2022年岩土工程师基础知识建筑钢材的种类和选用

2022年岩土工程师基础知识：建筑钢材的种类和选用1．建筑钢材和种类

建筑钢材可分为钢构造用钢材和钢筋混凝土构造用钢筋两类。

1）钢构造用钢材

我国钢构造用钢材主要有碳素构造钢和低合金构造钢两类。

（1）碳素构造钢。

牌号及其表示方法：

依据国家标准（GB700——88）规定，碳素构造钢分五个牌号，即Q195、Q215、Q235、Q255及Q275。各牌号钢又按其硫、磷含量多少分为A、B、C、D四个质量等级。A→D硫含量依次递减，A和B的磷含量一样，C的磷含量次之，D磷含量最少。碳素构造钢的牌号表示按挨次由代表屈服点的字母（Q）、屈服点数值（N/mm2）、质量等级符号（A、B、C、D）、脱氧程度符号（F、b、Z、TZ）等四局部组成。例如Q235－A·F，它表示：屈服点为235N/mm2的A级沸腾碳素构造钢。当为冷静钢或特别冷静钢时，则牌号表示“z”或“TZ”符号，可省略。

技术要求：

按（GB700——88）规定，各牌号碳素构造钢的化学成分、力学性能和冷弯性能应符合标准的要求（详见参考书）。

特性与选用：

碳素构造钢的特性及应用。建筑工程中常有用牌号为Q235，由于该牌号的钢既有较高强度，又有较好的塑性和韧性，可焊性也较好，能较好地满意―般钢构造和钢筋混凝土构造的用钢要求。相反Q195和Q215号钢，虽塑性好，但强度太低；而Q255和Q275号钢，它们强度很高，但塑性较差，均不适用。

Q235－A级钢，仅适用于承受静荷载作用的构造；

Q235－C和D级钢，可用于重要焊接的构造；

Q195和Q215号钢，常用于生产钢钉、铆钉、螺栓及铁丝等；

Q255和Q275号钢，多用于生产机械零件、工具等。

碳素构造钢选用原则。在构造设计时，对于用做承重构造的钢材，应依据构造的重要性、荷载特征（静荷载或动荷载）、连接方法（焊接或铆接）、工作温度（正温或负温）等不怜悯况选择钢号和材质。对于承受动荷载的构造、处于低温环境的构造，应选择韧性好、脆性临界温度低，疲惫极限较高的钢材。对于焊接构造，应选择可焊性较好的钢材。

沸腾钢致密程度差，冲击韧性和可焊性也较差，特殊是低温下的冲击韧性更差。因此，不宜用于焊接构造中的重级工作制吊车梁、吊车桁架或类似构造，以及环境温度达－20℃的状况下的焊接和非焊接构造中的重级工作制吊车梁等类似构造。

（2）低合金高强度构造钢。

牌号及其表示方法：

依据国家标准《低合金高强度构造钢》（GB1591—94）的规定，低合金高强度构造钢分为5个牌号，即Q295、Q345、Q390、Q420及Q460，每个牌号又依据其含硫、磷等有害物质的含量，分为A、B、C、D和E五个质量等级（等级A硫、磷的含量最多，依次递减，E的含量最少）。参加的合金元素总含量―般不超过5%，所加元素主要有锰、硅、钒、钛、铌、铬、镍及稀土元素。

低合金高强度构造钢的牌号表示按挨次由代表屈服点的汉语拼音字母（Q）、屈服点数值（N/mm2）、质量等级符号A、B、C、D、E，例如Q345A，它表示：屈服点为345N/mm2的A质量等级的低合金高强度构造钢。

技术要求：

按GBl591—94规定，各牌号的低合金高强度构造钢的化学成分、力学性能应符合标准要求（详见参考书）。

特性与选用：

由于低合金钢中的合金元素起到细晶强化和固溶强化等作用，使低合金钢具有较高的强度、较好的塑性、韧性和可焊性，因此它是综合性能较好的建筑钢材，广泛用于钢构造和钢筋混凝土构造，尤其是大跨度、承受动荷载和冲击荷载的构造中更为适用。

（3）型钢和钢板。

钢构造所用钢材主要是型钢和钢板。型钢有热轧及冷成型两种，钢板也有热轧和冷轧两种。

①热轧型钢。常用的热轧型钢有角钢、工字钢、槽钢、T形钢、H形钢、z形钢等。热轧型钢主要采纳碳素构造钢和低合金钢。在碳素构造钢中主要采纳Q235－A，其强度较适中，塑性和可焊性较好，而且冶炼简单，本钱低，适合土木工程使用。在低合金钢中主要采纳Q345（16Mn）及Q390（15MV），可用于大跨度、承受动荷载的钢构造中。

②冷弯薄壁型钢。冷弯薄壁型钢通常用2～6mm薄钢板冷弯或模压而成，有角钢、槽钢等开口薄壁型钢及方形、矩形等空心薄壁型钢。可用于轻型钢构造。

③钢板和压型钢板。用光面轧辊轧制而成的扁平钢材称为钢板。按轧制温度的不同，钢板又可分热轧和冷轧两类。土木工程用钢板的钢种主要是碳素构造钢。某些重型构造、大跨度桥梁等也采纳低合金钢。薄钢板轻辊压或冷弯可制成截面成各种波浪，并可采纳有机涂层、镀锌等外表爱护层的钢板，称压型钢板，常用做屋面板、楼板、墙板等。

2）钢筋混凝土构造用钢

（1）钢筋混凝土用热轧钢筋。热轧钢筋分光圆钢筋和带肋钢筋两类，带肋钢筋又分月牙肋和等高肋两种。

依据国标《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》（GBl3013—91）和《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》（GB1499—91）的规定，热轧钢筋分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个级别，其强度等级分别为R235、RL335、RL400、RL540。其中Ⅰ级钢筋由碳素构造钢轧制，其余均由低合金钢轧制而成。

Ⅰ级钢筋：强度较低，塑性、可焊性很好，便于冷加工，用做一般钢筋混凝土构件的受力筋和各种构造筋；

Ⅱ级、Ⅲ级钢筋：强度较高，塑性、可焊性较好，用做大、中型钢筋混凝土构造的受力筋；

Ⅳ级钢筋：强度高，但塑性、可焊性较差，可用作预应力钢筋。

在（GB/T701—1997）中规定，建筑用的低碳钢热轧圆盘条由Q215和Q235碳素构造钢经热轧而成。其主要力学性能见表10．6．1。

从表中可见低碳钢热轧圆盘条的强度较低，但塑性好，伸长率高，便于弯折成形、简单焊接等特点。可用作中、小型钢筋混凝土构造的受力钢筋或箍筋，以及作为冷加工（冷拉、冷拔、冷轧）的原料。

表10．6．1建筑用低碳热轧圆盘条力学性能及工艺性能（GB/T701—1997）

1998年国际《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》（GB1499―1998）中规定，钢筋混凝土用热轧带肋钢筋采纳低合金钢热轧而成，横截面通常为圆形，且外表带有两条纵肋和沿长度方向匀称分布的横肋。其牌号有HRB335、HRB400、HRB500三种，其主要力学性能见表10．6．2。

表10．6．2钢筋混凝土用热轧带肋钢筋的力学性能及工艺性能（GB1499—1998）

注：（1）牌号HRB为英文HotRo11edRibbedSteelBar首位字母，后面的数字为屈服强度值。

（2）公称直径为与钢筋公称横截面相等的圆的直径。

热轧带肋钢筋具有较高的强度，塑性和可焊性也较好。钢筋外表带有纵肋和横肋，从而加强了钢筋与混凝土之间的握裹力。可用于钢筋混凝土构造的受力钢筋，以及预应力钢筋。

（2）冷轧带肋钢筋。冷轧带肋钢筋采纳热轧圆盘条经冷轧而成，外表带有沿长度方向匀称分布的二面或三面的月牙肋。其牌号按抗拉强度分为5个等级，即CRB550，CRB650，CRB800，CRB970，CRBll70。公称直径范围为4～12mm。其中CRB650公称直径为4、5、6mm，CRB800以上级别推举公称直径为5mm。

冷轧带肋钢筋各等级的力学性能和工艺性能应符合表10．6．3的规定。

冷轧带肋钢筋是采纳冷加工方法强化的典型产品，冷轧后强度明显提高，但塑性也随之降低，使强屈比变小，但其强屈比σb/σ0．2不得小于1．05。这种钢筋适用于中、小预应力混凝土构造构件和一般钢筋混凝土构造构件。表10．6．3冷轧带肋钢筋的性能

注：（1）牌号CRB为ColdRollingRibbedSteelWireSandBarS的首位英文字母，后面的数字为抗拉强度值。

（2）松弛率为初始荷载加至试样实际强度的70%后，测定1000小时的松弛值合格的根底上再以10h作为常规试验。

（3）钢筋混凝土用冷拉钢筋。冷拉钢筋适用于钢筋混凝土构造中的受拉钢筋。冷拉Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级钢筋可用作预应力混凝土构造的预应力筋。

（4）预应力混凝土用热处理钢筋。热处理钢筋是指用热轧中碳低合金钢钢筋经淬火、回火调质处理的钢筋。性能特点：强度高、可代替高强钢丝使用。主要用于预应力钢筋混凝土轨枕，也用于预应力梁、板构造及吊车梁等。

（5）冷拔低碳钢丝。冷拔低碳钢丝是将直径为6．5～8mm的Q235热轧盘条钢筋，经冷拔加工而成。分为甲、乙两级。甲级丝适用于作预应力筋，乙级丝适用于作焊接网、焊接骨架、箍筋和构造钢筋。冷拔低碳钢丝已属硬钢

（6）预应力混凝土用钢丝及钢铰线。预应力高强钢丝是用优质碳素构造钢盘条、经酸洗、冷拉，或再经回火处理等工艺制得的高强度钢丝。可分为冷拉钢丝和消退应力钢丝两种，按形状又分为光面钢丝和刻痕钢丝两种（GB/T5223—1995）。

钢绞线是将两根、三根或七根圆形断面的钢丝捻成―束而成（GB/T5224—1995）。钢绞线的负