现代钢材及其工程应用(9)
按照国家标准《热轧H型钢和剖分T型钢》(GB/T11263－1998)规定，我国目前生产的H型钢有宽、中、窄翼缘三类，系等效采用日本《热轧型钢的形状尺寸、质量及允许偏差》(JISG3192－1994)，并增加了400mm×150mm，450mm×150mm，500mm×150mm三种窄翼缘规格。H型钢桩规格系列和允许偏差等效采用《H型钢桩》(JISA5526－1994)。剖分T型钢由H型钢剖分而成(截面图见图9.6.1－1和9.6.1－2)。 宽翼缘H型钢代号为HW，中翼缘H型钢代号为HM，窄翼缘H型钢代号为HN。H型钢桩代号为HP，宽翼缘剖分T型钢为TW，中翼缘剖分T型钢为TM，窄翼缘剖分T型钢为TN(W为Wide英文字头，M为Middle英文字头，N为Narrow英文字头，P为Pile英文字头)。 (1)钢的牌号、化学成分和力学性能。按材质分，目前我国生产的H型钢有：碳素结构钢、低合金高强度结构钢、船体用结构钢、桥梁用结构钢、高耐候性结构钢。 (2)H型钢、H型钢桩和剖分T型钢的截面尺寸、截面面积、理论重量、截面特性和尺寸、外形允许偏差可参见《热轧H型钢和剖分T型钢》(GB/T11263－1998)。目前，《热轧H型钢设计应用手册》已经出版，《建筑用热轧H型钢设计规程》正在编制。今后在工程建设中将重点推广应用H型钢和剖分T型钢。9.6.2 热轧工字钢 国家标准《热轧工字钢尺寸、外形、重量及允许偏差》(GB706－88)适用于腿部内侧有斜度的窄边热轧工字钢。型号从10～63号，即高度(h)从100～630mm，从20～63号开始分为a、b型或a、b、c型，由a～c腹板(腰)厚度(d)和翼缘(腿)宽度(b)增大。一般生产Q235级钢。 由于截面特性参数无突出优点且价格较高，当设计、施工所需规格尺寸较多时，供货又无保证，近年供应市场的H型钢又可取代，故热轧工字钢的用量已逐年减少。9.6.3 热轧槽钢 国家标准《热轧槽钢尺寸、外形、重量及允许偏差》(GB707－88)规定了适用于腿部内侧有斜度的热轧槽钢，型号有5～40号，分别表示高度(h)从50～400mm。从14号起分a、b两种型号，从25号起分为a、b、c三种型号，从a～c腹板(腰)厚度(d)和腿宽度(b)逐次增大。一般生产Q235级钢材。9.6.4 热轧等边角钢 国家标准《热轧等边角钢尺寸、外形、重量及允许偏差》(GB9787－88)适用于从2～20号热轧等边角钢，即边宽度从20～200mm，两个边长相等，最大厚度24mm，通常长度2～9号为4～12m、10～14号为4～19m、16～20号为6～19m。18号(边长180mm)以上的大型角钢较难供货且价格较高。由于近年网架结构、门式刚架轻型房屋钢结构的发展和剖分T型钢的生产，传统的重型钢屋架屋盖体系的减少，其用量已明显下降。一般生产Q235级钢材。9.6.5 热轧不等边角钢 国家标准《热轧不等边角钢尺寸、外形、重量及允许偏差》(GB9788－88)适用于型号从2.5/1.6～20/12.5热轧不等边角钢。斜线上部的2.5或20分别表示长边宽度(B)为25mm或200mm，斜线下部的1.6或12.5，分别表示短边宽度(b)为16mm或125mm，20/12.5的最大厚度为18mm。不等边角钢的通常长度为2.5/1.6～9/5.6，长4～12m；10/6.3～14/9，长4～19m；16/10～20/12.5，长6～19m。一般生产Q235级钢材。生产应用状况与等边角钢相同。9.6.6 通用冷弯开口型钢 冷弯薄壁型钢结构系我国自60年代开始为节约钢材而研制生产、应用的，先在太原钢铁公司搞24m跨的试点工程，然后由包头钢铁设计院设计，在包钢轨梁厂重型缓冷坑工段采用了全部冷弯型钢屋盖结构(30m跨屋架、支撑、天窗架、檩条和压型钢板)，1995年回访现场调查，结果显示，使用30年后情况良好。大面积采用冷弯型钢屋盖结构，是在第二汽车制造厂工程中。80年代在北京又建成将多层冷弯型钢货架直接作为支承的高层货架仓库。目前在上海、南京、武汉、福州、海口等地均有冷弯型钢屋盖结构和厂房工程。冷弯型钢屋盖结构比热轧型钢用钢量可降低40％左右。由于冷弯型钢生产不稳定，规格品种不齐全，价格又略偏高，故应用发展缓慢。1998年冷弯型钢产量还不到40万t。 国家标准《通用冷弯开口型钢尺寸、外形、重量及允许偏差》(GB6723－86)适用于可冷加工变形的冷轧或热轧钢带，在连续辊式冷弯机组上生产的通用冷弯开口型钢。型钢按其形状分为8种，尺寸允许偏差按不同要求分普通精度和较高精度两种，见图 (1)冷弯等边角钢b×b×t，边宽度为b，厚度为t。从(20mm×20mm×1.2mm)～(100mm×100mm×6.0mm)共35种。最小厚度1.2mm，最大厚度6.0mm。 (2)冷弯不等边角钢B×b×t，B为长边宽度，b为短边宽度，t为厚度。从(25mm×15mm×2.0mm)～(120mm×80mm×6.0mm)共27种。最薄厚度2.0mm，最大厚度6.0mm。 (3)冷弯等边槽钢H×B×t，H为高度，B为腿宽度，t为腰厚度。从(20mm×10mm×15mm)～(200mm×80mm×6.0mm)共37种。高度从20～200mm。 (4)冷弯不等边槽钢H×B×b×t，H为槽钢高度，B为长边腿宽度，b为短边腿宽度，t为腰厚度。从(30mm×20mm×10mm×3.0mm)～(150mm×60mm×50mm×3.0mm)共15种。高度从30～150mm。 (5)冷弯内卷边槽钢(俗称卷边C型)，H×B×C×t，C为内卷边长度，其余符号同等边槽钢”本条(3)”。从(40mm×40mm×9mm×2.5mm)～(400mm×50mm×15mm×3.0mm)共30种。高度从40～400mm，厚度分2.5mm和3.0mm两种。 (6)冷弯外卷边槽钢H×B×C×t，C为外卷边长度，其余符号同等边槽钢”见本条(3)”。从(30mm×30mm×16mm×1.5mm)～(100mm×30mm×15mm×3.0mm)共6种。高度从30～100mm，厚度从1.5～3.0mm。 (7)冷弯Z型钢H×B×t，H为高度，B为腿宽度，t为厚度。从(80mm×40mm×2.5mm)～(100mm×50mm×3.0mm)共4种。高度从80～100mm，厚度分2.5mm、3.0mm两种。 (8)冷弯卷边Z型钢H×B×C×t，C为卷边长度，其余符号同冷弯Z型钢”见本条(7)”。从(100mm×40mm×20mm×2.0mm)～(250mm×75mm×25mm×4.0mm)共19种。高度从100～250mm，厚度最薄为2.0mm，最厚为4.0mm。 以上各种冷弯开口型钢所用钢板或钢带为Q235，标准规定还可用Q345(16Mn)或优质碳素结构钢20号。由于16Mn冲压性能不佳，不宜冷加工薄板。Q235冷轧板价格较高，采用热轧板最小厚度为2mm。国外用相当Q345的高强度低合金钢，最小厚度为1.5mm，在檩条和墙梁中应用。由于用量大，占很大优势。我国Q345较Q235价格贵约6％。 国家标准《结构用冷弯空心型钢尺寸、外形、重量及允许偏差》(GB6728－86)适用于建筑和机械制造结构中在连续辊式冷弯机组上生产的方形、矩形冷弯空心型钢。 (1)方形空心型钢(图9.6.7－1)边长(A)，壁厚(t)按外形边长尺寸有12种，加上每种又有不同的壁厚共41种。从(25mm×1.2mm)～(160mm×8.0mm)，壁厚最薄1.2mm，最厚8.0mm。 (2)矩形空心型钢(图9.6.7－2)长边(A)，短边(B)，壁厚(t)，从(50mm×25mm×1.2mm)～(200mm×100mm×8.0mm)，按外形尺寸分为19种，加上每种又有不同的壁厚共60种。允许尺寸偏差分普通精度和较高精度两种。选用钢种有普通碳素结构钢(原标准示例为普通碳素甲类2号沸腾钢)和低合金结构钢。 长春体育馆橄榄形网壳结构，投资2.1亿元，总建筑面积31192m2，长轴跨度192m，短轴跨度146m，中心高度49m，是目前亚洲最大跨度的网壳结构。选用冷弯方钢管和矩形钢管。方钢管和矩形钢管结构性能好，可节省钢材，降低造价(比热轧钢管降低约20％)，由于四周封闭便于防腐，经冷加工硬化钢材强度提高，韧性和可焊性会变差，可能有冷脆倾向。国产16Mn冷弯钢管的冷加工性能、韧性和可焊性均达不到要求，冷加工效应更突出了16Mn的种种缺陷，曾拟改用武钢HJ50钢(加铌微合金化并用钛作为脱氧剂)，因供货问题，进口日本STKR490冷弯方钢管，化学成分为SM490B，机械性能均比16Mn好。因此，我国冷弯空心型钢的用材亟须改进，例如采用微合金化高强度低合金钢，同时减少S、P含量(特别是S)，提高可焊性和冷加工性能，对厚度较大者还必须考虑抗层状撕裂性能。9.6.8 结构用无缝钢管 国家标准《结构用无缝钢管》(GB8162－87)适用于一般结构、机械结构。钢管分热轧(挤压、扩)和冷拔(轧)两种。热轧钢管外径从32～630mm，壁厚从2.5～75mm，随着管径增大，壁厚相对增厚。冷拔(轧)钢管外径从6～200mm，壁厚从0.25～14mm。热轧(挤压、扩)钢管的通常长度为3～12m，冷拔(轧)钢管的通常长度为2～10.5m。 制造钢管钢的牌号为10、20、25、45和16Mn钢以及合金结构钢。年生产(1998年)347万t。9.6.9 建筑用压型钢板 国家标准《建筑用压型钢板》(GB/T12755－91)规定的建筑用压型钢板是在连续辊式冷弯成型机组上生产的。薄钢板经辊压冷弯，其截面呈V形、U形、梯形或类似这几种形状的波形(图 在建筑工程中除作屋面板、墙板、装饰板外，目前已在高层建筑组合楼盖中大量应用。压型钢板组合楼板的设计已有成熟经验，原冶金部建筑研究总院进行了多种国产板型的压型钢板组合板试验，我国《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ99－98)等标准、规范已列入。美国《组合楼板设计与施工准则》、欧共体ECCS《组合板设计规程》、日本《钢铺板结构设计与施工规范》对压型钢板的设计、施工都有明确规定。作为组合结构，压型钢板在混凝土浇筑过程中可代替模板，省去竖向垂直支撑，省工省料，混凝土结硬后能连成一体，作为永久结构的一部分。若在设计中考虑压型钢板与混凝土结构形成整体共同作用，应验算全部荷载下的强度和变形。其具有良好的装饰效果，并对降低造价、加快施工进度均有较好的作用。目前我国生产的建筑压型钢板按型号分为27种，编型号的方法是采用波高(H)、波距(S)和有效覆盖宽度(B)的次序排列而成。 YX173－300－300，展开宽度为610mm；YX130－300－600，展开宽度为1000mm；YX130－275－500，展开宽度为914mm；YX75－230－690(I)，展开宽度为1100mm；YX75－230－690(Ⅱ)，展开宽度为1100mm；YX75－210－840，展开宽度为1250mm；YX75－200－600，展开宽度为1000mm；YX70－200－600，展开宽度为1000mm；YX28－200－600(I)，展开宽度为1000mm；YX28－200－600(Ⅱ)，展开宽度为1000mm；YX28－150－900(I)展开宽度为1200mm；YX28－150－900(Ⅱ)，展开宽度为1200mm；YX28－150－900(Ⅲ)，展开宽度为1200mm；YX28－150－900(Ⅳ)，展开宽度为1200mm；YX28－150－750(I)，展开宽度为1000mm；YX28－150－750(Ⅱ)，展开宽度为1000mm；YX51－250－750，展开宽度为1000mm；YX38－175－700，展开宽度为960mm；YX35－125－750，展开宽度为1000mm；YX35－187.5－750，展开宽度为1000mm；YX35－115－690，展开宽度为914mm；YX35－115－677，展开宽度为914mm；YX28－300－900(I)，展开宽度为1200mm；YX28－300－900(Ⅱ)，展开宽度为1200mm；YX28－100－800(I)，展开宽度为1200mm；YX28－100－800(Ⅱ)，展开宽度为1200mm；YX21－180－900，展开宽度为1100mm。 波距采用模数制，即50、100、150、200、250、300(mm)。 有效覆盖宽度的尺寸系列为：300、450、600、750、900、1000(mm)。 上述带号的型号尚不符合模数尺寸系列。因此，波距(S)有100、115、125、150、175、180、187.5、200、210、230、250、275、300(mm)等13种。 波高(H)有21、28、35、38、51、70、75、130、173(mm)等9种。 压型钢板的公称厚度为0.35～1.6mm，其允许偏差视所用原板材相应标准规定，应严格掌握。截面尺寸偏差、长度及允许偏差、外形均应按《建筑用压型钢板》(GB/T12755－91)规定执行。 压型钢板的原板材可以使用冷轧板、镀锌板、彩色涂层钢板等不同类别的薄钢板。选择原钢板时可根据需要采用不同种类的钢种牌号，设计、施工中可明确指定。《建筑用压型钢板》(GB/T12755－91)标准中还有附录A列出压型钢板的抗弯强度，附录B压型钢板的截面特性。其特性值按基材Q235，设计强度取205MPa计算。由于压型钢板较薄，应加强表面质量的检查，表面缺陷的深度(高度)不得超过原板材标准所规定的厚度公差之半。不允许有用10倍放大镜所观察到的裂纹存在。用镀锌钢板及彩色涂层钢板制成的压型钢板不得有镀层、涂层脱落以及影响使用性能的擦伤。(待续)
钢材、工程应用、建筑用压型钢板、宽度、冷弯型钢、结构钢、热轧不等边角钢、允许偏差、厚度、国家标准、尺寸、生产、钢管、设计、冷弯开口型钢、外形、热轧工字钢、剖分、空心型钢、钢屋盖结构
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TU5(建筑材料)
2004-01-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
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