企业能不能盈利？在于你的产品如何体现出 标准化、装配式的特点，如何保证质量体现精确施工快 速装配的特点，这是我国建筑钢结构大力发展的瓶颈。 我国钢结构制造有非常好的机悈工业多年打下的基础， 但这仅指共性的东西，既然钢结构建筑是通过机械工业 制造出来的建筑，是一个新的边缘产业，它就肯定有它 个性的东西。把共性的东西继承、发扬，把个性的东西 找准、做好，形成特色，是制

13、造领域发展的关键。钢结 构建安企业与传统建安企业还有一个不同的方面，就是 在制造安装前，要根据设计单位提供的施工图，细化绘 出加工和安装详图，提出相应的技术要求，这是钢结构 建安企业必需具备的技术能力。 .44 1.4 建筑钢结构对钢材性能的要求及选用建筑钢结构对钢材性能的要求及选用 1.4.1 对钢材性能的要求对钢材性能的要求 （1）通用要求-保证承重结构的承载能力及防止在一定 条件下出现脆性破坏。 1考虑结构的重要性、荷载特征、结构型式、连接方 法、钢材厚度、环境温度和构件所处部位等情况的不同 要求； 2.钢材的抗拉强度、伸长率、屈服强度、强屈比、冷弯 试验、冲击韧性等各项指标合格； 3硫

14、、磷的含量低于限值。 （2）焊接结构附加要求）焊接结构附加要求 1含碳量 .45 2断面收缩率 （1）厚度较大的钢板，在轧制过程中存在着各 向异性。 （2）采用焊缝连接的梁一柱节点和支撑节点， 节点的约束较强。 （3）国家标准GB/T 5313厚度方向性能钢板 的规定。 3钢材的冷弯性能 （3）抗震结构附加要求）抗震结构附加要求 1钢材的“屈强比”应不小于0.85； 2钢材的拉伸试验应具有明显的屈服台阶； 3钢材的伸长率应大于20（标距50mm）； 4钢材应具有能保持足够延性的良好可焊性。 .46 5抗震类别为甲类或乙类的高层建筑钢结构，钢材的 屈服强度平均值不宜超过其规定值（标准值）的10

15、。 6钢材的冲击韧性必须得到保证。 7抗震设防建筑中仅承受重力荷载的钢构件，上述各 项要求可适当放宽。 8.板件厚度t40mm时应采用厚度方向性能钢板。 （4）特殊构件附加要求）特殊构件附加要求 1处于外露环境、且对大气腐蚀有特殊要求的承重和 承力钢构件，宜采用耐候钢 ，质量要求应符合现行国 家标准GB/T 4172焊接结构用耐候钢的规定。 2处于低温环境下的承重和承力钢构件，其钢材性能 尚应符合“避免低温冷脆”的要求。 .47 3重要的受拉或受弯的焊接结构以及需要验算疲劳的 焊接结构，其钢材的低温性能应符合表1-1的要求。 1.4.2 国产钢材牌号和性能国产钢材牌号和性能 1、牌号表示方法、

16、牌号表示方法 1）钢的牌号（例如Q235-AF）由如下四部分按顺序组 成：代表屈服强度的字母 “Q”；屈服强度值，如 235等；质量等级符号，A, B, C, D，E等；脱氧方 法符号，如F（沸腾钢）、b（半镇静钢）、Z（镇静钢） 和TZ（特殊镇静钢）。 2）在牌号组成表示方法中，“Z”和“TZ”符号可予以省 略。 3）行业标准Y8 4104-2000规定，高层建筑结构用钢板 的牌号表示为Q345GJC,它是由以下四部分按顺序组成： 表示屈服点的汉语拼音字母“Q“；屈服点数值； .48 代表高层建筑的汉语拼音字母“GJ”；质量等级符 号“C, D, E”,对于厚度方向性能钢板，则在质量等级符

17、号之前加上厚度方向性能级别“Z15、Z25、Z35”，如 Q345GJZ15C。 2、钢材选用、钢材选用 1）选用原则 保证承重结构的承载能力和防止在一定条件下出现脆性 破坏 。 2）适用钢材 （1）对普通钢结构，承重结构的钢材宜采用Q235钢、 Q345钢、Q390钢和Q420钢，其质量应分别符合现行 国家标准碳素结构钢GB/T 700和低合金高强 度结构钢GB/T 1591的规定。 .49 对地震区钢结构，钢材宜采用Q235等级B、C、D的碳 素结构钢及Q345等级的B、C、D、E的低合金高强度结 构钢。 高层建筑钢结构的钢材，宜采用Q235 C、D等级的碳素 结构钢，或采用Q345 C,

18、 D, E等级的低合金高强度结构 钢。 （2）重要的焊接构件宜采用碳、硫、磷含量较低的C、 D、E级碳素结构钢和D、E级低合金结构钢。 （3）屈服强度超过350N/mm2的高强度钢材，要经过 充分研究，证明其性能符合要求后，方可在抗震设防的 高层建筑钢结构中应用。若用于型钢混凝土构件中，为 使型钢芯柱的屈服应变小于混凝土压碎时的应变，钢材 的强度设计值不应超过350N/mm2。 .50 （4）上海宝钢集团近期开发生产的耐火耐候钢，其耐 候性为普通钢的28倍，其耐火性达到6000C高温时钢 材屈服强度降低幅度不超过30%；而价格仅比普通钢贵 10%。有条件时，工程中应优先采用耐火耐候钢，以提 高

19、结构的安全性和耐久性。 3）不适用钢材 （1）Q235-A级钢因为不保证焊接需要的低含碳量，所 以不能用于建筑中的主要承重和承力构件。 Q235-A级钢和Q345-A级钢，因为不保证冷弯性能、冲 击韧性和焊接需要的低含碳量，所以不能用于高层建筑 中的主要承重和承力构件。 （2）Q390钢，其伸长率小于20，不宜用于高层建筑 钢结构。 .51 4）下列情况的承重构件和承力构件（竖向支撑等）， 不宜采用Q235沸腾钢。 （1）非焊接结构 室外空气温度等于或低于-200C的直接承受动力荷载且 需要验算疲劳的结构。 （2）焊接结构 1)直接承受动力荷载或振动荷载且需要验算疲劳的结构。 2)室外空气温度

20、低于-20时的下列结构：承受静力 荷载的受拉或受弯（拉应力较大）的重要承重结构； 直接承受动力荷载或振动荷载但可不验算疲劳的结构。 3)室外空气温度等于或低于-30的所有承重结构。 .52 3、钢材力学性能、钢材力学性能 1）建筑钢结构所采用的国产钢材，按照GB 50017- 2003和JGJ 99-98的规定，其强度设计值（材料强度标 准值除以抗力分项系数）应根据计算截面的钢材厚度或 直径，按表1-2规定取值。 4、钢材物理性能 钢材和钢铸件的物理性能指标应按表表1-4所列数值采 用。 5、钢材化学成分 （1）钢材的化学及其含量，将直接影响钢材的可焊性， 应该得到保证。 （2）碳素结构钢 .

21、53 碳素结构钢的牌号和化学成分，应符合表1-5的要求。 （3）低合金高强度结构钢 低合金高强度结构钢的牌号和化学成分应符合表1-6的 要求。 钢的 牌号 质 量 等 级 化学成分（） 脱氧 方法 CMn SiSP 不大于 Q235 A0 .140.220 .300.65 0 .035 0 .050 0.045 F、b、 Z B0 .120.200 .300.70.0 .045 C0 .18 0 .350.80 0 .0400 .040Z D0 .170 .035TZ TZ 碳素结构钢的牌号和化学成分表碳素结构钢的牌号和化学成分表 表表1-5 .54 （4）高层建筑结构用钢板 1根据行业标准Y

22、B 4104-2000，高层建筑结构用钢板 （厚度为6100mm）的钢由氧气转炉或电炉冶炼，钢 的牌号及化学成分（熔炼分析）应符合表1-7的规定。 2各牌号所有质量等级钢板的碳当量或焊接裂纹敏感 性指数应符合表1-8的规定。 牌号交货状态 碳当量Ceq（）焊接裂纹敏感性指数Pcm（） 50mm50l00mm50mm50l00mm Q235GJ Q235GJZ 热轧或正火0 .360 .360 .26 Q345G; Q345GJZ 热轧或正火0 .420 .440 .29 TMCP0 .380 .400 .240 .26 高层建筑结构用钢板的碳当量和焊接裂纹敏感性指数高层建筑结构用钢板的碳当量和

23、焊接裂纹敏感性指数 表表1-8 .55 3高层建筑结构用厚度方向性能钢板的硫含量应符合 表1-9的规定。 6、钢材力学性能 五个指标：屈服强度、抗拉强度、伸长率、冷弯性能和 冲击韧性 厚度方向性能级别硫（S)含量（） Z150 .010 Z250 .007 Z350 .005 厚度方向性能钢板的硫含量限值厚度方向性能钢板的硫含量限值 表表1-9 .56 1、应力一应变曲线 2、屈服强度 3、抗拉强度 4、伸长率 5钢材试验要求 （1）碳素结构钢 碳素结构钢的规定，钢材的拉伸和冲击试验，应符合 表1-10的要求；钢材的冷弯试验应符合表1-11的要求。 （2）低合金结构钢 根据国家标准GB/T 1

24、591低合金高强度结构钢的规 定，钢材的拉伸、冲击和弯曲试验结果，应符合表2 12的要求。 图1-1低碳钢的应力一应变曲线 .57 等 级 拉伸试验冲击试验 屈服点S（N/mm2 ） 抗 拉 强 度 b (Mp a) 伸长率5（） 温 度 (oC; ) V 型 冲击 功 (纵 向) J 钢材厚度（直径）(mm)钢材厚度（直径）（mm） 1 6 16 40 40 60 60 10 0 100 150 1 50 1 6 16 40 40 60 60 10 0 100 150 15 0 A 23 5 22 5 21 5 20 5 195 18 5 375 500 262524232221 B20 2

25、7 C0 D-20 碳素钢(Q235)的拉伸和冲击试验要求 表1-10 .58 牌号试样方向 冷弯试验B=2d，1800 钢材厚度（直径）（mm) 6060100100200 弯心直径d Q235 纵a2a2 .5a 横1.5a2 .5a3a 碳素钢的冷弯试验要求 表1-11 .59 （3）高层建筑结构用钢板 1）钢板的拉伸、冲击、弯曲试验结果应符合表1-13的 规定。 2）表1-13中厚度方向（Z向）性能级别钢板的断面收缩 率应符合表1-14的规定。 厚度方向性能级别 断面收缩率z（） 三个试样平均值单个试样值 Z151510 Z252515 Z353525 厚度方向性能钢板的断面收缩率 表

26、1-14 .60 （4）H型钢的应用及分类 .61 1）H型钢的优点： 翼缘宽度大有利于提高绕弱轴方向的承载力。 上下边缘平行的翼缘板便于连接构造。 比焊接H型钢质量高、价格也低。 2）H型钢的分类。 宽翼缘（HW）：这一系列常用作柱及支撑，截面宽 高比为1：1。弱轴的回转半径相对较大，具有良好的受 压承载力。截面规格为：100100400400mm。 中翼缘（HM）：这一系列可用作柱和梁，截面宽高 比1：1.31：2，截面规格为：150100 600300mm。 .62 窄翼缘（HN）：这一系列常用作梁，其翼缘较窄， 也称梁型H型钢，截面宽高比为1:21:3，有良好的受 弯承载力，截面高度1

27、00900mm。 桩用H型钢（HP）：这一系列常用作钢桩，其宽高比 1：1，截面规格为：200200500500mm，且大 多数这类H型钢的翼缘厚度同腹板。 3）日本和美国的轧制H型钢 日本的轧制H型钢分普通型（梁柱型）系列和桩用系列。 普通型系列（JIS3192-1994）。这一系列的截面规格 范围为：10050900300mm ,常用规格的H型钢翼 缘厚度不大于20mm, 桩用系列（JISA5526-1994 ） 这一系列的截面规格范围为：200200 500500mm，截面宽高比1：1。 .63 规格标注方法为： 高度（h）宽度（b）腹板厚度（t1）翼缘厚度 （t2）。 轧制H型钢的钢号

28、可选用SS400及SM490等。 美国的轧制H型钢。美国的轧制型钢分宽翼缘的W系列、 中翼缘的M系列及桩用的HP系列；三个系列的截面规格 范围： W系列截面高度440（约为1001000mm）； M系列截面高度414（约为100350mm）； HP系列截面高度g14（约为200350mm）。 美国的H型钢截面规格采用英制单位标注，其标注方法 为： 截面高度(in) 单位长度重量（1b/ft）（磅英尺）。 .64 （7）热轧型钢规格 1国家标准 （1）GB/T 11263热轧H型钢和剖分T型钢； （2）GB/T 8162结构用无缝钢管； （3）GB 706热轧工字钢尺寸、外形、重量及允许 偏差；

29、 （4）GB 707热轧槽钢尺寸、外形、重量及允许偏 差； （5） GB 9787热轧等边角钢尺寸、外形、重量及 允许偏差； （6） GB 9788热轧不等边角钢尺寸、外形、重量 及允许偏差； （7） YB 3301普通焊接H型钢。 .65 2国产无缝钢管的规格 国产无缝钢管的直径和壁厚列于表1-15。 3、国产H型钢和剖分T型钢的截面特性 外径 （mm) 299325351377402426450480500530 壁厚 （mm） 8、8 .5、9、9.5、10、 11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、 22 25、28、30、32、36、40、50、56、60、63、

30、70、75 外径 （mm) 560600630 壁厚 （mm） 9、9 .5、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、22、（24） .66 1、国家标准GB/T 11263 热轧H型钢和剖分T型钢 的截面尺寸及标注符号，分别如图1-2和图1-3所示。 2、宽、中、窄翼缘H型钢规格系列的截面尺寸和截面 特性，列于表1-16。 3、宽、中、窄翼缘剖分T型钢规格系列的截面尺寸和 截面特性，列于表1-17。 4、冶金部行业标准YB 3301普通焊接H型钢的规 格及截面特性，列于表1-18。 图1-2 H型钢截面尺寸 图1-3剖分T型钢截面尺寸 .67 1.4.3国外钢材国外

31、钢材 1、使用要求、使用要求 1.建筑工程中采用国外钢材时，钢材的力学性能、强屈 比、化学成分含量及可焊性等，均应符合我国相关钢材 标准的规定。 2.外国采用设计指标的原则，与我国不同。应用于我国 工程时，设计人员应详细了解该国钢材的性能及其指标， 再根据我国的设计标准，合理取值，以确保结构的安全。 2、国内外建筑结构钢材的对比、国内外建筑结构钢材的对比 1国内外钢材的共同点 （1）就生产工艺而言，都是以纯氧顶吹转炉钢为主。 .68 （2）均含有铁、碳、硅、锰、硫和磷六大元素，并根 据用途严格控制硫、磷的极限含量；对于焊接结构，则 控制碳的含量。 （3）都要求保证钢材的抗拉强度、屈服点、伸长率

32、和 冷弯试验等四项指标。 （4）都是按钢材的厚度划分为三组或四组，分别给出 不同厚度的抗拉强度、屈服强度、伸长率和冷弯试验弯 心直径。 （5）对于重要的钢结构工程，提出钢材冲击韧性的要 求。 （6）对用于全焊接和节点刚度大的、厚度大于40 mm 的钢材，尚应满足沿钢板厚度方向的塑性指标。 .69 2国内外钢材的对应钢号 （1）相当于国产的Q235钢、大量用于高层建筑的国外 钢材牌号有：美国的A36，日本的SM41，欧洲的Fe360， 德国的St36、英国的43A、43B和前苏联的CT3等。 （2）相当于国产的Q345钢，多用于重要钢结构的国外 钢材牌号有：美国的A441,日本的SM50、欧洲的

33、Fe510， 德国的St52，英国的50A、50B和前苏联的15XCH等。 3国外建筑钢材标准 （1）日本、英国和独联体国家结构钢材的抗拉强度值 列于表2-19,供工程设计时参考使用。 （2）日本的一些钢号的钢材材质标准 .70 日本工业标准(JIS )内，但各钢铁厂均有自行制定的企 业标准。因此，在钢材定货时，主要不是依据JIS,而是 依据各厂的企业标准，并且各企业标准比JIS的要求更 严格。 各厂的企业标准只列出技术指标和冶炼方法，热处理制 度是保密的。订货时的钢材价格与用户对产品性能的要 求，以及与检验项目有关。 1）日本建筑钢材的分类。日本用于建筑钢结构的钢材 主要有下列三种： 一般结

34、构用轧制钢材（JISG3101）钢种代号SS:这 类钢种主要用于铆钉及螺栓连接的钢结构，亦可用于次 要的焊接结构； 焊接结构用轧制钢材（JISG3106）钢种代号SM: .71 焊接结构用耐候性热轧钢材(JISG3114 )一钢种代号 SMA： 2）日本钢材的钢号 1987年新钢材标准自1991年1月1日开始实施，它将钢 号中抗拉强度下限值的单位改为N/mm2，因此，如 SS400、SM490B、SMA490A等分别表示抗拉强度的 下限值为400N/mm2、490N/mm2。与我国的钢号Q235 及Q345表示法的主要差别，在于我国采用的是钢材的 屈服强度（屈服点）。 日本对每一钢号常分为A、

35、B、C三个质量等级，以C级 为最佳。 已在我国工程中采用的日本钢材为钢号SS400,SM490A、 SM490B、SM520B，其中主要结构构件常用SM490A （厚度40mm时）及SM490B（厚度40mm时）。 .72 SS400钢材力学性能及化学成分分别见表1一21及表1 一22。 钢 材 牌 号 屈服强度（N/mm2） 抗拉强 度 （ N/mm2 ） 钢材厚 度 （mm ） 抗 拉 试 样 延伸 率 （ ） 弯曲试验 钢材厚度（mm） 弯 曲 角 度 内侧 半径 试 样 16 16一 40 40 SS4 00 24 5 235 21 5 400 510 55号21 1800 厚度 的

36、1.5倍 1号 5一 16 1A 号 17 16 50 1A 号 21 404号23 SS400力学性能（JISG3101表3一2，199111开始实施） 表1一21 .73 日本钢材的测试方法：日本钢材的测试方法与我国相比 有较大的差异。如合金钢不采用固定的热处理方法；检 测力学性能的试件也不一样。如拉伸试验的试件有14种 （JISZ2201），冲击韧性的试件有5种（JISZ2202）， 冷弯试件有5种（JISZ2204）。 钢材 牌号 化学成分（） CMnPJ SS4000.050.05 SS400化学成分（JISG3101表2一2，199111开始实施） 表1一22 .74 （3）美国一

37、些钢号的钢材材质标准 美国结构钢材的标准和技术条件，是由美国材料与试验 协会（ASTM）制定的。该协会有140个技术委员会， 并由生产厂、用户和其他有关单位的代表组成。ASTM 标准由各有关的技术委员会随时负责修订，每年出版一 次，因此在使用时宜查阅最新版的标准。 l）钢种的通用标准与专用标准 在美国的钢材标准中，同一类钢都有一个通用标准， 结构钢的通用标准是A6/A6M（结构用轧制钢板、型钢、 钢板桩及棒材的一般标准）。各钢种的专用标准（如 ASTM A36/A36M）仅说明该钢种的特点，共同性的内 容见通用标准，在各钢种的专用标准中不再重复叙述。 标准中英制和国际单位制（SI）并用，但将国

38、际单位 表示的数值写在括号内。 .75 2）钢种及钢号的表示方法：钢种是以A带头，后面跟两 位数或三位数构成。 当A后面跟两位数时，如A36，既表示钢种又表示钢号， 两位数36表示最低屈服强度36ksi（千磅英寸2）。当 后面跟三位数时，这三位数仅表示某一钢种，但如该种 钢材包含多个屈服强度的钢材时，则需再加注该钢种的 级别代号，这一级别代号表示其屈服强度值，如 A572/50级，表示钢种代号A572、屈服强度50ksi（千 磅英寸2）的钢材。 3）ASTM A6/A6M-92结构钢标准中的常用钢种。下列 钢种是常用的结构钢钢种；其中A36/A36M、 A572/A572M、A588/A588

39、 M钢种，是美国UBC中推荐 应用的钢种。 .76 A36/A36M-91结构钢：这种钢种适用于铆接、栓接 和焊接的桥梁、建筑结构及一般用途结构；相当于我国 的Q235钢。 用户可在定货单中提出冷弯试验、夏比V型冲击试验及 断面收缩率测定等补充要求。 A529/A529M-92高强度碳锰结构钢：这一钢种的最 大厚度仅为1/2in（13mm），适用于铆接、栓接和焊接 的建筑结构及一般用途结构。 这一钢种有42级（290）及50级（345）两种级别的钢 材，其中50级钢相当于我国的Q345. A572A572M92a结构用高强度低合金妮钒钢： 这一钢种有最大厚度150MM的42级（290）、最大厚

40、度 100mm的50级（345）、最大厚度32mm的60级（415） 及65级(450)四种级别的钢材。 .77 A588A588M一91a高强度低合金结构钢：这一 钢种最大厚度可达8in（200mm），具有抗大气腐蚀 能力，按化学成分分A、B、C、D四个等级。当完全 暴露于大气中时可不加涂层，其强度与A572钢接近。 1.5 连接材料连接材料 1.5.1 焊接材料焊接材料 1、选用原则、选用原则 选用的焊条或焊丝的型号应与被焊接的主体金属（构 件母材）相匹配，即要求焊接后的焊缝强度不低于主 体金属强度。 (1)一般情况下，E43xx型焊条用于焊接Q235号钢， E50 xx型焊条用于焊接Q3

41、45号钢。 (2)直接承受动力荷载或振动荷载且需要验算疲劳的结 构，以及要求抗震设防的高层建筑钢结构，宜采用塑 性、冲击韧性均较好的碱性焊条（低氢型焊条）。 .78 3自动焊接或半自动焊接采用的焊丝和焊剂，应分别 符合下列现行国家标准： (1)GB/T 14957熔化焊用钢丝； (2)GB/T 14958气体保护焊用钢丝； (3) GB/T 8110气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊 丝； (4) GB/T 5293埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂； (5) GB/T 12470低合金钢埋弧焊用焊剂的规定。 2、焊条型号分类、焊条型号分类 1焊条型号是根据熔敷金属力学性能、药皮类型、焊 接方位和焊接电流种

42、类进行分类的。 2焊条直径的基本尺寸有1.6、2.0,、2.5、3.2、4.0、 5.0、5.6、6.0、6.4、8.0 mm等规格。 .79 3焊条型号示例 (1)碳钢焊条有E43系列和E50系列。以E4315为例，各 个字符的含义如下所示。 (2)低合金钢焊条有E50系列、E55系列、E60系列、 E70系列等。以E5018-A1为例，各个字符的含义如下所 示。 .80 3、焊丝型号分类、焊丝型号分类 1焊丝按其化学成分及采用熔化极气体保护电弧焊时 熔敷金属的力学性能分类。 2焊丝的直径有0.5、0.6、0.8、1.0, 1.2, 1.4、1.6、 2.0、2.5、3.0、3.2 mm等规

43、格。 3焊丝型号示例 碳钢焊丝和低合金钢焊丝的型号有ER50系列、ER55系 列、ER62系列、ER69系列等。以ER55-B2-Mn为例， 各个字符的含义如上所示： 表示焊丝中含有锰元素 表示焊丝化学成分的分类代号 表示熔敷最低金属抗拉强度(kgf/ mm2) 表示焊丝 .81 焊条图片 .82 焊丝图片 .83 4、焊缝强度设计值、焊缝强度设计值 1.5.2高强度螺栓高强度螺栓 1、螺栓类型 我国有两种“高强度螺栓连接副”，性能都是可靠的， 在设计中可以通用。其国家标准分别是： 1GB/T 1228-1231钢结构用高强度大六角头螺栓、 大六角头螺母、垫圈与技术条件； 2GB/T 3632

44、一3633钢结构用扭剪型高强度螺栓连 接副。 2、性能等级 1常用的高强度螺栓的性能等级有下列两种：8.8级， 仅用于大六角头高强度螺栓；109级，用于大六角 头高强度螺栓和扭剪型高强度螺栓。 .84 2.高强度螺栓的表示方法是采用螺栓杆强度级别：其性 能等级中，位于小数点之前的一位或两位数字，表示热 处理后的抗拉强度；小数点及其后面数字表示“屈强 比”。 3、公称应力截面积 高强度螺栓各种螺纹规格d（螺纹大径）的公称应力截 面积Ae（螺栓小径处的有效截面面积），按表2-35采用。 螺栓直径d（mm)M16M20（M22）M24（M27）M30 螺栓有效直径de（mm)14.117.719.7

45、21.224.226 .7 螺距p（mm）22 .52 .5333 .5 有效截面面积Ae（mm2）157245303353459561 高强度螺栓的有效截面面积Ae 表1-35 .85 4、大六角头螺栓尺寸、大六角头螺栓尺寸 大六角头高强度螺栓的头部尺寸要比普通六角头螺栓稍 大，以适应施加预应力的工具和操作要求。 1夹紧长度图1-4 大六角头螺栓的尺寸 钢结构用高强度大六角头螺栓的公称尺寸l、螺纹规格d、 无螺纹杆部最小长度ls和最大夹紧长度lg（图1-4）列于 表1-36，表中带括号的规格为非标准型，工程设计中尽 量少用。 图1-4 大六角头螺栓的尺寸 2标记示例 按国家标准GB 1237

46、规 定的标记方法 （1）螺纹规格 d M20, 公称长度ll00mm, 性能等级为8.8级的钢结 构用 .86 高强度大六角头螺栓，标记为： 螺栓GB/T 1228 M20 1008.8S 3材料 钢结构用高强度大六角头螺栓、螺母、垫圈的性能等级、 推荐材料及使用配合，应符合表1-37的规定。 4机械性能 5、扭剪型螺栓尺寸、扭剪型螺栓尺寸 扭剪型高强度螺栓的 尾部连着一个梅花头， 两者之间有一沟槽。当 采用特制扳手旋拧螺母 时，以梅花头作为反拧 支点，终拧时以梅花头 沿沟槽被拧断，表示 .87 已达到规定的预拉力值。 图1-5 扭剪型螺栓的尺寸 1夹紧长度 钢结构用扭剪型高强度螺栓的公称尺寸

47、l、螺纹规格d、 无螺纹杆部最小长度ls和最大夹紧长度lg（图1-5）,列于 表1-39，表中带括号的规格为非标准型，工程设计中尽 量少用。 2标记示例 按照GB 1237规定的标记方法，若采用以下三种部件： 螺纹规格 dM20、公称长度ll00mm,性能等级为 10 .9级、表面经防锈处理的钢结构用扭剪型高强度螺栓； 螺纹规格 dM20,性能等级为10H级、表面经防锈处 .88 理的钢结构用高强度大六角螺母； 规格为20mm、热处理硬度为HRC3545、表面经 防锈处理的钢结构用高强度垫圈。 三者所组成的钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副，标 记为： 连接副 GB/T 3632 M20100 3

48、材料 钢结构用扭剪型高强度螺栓、螺母、垫圈的性能等级 和推荐材料应符合表1-39的规定。扭剪型高强度螺栓 的规格为M16M24 。 4.机械性能 钢结构用扭剪型高强度螺栓的机械性能应符合表1-40 的规定。 .89 5、强度设计值 按照国家标准GB 50017-2003钢结构设计规范的规 定，高强度螺栓连接强度设计值，应取表1-41中规定的 数值。 1.5.3 圆柱头栓钉圆柱头栓钉 圆柱头焊钉现已改称圆柱头栓钉，它是一个带圆头的实 心钢杆，在钉头埋嵌焊丝，起到拉弧作用。它需采用专 用焊机焊接，并配置焊接瓷环。 1、规格、规格 1国家标准GB 10433圆柱头焊钉规定了公称直径 为622mm共7种规格的圆柱头焊钉（栓钉）。 2高层建筑钢结构及组合楼盖中常用的栓钉规格有三 种，其直径为16、19和22mm。行业标准YB 9082-97 .90 .91 钢骨混凝土结构设计规程规定：宜选用直径为 19mm和22mm栓钉，其长度不宜小于4倍直径。 2、用途、用