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2.1 钢材的分类

钢材品种很多,各自的性能、产品规格及用途都不相同。用于建筑的钢材,在性能方面要求具有较高的强度、较好的塑性和韧性,以及良好的加工性能。对于焊接结构还要求可焊性良好。在低温下工作的结构,要求钢材在低温下也能保持较好的韧性。在易受大气影响的露天环境下或在有害介质侵蚀的环境下工作的结构,要求钢材具有较好的抗锈能力。

我国现行《钢结构设计规范》(GB 50017—2003)(以下简称《规范》)推荐采用Q235、Q345、Q390及Q420号钢材作为建筑结构使用钢材。其中Q235号钢材属于碳素结构钢中的低碳钢(C<0.25%);而Q345、Q390及Q420都属于低合金高强度结构钢,这类钢材是在冶炼碳素结构钢时加入少量合金元素,而含碳量与低碳钢相近。由于增加了少量的合金元素,材料的强度、冲击韧性、耐腐性能均有所提高,而塑性降低却不多,因此性能优越。

各类钢种供应的钢材规格分为型材、板材、管材及金属制品四个大类,其中钢结构用得最多的是型材和板材,以及冷加工成型的冷轧薄钢板和冷弯薄壁型钢等。为了减少制作工作量和降低造价,钢结构的设计和制作者应对钢材的规格有较全面的了解。

2.1.1 钢板

钢板有厚钢板、薄钢板、扁钢(或带钢)之分。厚钢板常用做大型梁、柱等实腹式构件的翼缘和腹板,以及节点板等;薄钢板主要用来制造冷弯薄壁型钢;扁钢可用做焊接组合梁、柱的翼缘板、各种连接板、加劲肋等,钢板截面的表示方法为在符号“-”后加“宽度×厚度”,如-200×20等。钢板的供应规格如下:

厚钢板:厚度4.5~60mm,宽度600~3000mm,长度4~12m。

薄钢板:厚度0.35~4 mm,宽度500~1500mm,长度0.5~4 m。

扁钢:厚度4~60mm,宽度12~200mm,长度3~9 m。

2.1.2 热轧型钢

常用的有角钢、工字钢、槽钢等,如图2-1(a)~(f)所示。

角钢分为等边(也叫等肢)的和不等边(也叫不等肢)的两种,主要用来制作桁架等格构式结构的杆件和支撑等连接杆件。角钢型号的表示方法为在符号“L”后加“长边宽×短边宽×厚度”(对不等边角钢,如L125×80×8),或加“边长×厚度”(对等边角钢,如L125×8)。目前我国生产的角钢最大边长为200mm,角钢的供应长度一般为4~19m。

(a)角钢(b)工字钢(c)槽钢(d)H型钢(e)T字钢

(f)钢管(g)冷弯薄壁型钢(h)压型钢板

图2-1 热轧型钢及冷弯薄壁型钢

工字钢有普通工字钢、轻型工字钢和H型钢三种。普通工字钢和轻型工字钢的两个主轴方向的惯性矩相差较大,不宜单独用作受压构件,而宜用作腹板平面内受弯的构件,或由工字钢和其他型钢组成的组合构件或格构式构件。宽翼缘H型钢平面内外的回转半径较接近,可单独用作受压构件。

普通工字钢的型号用符号“I”后加截面高度的厘米数来表示,20号以上的工字钢,又按腹板的厚度不同,分为a、b或a、b、c等类别,例如I20a表示高度为200mm,腹板厚度为a类的工字钢。轻型工字钢的翼缘要比普通工字钢的翼缘宽而薄,回转半径较大。普通工字钢的型号为10~63号,轻型工字钢为10~70号,供应长度均为5~19m。

H型钢与普通工字钢相比,其翼缘板的内外表面平行,便于与其他构件连接。H型钢的基本类型可分为宽翼缘(HW)、中翼缘(HM)及窄翼缘(HN)三类。还可剖分成T型钢供应,代号分别为TW、TM、TN。H型钢和相应的T型钢的型号分别为代号后加“高度 H ×宽度 B ×腹板厚度 t 1 ×翼缘厚度 t 2 ”,例如HW400×400×13×21和TW200×400×13×21等。宽翼缘和中翼缘H型钢可用于钢柱等受压构件,窄翼缘H型钢则适用于钢梁等受弯构件。目前国内生产的最大型号H型钢为HN700×300×13×24,供货长度可与生产厂家协商,长度大于24m的H型钢不成捆交货。

槽钢有普通槽钢和轻型槽钢二种。槽钢适于作檩条等双向受弯的构件,也可用其组成组合或格构式构件。槽钢的型号与工字钢相似,例如[32a指截面高度320mm的腹板较薄的槽钢。目前国内生产的最大型号为[40c,供货长度为5~19m。

钢管有无缝钢管和焊接钢管两种。由于其回转半径较大,常用作桁架、网架、网壳等平面和空间格构式结构的杆件;在钢管混凝土柱中也有广泛的应用。型号可用代号“D”后加“外径 d ×壁厚 t ”表示,如D180×8等。国产热轧无缝钢管的最大外径可达630mm,供货长度为3~12m。焊接钢管的外径可以做得更大,一般由施工单位卷制。

2.1.3 冷弯薄壁型钢

采用1.5~6 mm厚的钢板经冷弯和辊压成型的型材[如图2-1(g)所示],和采用0.4~1.6 mm的薄钢板经辊压成型的压型钢板[如图2-1(h)所示],其截面形式和尺寸均可按受力特点合理设计,能充分利用钢材的强度、节约钢材,在国内外轻钢建筑结构中被广泛地应用。近年来,冷弯高频焊接圆管和方、矩形管的生产和应用在国内有了很大的进展,冷弯型钢的壁厚已达12.5 mm(部分生产厂的可达22mm,国外为25.4 mm)。 pVbtoRcsCPqf2AY9I+gm3VQGgwBI+WMRM0wwpwjAXnqOhvbRq/Vo+kjwbXhm5MRE

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