学文网[摘要] 建筑钢结构具有强度高、自重轻、抗震性能好、施工速度快、地基费用省、占用面积小、工业化程度高、外形美观等一系列优点，近年来建筑钢结构在我国的建筑领域得到迅速发展。而钢结构是用H型钢、工字钢、槽钢、角钢等热轧型钢和钢板组成的以及用冷弯薄壁型钢制成的承重构件或承重结构，是以钢材制作为主的结构,是主要的建筑结构类型之一。因此钢结构的用钢必须要满足一定的使用要求和设计要求。
[关键词]建筑钢结构 钢材 普通碳素钢 结构钢
中***分类号： TU391 文献标识码： A 文章编号：
提起钢结构用钢大家并不陌生，像Q235和Q345这样的钢材是最常用的，也是生活中接触最多的。的确，从材性、材质方面看，现在市场充分供应的Q235及Q345号钢的各类钢材，可以保证建筑钢结构的基本需求。钢结构是以钢材制作为主的结构，是主要的建筑结构类型之一。它的基本特点是强度高、重量轻、刚度大、质地均匀和各向同性好。
因此，用什么类型的钢材对钢结构的影响很大。下面就从建筑钢结构用钢的钢种钢号及板带钢中的钢结构用钢这两方面对钢结构的选用做一介绍。
一、建筑钢结构用钢的钢种钢号
1.普通碳素结构钢 普通碳素结构钢执行《碳素结构钢》—GB/T700-2006标准。因价格便宜，产量较大，大量用于金属结构和一般机械零件，按用途可以分为：一般用途的普通碳素钢和专用普通碳素钢。
按含碳量及屈服强度高低分为5种牌号：Q195、Q215、Q235、Q255、Q275。其中钢结构主要用Q235号钢。Q215和Q255也可作结构用，但是产量和用量相对较少。 使用该标准钢号要注意以下几点: (1)该标准钢号主要用作工程用和一般结构用钢。 (2)该标准钢在在使用品种方面主要有钢、钢带和型钢。 (3)该标准钢号可用作焊接和栓接结构用钢。但焊接承重钢结构不宜选用Q235-A级钢。 (4)该标准钢号一般在热轧状态下交货和使用。
2.耐候钢 耐候钢执行《焊接结构用用耐候钢》GB/T4172-2000和《高耐候结构钢》GB/T4171-2000，是指在钢的冶炼过程中加入少量合金元素，使之在金属基本表面上形成保护层，以提高钢材耐大气腐蚀性能。这类钢又分为高耐候结构钢和焊接结构用耐候钢两类。耐候钢分为Q295 GNH、Q295GNHL、Q345GNH、Q345GNHL、Q390GNH五种牌号。焊接结构耐候钢分为Q235NH、Q295NH、Q355NH、Q460NH四个牌号。
3.低合金高强度结构钢 低合金高强度结构钢执行《低合金高强度结构钢》—GB/T1591-2008标准，是指在炼钢过程中增添一些合金元素，其总量不超过5%的钢材。加入合金元素后钢材强度可明显提高，使钢结构构件的强度、刚度、稳定三个主要控制指标都能有充分发挥，尤其在大跨度或重负荷结构中优点更为突出，一般可比碳素结构刚节约20%左右的用钢量。按屈服强度高低分为8种牌号,其中钢结构中Q345最为常用。
4.建筑结构用钢板
执行《建筑结构用钢板》GB/T19879-2005标准，该标准为原冶金行业标准《高层建筑用钢板》（YB4104-2000）修订升级后的国标。有Q235GJ、Q345GJ、Q390GJ、Q420GJ、Q460GJ牌号。其综合性能优于普通碳素结构钢和低合金高强度结构钢，对钢材的质量要求较高：
1）要能够抵御地震力的破坏，既要能防震和抗震。为此就要使钢板在具有足够强度的同时，还要具有较低的屈强比。低屈强比可使材料具有良好的冷变形能力和髙塑性变形能力，即使局部超载失稳也不至于发生突然断裂。
2）要使钢板具有较窄的屈服强度波动范围。若钢板的屈服强度波动较大，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儿倒塌。
3）要使钢板具有层状撕裂能力（厚度方向性能）。高层钢结构在梁柱连接和箱型柱角部焊缝等处，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，因此，此类钢板必须要具有一定级别的厚度方向性能。
4）良好的焊接性能，明确规定焊接碳当量和焊接裂纹敏感指数。
5）降低了有害元素硫、磷含量。
5.桥梁用结构钢
执行《桥梁用结构钢》GB/T714-2008标准。对应4个强度等级Q235q（C、D级）、Q345q（C、D、E级）、Q370q（C、D、E级）、Q420q（C、D、E级）。2008版较2000版增加了Q460q、Q500q、Q550q、Q620q、Q690q牌号。
化学成分要求更严格，硫、磷有害元素较低合金结构钢低。碳当量较低合金结构钢低。冶炼方法要求进行炉外精炼。二、建筑钢结构用钢品种、规格 1.结构用的板带钢主要有：热轧钢板和钢带，冷轧钢板和钢带。热轧钢板厚度的适用范围为4~200mm，热轧钢带厚度的适用范围为4~25 mm。冷轧钢板厚度的适用范围为0.2~5 mm，冷轧钢带厚度的适用范围不大于3 mm。
2.热轧H型钢和焊接H型钢。广泛应用于建筑钢结构中。热轧H型钢分为宽翼缘、中翼缘和窄翼缘三种规格。
3.普通型材(工字钢、槽钢、角钢)。工字钢、槽钢、角钢是钢结构中应用最早的型钢。工字钢和槽钢的型号都是以截面高度的厘米数来表示，其长度通常为5~19 m。角钢是传统的格构式钢结构构件中应用最广泛的的轧制型材，有等边角钢和不等边角钢两大类，长度通常为4~19 m。
4.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成的冷加工型材，能加工壁厚为1.5~6 mm，随着生产工艺的发展，现在已能生产厚度12 mm以上的冷弯型钢。其截面形式有等边角钢、卷边等边角钢、Z型钢、卷边Z型钢、C型钢、卷边C型钢等开口截面以及方形和矩形闭口截面的管材。
5.厚度方向性能钢板。随着焊接结构使用钢板厚度的增加，对钢材材性提出了新的内容——要求钢板在厚度方向有良好的抗层状撕裂性能。建筑钢结构用钢和桥梁钢结构用钢提出了板厚方向的性能要求。厚度方向性能有三个级别，分别用Z15、Z25、Z35表示，分别表示断面收缩率≥15、25、35。
6.结构用钢管。结构用钢管有热轧无缝钢管和焊接钢管两大类。焊接钢管由钢带卷焊而成，依据管径大小，又分为直缝焊和螺旋焊两种。结构用无缝钢管分热轧和冷拔两种。
7.其他建筑钢结构的钢材制品还有花纹钢板、钢格栅板和网架球节点等。
花纹钢板是用碳素结构钢、船体用结构钢、高耐候性结构钢热轧成的菱形、扁豆形、或圆豆形钢板制品。
压焊钢格栅板是由负载扁钢作为纵条，扭绞方钢作为横条，在正交方向压焊于纵条，并有包边和挡边板的钢格板。
钢网架球节点分螺栓球节点和焊接球节点两大类。三、钢材选用1.钢材的牌号一般应在设计规范推荐的，不同强度级别的碳素结构钢Q235和低合金高强度钢Q345钢中选用，当有合理依据时，亦可选用强度更高的低合金高强度钢Q390钢或Q420钢。
《钢结构设计规范》GB 50017-2003中3.3.1规定,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/T700和《低合金高强度结构钢》GB/T1591的规定。当采用其他牌号的钢材时,尚应符合相应有关标准的规定和要求。
《高层建筑民用钢结构技术规程》JGJ99-98规定，高层建筑钢结构的钢材，宜采用Q235等级B、C、D的碳素结构钢，以及Q345等级B、C、D、E的低合金高强度结构钢。其质量标准应分别符合我国现行国家标准《碳素结构钢》（GB/T700）《低合金高强度结构钢》GB/T1591，当有可靠依据时可采用其他牌号的钢材。
《门式钢架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102规定：
1用于承重的冷弯薄壁型钢、轻型热轧型钢和钢板，应采用现行国家标准《碳素结构钢》GB/T700规定的Q235钢和《低合金高强度结构钢》GB/T1591规定的Q345钢。
2门式刚架、吊车梁和焊接的檩条、墙梁等构件宜采用Q235B或Q345A及以上等级的钢。非焊接的檩条和墙梁等构件可采用Q235A钢。当有根据时，门式刚架、檩条和墙梁可采用其它牌号的刚制作。
《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018规定：用于承重结构的冷弯薄壁型钢的带钢或钢板应采用符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T700规定的Q235钢和《低合金高强度结构钢》GB/T1591规定的Q345钢。当有可靠依据时可采用其他牌号的钢材，但应符合相应有关国家标准的要求。
2.钢结构构件所用钢材的性能与质量要求应考虑结构的重要性。荷载特征（是否承受动荷载）、连接方法（焊接或非焊接结构）、环境温度（是否低温工作）及钢材厚度等因素，正确合理的选用。
3.焊接承重结构不应采用Q235-A钢。
4.有抗震设防计算的承重钢结构，其钢材材性应符合下述要求：
1）钢材的屈强比，即抗拉强度与屈服强度之比不应小于1.2；
2）钢材应有明显的屈服台阶，且延伸率（δ5）应大于20%；
3）具有良好的可焊性及合格的冲击韧性。
5.设计安全等级为一级的工业与民用建筑钢结构及抗震设防类别为甲级的建筑钢结构，其主要承重结构（框架、大梁、主桁架）钢材的质量等级不宜低于C级，必要时还可要求碳当量（Ceq）的附加保证。
6.重要承重钢结构（高层或多层钢结构框架等）的焊接节点，当截面板件厚度t≥40mm，并承受板厚方向拉力（撕裂作用）时，该部位或构件的钢材应按《厚度方向性能钢板》GB5313的规定。附加保证断面收缩率（分Z15、Z25、Z35级别），一般可按Z15或Z25两级选用。
7.高层钢结构或大跨度钢结构等的主要承重焊接构件，其板材应选用符合《建筑结构用钢板》GB/T19879-2005标准规定的Q235GJZ钢或Q345GJZ钢，当所用板材厚度，大于等于40mm并有抗撕裂方向性能要求时，该部位钢材应选用标准中保证方向性能的Q235GJZ钢或Q345GJZ钢。
8.在室外侵蚀性环境中的承重钢结构构件，可选用《焊接结构用耐候钢》GB4172要求的耐候钢。承重钢结构选用耐候钢时，其表面仍应进行除锈与涂装处理。
上述都是建筑钢结构的主要用钢。以钢材制作为主的结构,是主要的建筑结构类型之一。钢材的特点是强度高、自重轻、刚度大，因此钢结构特别适于建造跨度大和高度高、荷载大的结构也最适用于可移动，有拆装要求的结构；材料塑性和韧性好，在超载情况下不会发生断裂，承受较大变形，能很好地承受动力荷载；材料匀质性和各向同性好，属理想弹性体，最符合一般工程力学的基本假定；工业化生产程度最高，制造精度高，施工方便，周期短；其缺点是耐火性和耐腐性较差。主要用于重型车间的承重骨架、受动力荷载作用的厂房结构、板壳结构、高耸电视塔和桅杆结构、桥梁和库等大跨结构、高层和超高层建筑等。钢结构今后应研究高强度钢材，大大提高其屈服点强度；由于钢结构的这些特点,它将会在建筑方面占有很重要的地位。
参考文献:
[1]《钢结构设计规范》—GB50017-2003.
[2]《低合金高强度结构钢》—GB/T1591-2008.
[3]《碳素结构钢》—GB/T700-2006
[4]《建筑结构用钢板》—GB/T 19879-2005
[5]《桥梁用结构钢》—GB/T714-2008
[6] 《门式钢架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102:2002
[7] 《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018—2002
[8] 《高层建筑民用钢结构技术规程》JGJ99-98
[9] 《焊接结构用用耐候钢》GB/T4172-2000
[10] 《高耐候结构钢》GB/T4171-2000