建筑结构用钢板简介

...wd......wd......wd...GB/T19879-2005建筑构造用钢板简介

1.标准制定的目的和意义

建筑构造用钢板,具有纯洁度高,抗震性好,强度波动范围小,强度厚度效应小的优点,充分满足高层建筑的需要,是我大力推广产品.

当前奥运场馆,城市高层建筑等重要建设工程急需性能优越,强度级别高的构造钢板,急需相应的标准去引导和标准市场.今年国标委批准发布的GB/T19879-2005?建筑构造用钢板?(于2006年2月1日)可以推动我国高层建筑用钢的开展,标准国内建筑构造用钢板的生产,提高产品的质量,促使产品质量到达国际上同类钢材的水平,推动产品构造调整,同时更好地标准和引导市场,提高建筑物的安全性能.

钢构造建筑自50年代从欧洲兴起,因具有优越抗震性,绿色环保,施工效率高,空间利用率高等多方面特殊的优势,现已成为国际上建筑构造的开展方向.我国近年建造了一大批钢构造建筑,钢材在1996年以前基本都依赖进口,但现已大规模实现了国产化.钢构造建筑的安全性非常重要,对所用钢材有特殊的技术要求.YB4104-2000是非等效采用JISG3136?建筑构造用钢?标准制定的,其在确保为钢构造建筑提供优质钢材,促进建筑构造用钢国产化方面发挥了积极作用,北京中关村金融中心大厦,北京电视中心,上海浦东新区文献中心等重大工程先后采用该标准材料设计和建造钢构造.YB4104-2000中的钢板屈服强度级别最高为345MPa(抗拉强度490MPa级),而国际上已开发出抗拉强度590MPa和780MPa级的更高强度的建筑用钢,我国钢构造建筑目前也已对390MPa,420MPa,460MPa级钢也提出了技术需求.为此制定了适应建筑构造向高层化和大跨度开展的高强度钢材产品标准,以减轻构造重量,降低建造成本,降低钢构造用材的厚度,提高其制造可靠性.

2本标准参考的主要技术依据

本标准非等效采用了日本标准JISG3136—1994?建筑构造用钢材?,JISG3136是日本根据建筑钢构造对抗震钢材的技术要求特点而研究制定的一个专用标准.本标准在技术要求和检验工程思路方面采用了该日本标准的规定,表达了我国建筑构造用钢板的技术开展,并与GB700-88?碳素构造钢?,GB/T1591-94?低合金高强度构造钢?,GB/T5313-85?厚度方向性能钢板?等根基通用标准协调一致,做到体系上统一不乱.同时又考虑到使用部门的要求,特别是结合了建设部的标准JGJ99-98?高层民用建筑钢构造技术规程?,满足了钢构造建筑标准的规定.

3标准的主要技术内容

3.1适用范围及牌号

本标准适用于制作高层建筑和其他重要建筑构造的厚度不大于100mm的钢板,钢板厚度范围与日本标准一致,这符合了市场的绝大局部需求.

本标准中的牌号分为屈服点235MPa,345MPa,390MPa,420MPa和460MPa五个强度级别,各强度级别分为Z向和非Z向钢,Z向钢有Z15,Z25,Z35三个等级,各牌号又按不同冲击试验要求分质量等级,各牌号均具有良好的焊接性能.与JISG3136相比,本标准不再规定用途一般的非焊接构造钢牌号.根据GB/T221?钢铁产品牌号表示方法?的规定和工程构造用碳素钢和低合金高强度钢的表示方法,考虑建筑构造用钢的特性,并突出高层建筑,订货时的牌号由代表高性能建筑构造用钢和屈服点的汉语拼音字母,钢板的屈服点数值,质量级别符号组成.对于厚度方向性能钢板,在质量等级符号后加上厚度方向性能级别,如Q345GJCZ25,其中Q,G,J分别为屈服点,高层,建筑的首位汉语拼音字母;345为屈服点数值,单位MPa;Z25为厚度方向性能级别;C为质量等级,对应于0℃冲击试验温度.

3.2尺寸,外形,重量及允许偏差

3.2.1钢板的尺寸,外形,重量及允许偏差符合GB/T709的规定.

3.2.2为增加标准的灵活性,最大限度满足用户要求,表达标准的最大自由度原那么,本标准规定经供需双方协议,可供应其他尺寸,外形偏差的钢板.

3.3交货状态

根据钢板力学性能要求和生产实际,本标准对钢板规定了热轧,正火或正火轧制,正火+回火,淬火+回火,温度—形变控制轧制等交货状态,具体状态由供需双方商定.温度—形变控制轧制交货状态的提出,一是为表达和促进技术进步,二是与国际接轨.按照国外标准的定义,温度—形变控制轧制是钢板温度和厚度的降低都受到严格控制的一种方法,终轧是在规定的温度下完成的,这个规定温度接近于或低于铁素体完全生成的温度,其显微组织和力学性能不能由热处理获得.该状态简称为TMCP或TM,在日本标准JISG3136中也规定有该交货状态.

3.4化学成分

3.4.1为提高钢板的综合性能,保证建筑构造的需要,本标准对钢的纯洁性提出了严格的要求,大大降低了有害元素P,S元素的含量.对于Z向钢板,P不大于0.020%,S含量符合GB/T5313的规定;对于非Z向钢板,P不大于0.025%,S不大于0.015%,其P含量又比日本标准JISG3136有所加严.成分设计上采取提锰降碳的技术措施并提倡对钢进展铌,钒,钛微合金化处理,铌,钒的含量按照GB/T1591的规定,钛的含量根据晶粒度和强度需要,规定为0.01%--0.10%.其中对于屈服点235MPa级别的钢板,碳含量与日本标准JISG3136相比有所下降,日本标准最大为0.22%,本标准统一定为不大于0.20%;同时其锰含量根据实际实际情况和船体钢标准,规定为不大于1.20%,而日本标准为不大于1.40%.

3.4.2建筑构造用钢板要求的良好的焊接性能,为此本标准参照JISG3136,对钢板的焊接碳当量和焊接裂纹敏感性指数提出了要求,计算公式采用国际焊接学会公式.其中屈服点345MPa级钢板热轧和正火状态下的焊接碳当量要求比日本标准有所加严,345MPa以上的其它更高强度级别钢的碳当量和焊接裂纹敏感性指数按不同交货状态做出了规定,能够充分保证钢板的焊接性能.

3.5力学性能

3.5.1为适应建筑构造向高层化和大跨度开展,适应建筑构造对345MPa级以上更高强度钢材的需求,从而到达减轻构造重量,降低建造成本,减少钢构造用材的厚度,提高构造可靠性的目的,开发更高强度钢板,将更高强度钢板补充进标准是非常必要的.目前国际上已开发出抗拉强度590MPa和780MPa级的更高强度的建筑用钢,具体见表1.本标准结合市场需求,并考虑到钢构造对更高强度级别钢的需求,比JISG3136和YB4104增加了390MPa,420MPa和460MPa等三个强度级别,这三个级别的抗拉强度和延伸率按照GB/T1591的规定.

表1国外590MPa和780MPa级高强度建筑用钢力学性能参数

强度级别

厚度

mm

屈服强度

MPa

抗拉强度

MPa

伸长率

%

屈强比

纵向AKV,

0℃,J

590MPa

80

≥440

≥590

≥20

≤0.85

≥47

780MPa

25--100

≥620

780--930

≥16

≤0.85

≥47

3.5.2建筑构造要求良好的抗震性,为此钢板在力学性能上要具有较低的屈强比.低的屈强比可使材料具有良好的冷变形能力,345MPa钢材的强屈比不应小于1.20(对应屈强比不大于0.83).此项要求在JISG3136中也有规定,不过其是以屈强比的形式表示的.国外460MPa级的抗震建筑钢,屈强比也规定为不大于0.85.本标准按照日本标准和术语习惯,规定345MPa级别的屈强比不大于0.80,390MPa,420MPa和460MPa这三个更高强度级别的屈强比不大于0.85.

本标准中牌号具有强度厚度效应小(仅20MPa)的特点,较JISG3136,GB/T1591的厚度效应降低明显,较好满足了钢构造行业对材料等强度的期望.相比较GB/T1591,厚度效应率降低14.5%,这可明显提高材料利用率,便于钢构造的构造设计,提高钢构造的整体效益.本标准与JISG3136,GB/T1591具体比照见表2和表3.

3.5.3低屈强比钢板屈服点波动范围不能太大,假设钢板的屈服点偏差较大,当建筑物受到地震时,就会发生塑性铰转移,不能按设计目标控制损坏程度而倒塌,为此本标准规定了屈服点的上下限.工程构造用钢一般都规定抗拉强度范围,但规定屈服点范围的很少,这也正是建筑构造用钢板性能要求上的一个突出特点.日本标准JISG3136屈服点波动范围规定为120MPa,本标准从严要求,将波动范围缩小到110MPa.

3.5.4钢构造在梁柱联接和箱形柱角部焊缝等处,由于局部构造,形成高约束,焊接时容易引起沿板厚方向的层状撕裂.JGJ99-98规定此类钢板的厚度方向性能不能小于Z15级别,日本标准JISG3136规定此类钢板不得小于Z25级别.本标准依照GB/T5313规定了三种厚度方向性能级别(Z15,Z25,Z35)的钢板牌号,以便于适应不同的构造要求,便于用户选择使用和合同的简化签订.

3.5.5为保证建筑构造的安全,建筑构造用钢板必须要具备一定的冲击韧性,日本标准JISG3136规定冲击试验温度为0℃.本标准参照GB700,GB/T1591规定Q235GJ,Q345GJ分B,C,D,E四个级别,分别对应常温,0℃,-20℃,-40℃冲击试验温度;Q390GJ,Q420GJ,Q460GJ分C,D,E三个级别,分别对应0℃,-20℃,-40℃冲击试验温度.本标准规定各规定温度下纵向夏比V型冲击功均不得小于34J,这比日本标准中的不小于27J的规定有所提高.

3.5.6根据JGJ99-98要求,本标准规定建筑构造用钢板必须要保证弯曲试验合格.考虑到生产工艺的进步和产品质量保证能力的提高,本标准又规定假设供方能保证弯曲试验合格,那么可不做弯曲试验.如果用户要求做弯曲试验,可在合同中注明.是否进展弯曲试验可根据合同要求或供方生产能力来确定.

3.6外表质量

本标准中外表质量的规定等同于GB/T16270-1996(源于GB/T3274),具有操作性较强的特点.日本标准对外表质量规定为"不允许存在有害缺陷",这过于简单,在我国不便于执行.

表2本标准与GB1591,JISG3136代表牌号性能比照

标准

牌号

质量

等级

屈服强度Re,N/mm2

抗拉强度Rm,N/mm2

伸长率A,%

≥

冲击功(纵向)AKV,J

180°

弯曲

试验

d=弯心直径

a=试样厚度

屈

强

比

钢板厚度,mm

6-16

>16-

35

>35-

50

>50

100

温度

℃

不小于

钢板厚度,mm

≤

16

>16

本标准

Q345GJ

B

≥345

345

—

455

335

—

445

325

—

435

490—

610

22

常温

34

2a3a

≤0.80

C

0

D

-20

E

-40

GB/T

15

91

Q345

C

≥345

≥

325

≥

295

≥

275

470—

630

22

0

34

2a3a

无要求

D

-20

E

-40

27

JIS

G31

36

SN490

B

325

—

445

其中

6-16-40mm,

325--445

>40-

100mm,

295

—

415

490—

610

日本

试样

17,

21,

23

0

27

无

要

求

无要求

≤

0.80

C

表3345MPa级屈服强度厚度效应

对应100mm厚度时的屈服强度厚度效应值

YB4104

Q345GJ

GB/T1591

Q345

JISG3136\JISG3106

SN490SM490

20MPa

70MPa

30MPa

厚度效应率

5.8%

20.3%

9.2%

3.7超声波探伤

本标准参照日本标准和GB/T5313,规定对Z向钢板必须进展探伤,探伤标准采用GB/T2970-91?中厚钢板超声波检验方法?,合格级别中合同中注明.对于非Z向钢板,本标准规定根据用户要求也可按GB/T2970进展探伤.

3.8特殊技术要求

为增加标准的灵活性,表达标准的最大自由度原那么,本标准专设了特殊技术要求条款,规定经供需双方协议,可对钢板提出有别于基本要求的其它特殊要求,以满足用户的特殊需要,如可提出耐火性能,要求600℃时屈服强度不小于常温下的2/3等.

4应用

建筑构造用钢板标准对材料在屈强比,屈服强度波动范围,强度厚度效应,冲击韧性,焊接性,厚度方向性能等方面规定了较严格要求,满足了钢构造的安全性要求,适应了我国钢构造构建筑用钢板国产化的需求,已得到广泛认可和应用.

舞钢自1996年开场大规模开发高层建筑构造用钢板,建筑构造用钢板的开发生产量已累计达12万吨,屈服强度级别到达460MPa.舞钢生产的优质建筑构造用钢板在高层和大跨度钢构造领域获得广泛应用,舞钢以品种规格全,产品质量水平高获得了钢构造行业的高度称赞,舞钢高层建筑构造用钢板主要应用情况