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建筑结构用非合金钢

/unalloyed building structure steels/
条目作者陈颖程兴德
条目作者陈颖

陈颖

程兴德

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最后更新 2022-01-20
浏览 185
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用于钢结构建筑和混凝土结构建筑的非合金钢材。

英文名称
unalloyed building structure steels
所属学科
材料科学与工程

建筑结构用非合金钢是基础建设的重要材料,用量大,品种多。随着建筑材料向绿色化和柔性化设计发展,以及耐腐蚀、耐低温、耐火等建筑用非合金钢品种不断丰富,建筑结构用非合金钢将呈现品种多样化、性能优质化的发展趋势。

主要由型钢、钢管、钢板等制成的钢梁、钢柱、钢桁架等构件组成,各构件或部件之间通常采用焊缝、螺栓或铆钉连接。钢种上分为非合金结构钢和优质非合金结构钢。非合金结构钢是建筑工程中应用最普遍的钢种。非合金结构钢有Q195、Q215、Q235、Q255、Q275共5个牌号,其中Q代表钢材屈服强度,数值表示钢的屈服强度级别。根据钢材的冲击韧性分为A、B、C、D4个质量等级,A级对冲击韧性无要求,B、C、D级分别对室温、0°、-20°的冲击韧性有明确要求。

铸造碳钢件也是钢结构用非合金结构钢的一类重要品种。例如,在大跨度桥梁结构中使用的桥梁支座,它架设于墩台上,是桥梁上下结构的重要传力装置,保护桥梁端和墩台不受损伤。主要牌号有ZG200-400、ZG230-450、ZG270-500、ZG310-570、ZG340-640,其中ZG表示铸钢,数字分别为屈服强度和抗拉强度级别。建筑钢结构用优质碳素结构钢的常用牌号有15、20、15Mn、20Mn钢等。

建筑用钢结构钢材强度高,塑性和韧性好,对动力载荷的适应性强,具有良好的延性和耗能能力,抗震性优越。在相同跨度和载荷条件下,钢屋架的重量只有钢筋混凝土屋架重量的1/4~1/3。钢结构通常采用工厂化制作,现场安装,便于加固、改扩建和拆迁,大幅缩短建设工期。钢结构用钢可以重复利用,减少建筑垃圾,更加绿色环保。钢结构钢材广泛应用于重工业厂房、大跨度结构、高层建筑和高耸结构、受动载荷作用的厂房、荷载较小的轻钢结构、小型可拆装的结构等建筑。

多采用低碳钢、中碳钢及低合金钢。根据加工方法,其产品主要包括热轧钢筋、热处理钢筋、冷拉钢筋、冷拔低碳钢丝和钢绞线等,其中热轧钢筋包括光圆钢筋、带肋钢筋和焊接钢筋网(包括光面钢丝构架、光面钢筋或线材网、环氧树脂涂层钢丝网、聚氯乙烯涂层钢筋焊丝网)。根据用途可分为普通钢筋混凝土用钢和预应力钢筋混凝土用钢两大类,其中预应力混凝土用钢包括预应力混凝土用螺纹钢筋、预应力混凝土用钢棒、预应力混凝土用钢绞线等。

①光圆钢筋。牌号主要为HPB300(HPB为英文缩写,数字表示屈服强度级别),采用热轧工艺生产,公称直径范围为6~22毫米,直条或盘卷交货。主要用于钢筋混凝土和预应力混凝土结构的配筋。

②热轧带肋钢筋。牌号为HRB400、HRB500(HRB为英文缩写,数字表示屈服强度级别),采用热轧工艺生产;抗震钢筋在牌号数字末尾加E,例如HRB400E、HRB500E。公称直径范围为6~50毫米,直条或盘卷交货。广泛用于房屋、桥梁、道路等土建工程建设。

③冷轧带肋钢筋。由热轧圆钢冷轧而成。牌号为CRB550、CRB650、CRB800、CRB970、CRB600H、CRB650H、CRB800H(CRB为英文缩写,数字表示抗拉强度级别,H表示高延性)。CRB550和CRB600H为普通钢筋混凝土用冷轧带肋钢筋,直径范围为4~12毫米。CRB650及以上牌号钢筋为预应力混凝土用钢筋,公称直径为4毫米、5毫米、6毫米。冷轧带肋钢筋根据延性高低分为冷轧带肋钢筋和高延性冷轧带肋钢筋。

④预应力混凝土用螺纹钢筋。采用热轧加轧后余热处理或热处理工艺生产,是在制造混凝土构件前就将钢筋拉伸一定长度,混凝土构件在工作前预先具备一定应力,只有当混凝土构件外部施加的应力超过预先给予钢筋的应力时,钢筋才产生变形。因此,钢筋混凝土构件中的钢筋强度得到充分发挥,提高了构件刚度,推迟裂缝出现的时间,提高混凝土构件的耐久性。广泛应用于桥梁、水坝和高速公路等建筑结构。预应力钢筋的牌号有PSB785、PSB830、PSB930、PSB1080(PSB为英文缩写,数字表示屈服强度级别),公称直径范围为15~75毫米,直条交货。

⑤预应力混凝土用钢棒。热轧盘条经冷加工后(或不经冷加工)淬火和回火所得,简称PC钢棒。PC钢棒具有良好的可焊接性、镦锻性,高强度高韧性、低松弛性,与混凝土握裹力强,节省材料等特点,广泛应用于高强预应力混凝土离心管桩、电杆、高架桥墩、铁路轨枕等预应力构件中。强度级别主要有1080、1230、1420、1570兆帕(抗拉强度),按照其表面形状分为光圆钢棒(代号P)、螺旋槽钢棒(代号HG)、螺旋肋钢棒(代号HR)、带肋钢棒(代号R),按照最大应力松弛性能指标可分为普通松弛(代号N)和低松弛(代号L)。

⑥预应力混凝土用钢绞线。采用高碳钢盘条,经过表面处理后冷拔成钢丝,然后按钢绞线结构将一定数量的钢丝绞合成股,再经过消除应力的稳定化处理而成。具有强度高和松弛性能好等特点,主要应用于特大桥梁、高层大跨度房屋、高速公路、高架公路等建筑。按照表面形状可分为光面钢绞线、刻痕钢绞线、模拔钢绞线、镀锌钢绞线、涂环氧树脂钢绞线等。在建筑工程中,光面钢绞线是最广泛采用的预应力钢材。按照抗拉强度可分为1570、1720、1770、1860、1960兆帕等级别,常用强度级别为1860兆帕。根据耐久性设计要求,钢丝表面可进行金属镀层或非金属涂层,如镀锌、涂环氧树脂等。

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