钢结构常用材料简介及其进场检验要求

1.1.1  碳素结构钢

1  碳素结构钢是最普通的工程用钢，建筑钢结构中主要使用低碳钢（其含碳量在0.28%以下）。按国家标准《碳素结构钢》GB700-1988，碳素结构钢分为5个牌号，即Q195、Q215、Q235、Q255、Q275。建筑钢结构中应用最多的碳素钢是Q235，也是现行标准中质量等级最齐全的，其中质量等级为C、D的，为焊接结构所优先选用。

2  碳素结构钢的牌号由代表屈服点的字母、屈服点数值、质量等级符号、脱氧方法符号等四个部分按顺序组成。

例如：Q235-AF

Q——钢材屈服点“屈”字汉语拼音首位字母；

A、B、C、D——分别为质量等级；

F——沸腾钢“沸”字汉语拼音首位字母；

b——半镇静钢“半”字汉语拼音首位字母；

Z——镇静钢“镇”字汉语拼音首位字母；

TZ——特殊镇静钢“特镇”两字汉语拼音首位字母。

在牌号组成表示方法中，“Z”与“TZ”符号予以省略。

3  碳素结构钢的化学成分和机械性能、试验方法和检验规则见本标准附录A.1。

4  钢材应成批验收，每批由同一牌号、同一炉罐号、同一等级、同一品种、同一尺寸、同一交货状态组成。每批重量不得大于60t。

用公称容量不大于30t的炼钢炉冶炼的钢或连铸坯轧成的钢材，允许由同一牌号的A级钢或B级钢，同一冶炼和浇注方法，不同炉罐号组成混合批，但每批不多于6个炉罐号。各炉罐号含碳量之差不得大于0.02%，含锰量之差不得大于0.15%。

1.1.2  低合金高强度结构钢

1  低合金高强度结构钢比碳素结构钢含有更多合金属元素，属于低合金钢的范畴（其所含合金总量不超过5%）。低合金高强度结构钢的强度比碳素结构钢明显提高，从而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载结构中优点更为突出。在工程中，使用低合金高强度结构钢可比使用碳素结构钢节约20%左右的用钢量。

2  按国家标准《低合金结构钢》GB/T1591-94,钢分为5个牌号，即Q295、Q345、Q390、Q420、Q460。其中Q345最为常用，Q460一般不用于钢结构工程。

3  低合金结构钢的牌号表示方法与碳素结构钢相类似。

4  低合金结构钢的化学成分和机械性能、试验方法和检验规则见本标准附录A.2。

5  每批钢材重量不得大于60t。

钢材应成批验收，每批由同一牌号、同一质量等级、同一炉罐号、同一品种、同一尺寸、同一热处理制度（指按热处理状态供应）的钢材组成。

A级钢或B级钢允许同一牌号、同一质量等级、同一冶炼和浇注方法、不同炉罐号组成混合批。但每批不得多于6个炉罐号，且各炉罐号C含量之差不得大于0.02%，Mn含量之差不得大于0.15%。

1.1.3  优质碳素结构钢

1  优质碳素结构钢的价格较贵，一般仅作为钢结构的管状杆件(无缝钢管)使用。特殊情况下的少量应用一般发生在因材料规格欠缺而导致的材料代用，属于以优代劣。

2  优质碳素结构钢按冶金质量等级分为：

优质钢

高级优质钢  A

特级优质钢  E

按加工方法分为两类：

压力加工用钢     UP

    热压力加工用钢   UHP

    顶锻用钢         UF

    冷拔坯料用钢     UCD

  切削加工用钢     UC

2  优质碳素结构钢共有31个牌号。部分优质碳素钢的牌号、统一数字代号及化学成份、机械性能等，见本标准附录A.3。

3  钢材应按批检查和验收。每批由同一炉(罐)号、同一加工方法、同一尺寸、同一交货状态(或同一热处理制度)和同一表面状态的钢材组成。

1.1.4  桥梁用结构钢

1  桥梁用结构钢其有专用标准：GB/T714-2000，其规定的内容和技术要求一般都严于建筑结构钢，如发生材料代用属于以优代劣。

2  桥梁用结构钢的牌号表示方法与现行其它标准一致，由表示屈服点的字母与数值、表示桥梁钢的字母“q”与质量等级四个部分组成。例如Q345qC。

3  按《桥梁用结构钢》GB/T714-2000，桥梁用结构钢共有Q235q、Q345q、Q370q、Q420q四个牌号，每个牌号又有2～3个质量等级。

4  钢材应成批验收，每批应由同一牌号、同一炉号、同一规格、同一轧制制度及同一热处理制度的钢组成；每批重量不应大于60t。

1.1.5  耐大气腐蚀用钢（耐候钢）

在钢的冶炼过程中，加入少量特定的合金元素，一般为Cu、P、Cr、Ni等，使之在金属基体表面上形成保护层，以提高钢材耐大气腐蚀性能，这类钢统称为耐大气腐蚀钢或耐候钢。

耐候钢验收批量的划分原则与优质碳素钢相同。

耐候钢又分为高耐候结构钢和焊接结构用耐候钢两类。

1  高耐候结构钢

根据国家标准《高耐候结构钢》GB/T4171-2000的规定，这类钢材适用于耐大气腐蚀的建筑结构，产品通常在交货状态下使用，但作为焊接结构用材时，板厚应不大于16mm。

这类钢的耐候性能比焊接结构用耐候钢好，故称作高耐候性结构钢。高耐候性结构钢按化学成分分为铜磷钢和铜磷铬镍钢两类。其牌号表示方法是由分别代表“屈服点”和“高耐候”的拼音字母Q和GNH以及屈服点的数字组成，含Cr、Ni的高耐候钢在牌号后加代号“L”。例如牌号Q345GNHL表示屈服点为345MPa、含有铬镍的高耐候钢。

高耐候钢共分Q295GNH、Q295GNHL、Q345GNH、Q345GNHL、Q390GNH五种牌号。

2  焊接结构用耐候钢

这类耐候钢具有良好的焊接性能，其适用厚度可达100mm。

根据《焊接结构用耐候钢》GB/T4172-2000，焊接结构用耐候钢的牌号由代表“屈服点”的字母Q和“耐候”的字母NH以及钢材的质量等级（C、D、E）顺序组成，例如Q355NHC。共有Q235NH、Q295NH、Q355NH、Q460NH四种牌号。

1.1.6  铸钢件

1  建筑钢结构、尤其在大跨度情况下，有时需用铸钢件支座。按钢《结构设计规范》（GB50017-2003）的规定，铸钢材质应符合国家标准《一般工程用铸造碳钢件》GB/T11352规定，所包括的铸钢牌号有五种：ZG200-400、 ZG230-450、 ZG270-500 、ZG310-570。牌号中的前两个字母表示铸钢，后两个数字分别代表铸件钢的屈服强度和抗拉强度。

2  验收铸件批量的划分

1)  按炉次分：铸件为同一类型，由同一炉次浇注，必要时在同一炉做相同热处理的为一批。

2  按数量或重量分：同一牌号在熔炼工艺稳定的条件下，几个炉次浇注的并经相同工艺多炉次热处理后，以一定数量或一定重量的铸件为一批，具体要求由供需双方商定。

3)  按件分：指某些铸件技术上有特殊要求，以一件或几件为一批。

3  化学成份检验

铸件按熔炼炉次或每一批量进行一次化学成份分析。

屑状试样应自铸造表面6mm以下取得。

4  机械性能检验

1) 每一批量取一个拉力试样，试验结果应符合附录A.6的规定。

2) 当需方需要作冲击试验时，每一批量取三个冲击试样进行试验，其中有一个试样的值可低于规定值，但不得低于规定值的三分之二。

5  表面质量

1) 铸件表面质量应符合图样或订货协议的要求。

2) 铸件应修整毛剌，去除浇冒口，可见表面应清除粘砂和氧化铁皮。

1.2  钢板

热轧钢板是建筑钢结构应用最多的钢材之一。其应用厚度目前已达到130mm。

1.2.1  热轧钢板厚度允许偏差、宽度允许偏差、长度允许偏差、钢板不平度见附录B.1。

1.2.2  热轧厚钢板的表面质量、检验方法、检验规则见附录B.2、B.3。

1.2.3  厚度方向性能钢板在厚度方向有着良好的抗层状撕裂性能，主要用于焊接厚度大于40mm的焊接结构中。对厚度方向性能钢板的特殊要求有两方面：含硫量的限制和厚度方向断面收缩率的要求值，并以此分为Z15、Z25、Z35三个级别。相应的要求见附录B.4。

1.3  H型钢、H型钢桩

1.3.1  H型钢、H型钢桩一般统称H型钢。H型钢的截面特性明显优于传统的工字钢、槽钢、角钢以及它们的组合截面，所以在钢结构工程中得到了越来越广泛的应用。H型钢的分类和代号如下：

 H型钢：分为三类，其代号如下；

宽翼缘H型钢HW（W为Wide英文字头）

中翼缘H型钢HM（M为Middle英文字头）

窄翼缘H型钢HN（N为Narrow英文字头）

 H型钢桩：代号为HP（P为Pile英文字头）

1.3.2  H型钢、H型钢桩尺寸、外形、重量及允许偏差、技术要求见附录C。

1.4  普通型材

1.4.1  工字钢

工字钢分普通工字钢和轻型工字钢两种，其型号用截面高度（单位为cm）来表示。对于20号以上普通工字钢，根据腹板厚度和翼缘宽度的不同，同一号工字钢又有a、b或a、b、c三种区别，其中a类腹板最薄、最窄，b类较厚较宽，c类最厚最宽。同样高度的轻型工字钢的翼缘要比普通工字钢的翼缘宽而薄，腹板亦薄故重量较轻、截面回转半径略大。轻型工字钢亦有部分型号（从I18至I30）有两种规格（如I18和I18a，I20和I20a）。工字钢的型号、规格见附录D.1。

1.4.2  槽钢

槽钢是槽形截面的型材，有热轧普通槽钢和轻型槽钢两种，与工字钢一样是以截面高度的厘米数表示型号。从［14开始，亦有a、b或a、b、c规格的区分，其不同之点是腹板厚度和翼缘的宽度。槽钢翼缘内表面的斜度（1:10）比工字钢要平缓，紧固连接螺栓比较容易。型号相同的轻型槽钢比普通槽钢的翼缘宽且薄，腹板厚度亦小，截面特性更好一些。热轧槽钢的型号、规格见附录D.2。

1.4.3  角钢

角钢是传统的格构式钢结构构件中应用最广泛的轧制型材，有等边角钢和不等边角钢两大类。按现行国家标准《热轧等边角钢尺寸、外形、重量及允许偏差》GB/T9787-88和《热轧不等边角钢尺寸、外形、重量及允许偏差》GB/T9788-88的规定，角钢的型号以其肢长表示、单位以厘米计，在一个型号内，可以有2~7个肢厚的不同规格，为截面选择提供了方便，如常用的10号等边角钢，肢厚规格有6、7、8、10、12、14、16mm共七种。

1.5  结构用钢管

1  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。

2  按国家标准《结构用无缝钢管》GB/T8162-1999规定，结构用无缝钢管分热轧和冷拔两种，冷拔管只限于小管径，热轧无缝钢管外径从32~630mm，壁厚从2.5~75mm。所用钢号主要为优质碳素结构钢(牌号通常为10、20、35、45)和低合金高强度结构钢(牌号通常为Q345)。建筑钢结构应用的无缝钢管以20号钢（相当于Q235）为主，管径一般在89mm以上，通常长度为3~12m。

3  直缝电焊钢管的外径从32mm至152mm，壁厚从2.0至5.5mm。现行国家标准为《直缝电焊钢管》（GB/T13793-92）。

4  在钢网架结构中经常采用《低压流体输送用焊接钢管》GB/T3092-93标准的钢管，选用钢的牌号有Q195、Q215A和Q235A。

5  结构用无缝钢管的有关要求见附录E。

1.6  钢材检验试样的取样法

1.6.1  钢的化学分析用试样取样法

见本标准附录F.1。

1.6.2  钢的成品化学分析允许偏差

见本标准附录F.2。

1.6.3  钢及钢产品力学性能试验取样

见本标准附录G。

1.7  常用钢材的有关标准见表4.1.7。

常用焊接材料及进场检验

2.1  常用焊条

2.1.1  E4303、E5003焊条

这类焊条为钛钙型。药皮中含有30%以上的氧化钛和20%以下的钙或镁的碳酸盐矿，熔渣流动性良好，脱渣容易，电弧稳定，熔深适中，飞溅少，焊波整齐。这类焊条适用于全位置焊接，适用的电源极性为交流或直流正、反接，主要焊接较重要的碳钢结构。

2.1.2  E4315、E5015焊条

这类焊条为低氢钠型。药皮主要组成物是碳酸盐矿和萤石，碱度较高。熔渣流动性好，焊接工艺性能一般，焊波较粗，角焊缝略凸，熔深适中，脱渣性较好，焊接时要求焊条干燥，并采用短弧焊接。焊条可全位置焊接，适用的电源极性为直流反接。这类焊条的熔敷金属具有良好的抗裂性和力学性能。主要焊接重要的碳钢结构，也可焊接与焊条强度相当的低合金钢结构。

2.1.3  E4316、E5016焊条

这类焊条为低氢钾型。药皮在与E4315和E5015型焊条的基础上添加了稳弧剂，如钾水玻璃等，电弧稳定，工艺性能、焊接位置与E4315和E5015型焊条相似，焊接电流为交流或直流反接。除了适用的电源极性不同之外，这类焊条应用范围与E4316、E5016焊条相同。

2.1.4  常用焊条的技术要求和检验方法见附录H。

2.2  埋弧焊用焊丝和焊剂

在埋弧焊过程中，焊丝和焊剂直接参与焊接过程中的冶金反应，因而它们的化学成份、物理性能直接影响埋弧焊过程的稳定性及焊接接头性能和质量。

2.2.1  型号分类

1  型号分类根据焊丝一焊剂组合的熔敷金属力学性能、热处理状态进行划分。

2  根据GB/T5293，焊丝一焊剂组合的型号编制方法如下：字母“F”表示焊剂；第一位数字表示焊丝—焊剂组合的熔敷金属抗拉强度的最小值；第二位字母表示试件的热处理状态，“A”表示焊态，“P”表示焊后热处理状态；第三位数字表示熔敷金属冲击吸收功不小于27 J时的最低试验温度；“—”后面表示焊丝的牌号。

3  焊丝的牌号：根据《熔化焊用钢丝》GB/T14957，焊丝牌号的第一个字母“H”表示焊丝,字母后面的两位数字表示焊丝中平均碳含量，如含有其它化学成份，在数字的后面用元素符号表示；牌号最后的字母表示硫、磷杂质含量的等级，“A”表示优质品，“E”表示高级优质品。

4  完整的焊丝一焊剂型号示例如下：

F  4  A  2 — H08A

                      表示焊丝牌号

                      表示熔敷金属冲击吸收功不小于27 J时的试验温度为20℃（详见附录J）

                      表示试件为焊态（详见附录J）

                      表示熔敷金属抗拉强度的最小值为415MPa（详见附录J）

                      表示焊剂

2.2.2  检验批量划分

1  每批焊丝应由同一炉号（优质焊丝按同一炉号及同一热处理炉号），同一形状、同一尺寸、同一交货状态的焊丝组成。

2  每批焊剂应由同一批原材料，以同一配方及制造工艺制成。每批焊剂最高量不应超过60t。

2.2.3  取样方法

1、焊丝取样，从每批焊丝中抽取3%，但不少于2盘（卷、捆），进行化学成分、尺寸和表面质量检验。

2、焊剂取样，若焊剂散放时，每批焊剂抽样不少于6处。若从包装的焊剂中取样，每批焊剂至少抽取6袋，每袋中抽取一定量的焊剂，总量不少于10kg。把抽取的焊剂混合均匀，用四分法取出5kg焊剂，供焊接试件用，余下的5kg用于其他项目检验。

2.2.3  验收标准和其它技术要求

见附录J。

2.3  气体保护焊用焊丝

用在钢结构工程中的气体保护焊焊丝，主要为CO2气体保护焊用焊丝。

2.3.1  型号分类

1 根据GB/T8110，焊丝按化学成分和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 焊丝型号的表示方法为ERXX-X，字母ER表示焊丝，ER后面的两位数字表示熔敷金属的最低抗拉强度，短划“—”后面的字母或数字表示焊丝化学成分分类代号。如还附加其他化学成分时，直接用元素符号表示，并以短划“—”与前面数字分开。

3  焊丝型号举例如下：

ER  55 — B2 — Mn

表示焊丝中含有锰元素

                       表示焊丝化学成分分类代号

                       表示熔敷金属抗拉强度最低值为550MPa

                       表示焊丝

2.3.2  检验批量划分

1  每批焊丝应由同一炉号、同一规格、以同样制造工艺生产的焊丝组成。每批焊丝的最大重量应符合表4.2.3.2规定。

2  每批焊丝中按盘（卷）、筒数任选3%，但不少于两盘（卷）、筒，分别取样进行化学分析。

3  焊丝直径用精度为0.01mm的量具，在同一横截面两个互相垂直方向测量，测量部位不少于两处。

4  每批焊丝中按盘（卷），筒数任选1%，但不少于两盘（卷）、筒，分别取样检查镀铜层的结合力、焊丝的抗拉强度、焊丝的松弛直径和翘距。

2.3.2  验收标准和其它技术要求

见附录K。

2.4  焊接材料管理  宜按本标准附录L的要求进行。

2.5  焊接材料的有关标准见表4.2.5。

钢结构用螺栓及进场检验

3.1  螺栓的性能等级

按照性能等级划分，螺栓可分为3.6、4.6、4.8、5.6、5.8、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9十个等级，其中8.8及级以上螺栓材质为低碳合金钢或中碳钢并经热处理，通称为高强度螺栓，8.8级以下通称普通螺栓。

螺栓性能等级标号由两部分数字组成，分别表示螺栓的公称抗拉强度和屈强比。例如性能等级为4.6级的螺栓，其含义为：

“4”为螺栓材质公称抗拉强度(MPa)的1/100，“6”为螺栓材质屈强比的10倍。两部分数字的乘积(4×6=24)为螺栓材质公称屈服点的(MPa)1/10。

3.2  螺栓的制作精度等级

螺栓的制作精度等级分为A、B、C级三个等级。A、B级为精制螺栓。A、B级螺栓应与I类孔匹配应用。I类孔的孔径与螺栓公称直径相等，基本上无缝隙，螺栓可轻击入孔，类似于铆钉一样受剪及承压（挤压）。但A、B级螺栓对构件的拼装精度要求很高，价格也贵，工程中较少采用。C级为粗制螺栓。C级螺栓常与II类孔匹配应用。II类孔的孔径比螺栓直径大1~2mm，缝隙较大，螺栓入孔较容易，相应其受剪性能较差，C级的普通螺栓适宜用于受拉力的连接，受剪时另用支托承受剪力。

3.3  高强度螺栓

高强度螺栓包括大六角头高强度螺栓、扭剪型高强度螺栓、钢网架螺栓球节点用高强度螺栓。

高强度螺栓连接副是一整套的含意，包括一个螺栓、一个螺母和一个垫圈。

高强度螺栓已广泛用于钢结构构件连接，在高层建筑钢结构中已成为主要的连接件。安装时，要先对构件连接端及连接板表面经特殊处理（如喷砂），形成粗糙面，随后再对高强度螺栓施加预拉力，将使紧固部位产生很大的摩擦阻力。使用高强度螺栓可减少大量工地焊接的工作量。

3.3.1  大六角头高强度螺栓连接副：大六角头高强度螺栓的头部尺寸比普通六角头螺栓要大，可适应施加预拉力的工具及操作要求，同时也增大与连接板间的承压或摩擦面积。其产品标准为《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件》GB/T1231。

3.3.2  扭剪型高强度螺栓连接副：扭剪型高强度螺栓的尾部连着一个梅花头，梅花头与螺栓尾部之间有一沟槽。当用特制扳手拧螺母时，以梅花头作为反拧支点，终拧时梅花头沿沟槽被拧断，并以拧断为准表示已达到规定的预拉力值。其产品标准为《钢结构用扭剪型高强度螺栓、大六角头螺母、垫圈连接副技术条件》 GB/T3633。

3.3.3  钢网架螺栓球节点用高强度螺栓：是专门用于钢网架螺栓球节点的高强度螺栓。其产品标准为《钢网架螺栓球节点用高强度螺栓》 GB/T16939-1997。

3.4  检验批量

3.4.1  进场检验应按批进行。同一材料、炉号、螺纹规格、长度(当螺纹长度≤100mm时，长度相差≤15mm，螺纹长度＞100mm时，长度相差≤20mm，可视为同一长度)、机械加工、热处理工艺及表面处理工艺的螺栓为同批；同一材料、炉号、螺纹规格、机械加工、热处理工艺及表面处理工艺的螺母为同批；同一材料、炉号、规格、机械加工、热处理工艺及表面处理工艺的垫圈为同批。由同批螺、螺母及垫圈组成的连接副为同批连接副。

3.4.2  最大检验批量：

对于大六角头高强度螺栓和扭剪型高强度螺栓，最大批量为3000套。

对于钢网架螺栓球节点用高强度螺栓，≤M36的为5000件，＞M36的为2000件。

3.5  螺栓的尺寸允许偏差

执行《紧固件公差 螺栓、螺钉和螺母》GB3103.1和《紧固件公差 平垫圈》 GB3103.3。

3.6  螺栓表面缺陷的允许极限

见本标准附录N。

3.7  螺栓生产厂家应随产品提供产品质量证明文件，应包括以下内容：

（1）规格、数量；

（2）性能等级；

（3）材料、炉号、化学成分；

（4）机械性能试验数据；

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