现代钢材及其工程应用(10)
(上接第1期第53页)9.6.10彩色涂层钢板及钢带 国家标准《彩色涂层钢板及钢带》(GB/T12754－91)适用于彩色卷材涂层线生产的上表面为二涂结构，供建筑材料、家用电器、钢制家具等行业使用。目前已在工程建设例如建筑屋面工程、压型钢板拱形屋盖结构中(第8.3节)大量应用。由于彩色涂层钢板和钢带以金属带材为基底，在其表面二涂各类有机涂料，如聚酯、硅改性聚酯、丙烯酸、塑料溶胶或有机溶胶、聚偏氟乙烯等，从而提高了耐腐和防锈性能，增长使用寿命，同时也因有各种色彩，美观大方，且有一定的防太阳辐射性能，提高了耐候性和防水性。 (1)分类代号：按用途分为建筑外用(JW)、建筑内用(JN)；按表面状态分涂层板(TC)、印花板(YH)、压花板(YaH)；按涂料种类分外用聚酯(WZ)、内用聚酯(NZ)、硅改性聚酯(GZ)、外用丙烯酸(WB)、内用丙烯酸(NB)、塑料溶胶(SJ)和有机溶胶(YJ)等。 (2)彩色涂层钢板及钢带成品的性能应符合表9.6.10－1的规定。 (3)对钢板和钢带的表面质量应认真检查，不允许有气泡、划伤、漏涂、颜色不均等有碍于使用的缺陷。 对尺寸及允许偏差要严格执行《彩色涂层钢板及钢带》(GB/T12754－91)的各项规定。 (4)该标准的附录A～F，分别是涂层厚度测量、涂层60°镜面光泽试验、涂层铅笔硬度试验、弯曲试验、冲击试验和盐水喷雾试验的方法，需用时可查阅。 我国宝钢在建设一、二期工程时，即大量将彩色涂层钢板用于屋面和围护结构，板型为W550和Y115N，包括零部件全部引进。W550板是长尺板，如需要也可搭接，固定方法为套管螺栓单面固定，以便安装和更换，Y115N板采用钩头螺栓连接，这样都需要在板上钻孔后用螺栓固定在檩条上。通过几年应用，发现构造上的缺陷大大影响防水和防腐性能。如：1)镀锌螺栓外露容易锈蚀，与彩色涂层钢板不匹配；2)橡胶垫圈易老化，成为雨水渗漏的隐患；3)板上要预钻连接螺栓孔，安装时经常发生错位，留下的多余孔洞又很难修补而渗漏；4)在风雨长期反复作用下，螺栓易松动，影响压型钢板承受风荷载能力。为此，宝钢三期工程中改进了板型和节点构造措施。采取隐藏式压型钢板屋面，纵向接头采用咬合接缝，将钩头螺栓改为自攻螺栓等。同时采用铜磷系B490NQ、B460NQ钛元素微合金化的低碳、低杂质耐候钢制作冷弯型钢檩条，其强度高、易加工成型、焊接性能良好。 由于我国彩色涂层钢板在工程建设中的应用时间不长，经验不多，还需今后在应用中不断总结提高。9.6.11钢板(特厚钢板、中厚钢板、薄钢板)及钢带 我国目前碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板、薄钢板和冷轧薄钢板及钢带均能生产且有标准。以1998年为例，特厚钢板(50mm及以上)年产量约59.2万t，生产厂有舞阳厚板厂、鞍钢和浦钢(原上钢三厂)，三个厂总生产能力250万t。中厚钢板(6～50mm)年产量1264万t，生产厂25个，轧机32套，年生产能力1500万t。目前我国中厚板生产装备水平较低，优质钢坯少，普通碳素钢钢板占75％～80％，造船、锅炉、压力容器用钢板占20％，因此还需进口一部分。薄钢板年产量1467万t。主要问题是规格品种不全，有的质量性能较差。例如厚钢板的Z向性能不符合标准要求，有的厚钢板尚不能保证供应，薄钢板Q235A级钢板多而缺乏B级钢板，热镀铝锌钢板、合金薄钢板和耐大气腐蚀、耐热、耐火钢板需要发展。 有关钢板方面的标准很多，涉及工程建设应用的有以下几种。 (1)国家标准《碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带》(GB3274－88)，适用于厚度大于4～200mm的普通碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板及厚度大于4～25mm的热轧钢带。 (2)国家标准《厚度方向性能钢板》(GB5313－85)，适用于厚度为15～150mm、屈服点不大于500N/mm2的镇静钢的钢板。目前我国厚钢板如厚度超过56mm往往不能供应，能供应的厚钢板又往往焊接性能不好。用于高层建筑钢结构在板厚方向易受拉力的部位应控制硫、磷含量，以防止出现层状撕裂，并具体规定了钢板厚度方向的性能级别。这和用于造船、海上采油平台、锅炉、压力容器等某些重要焊接构件的钢板一样，不仅要求沿宽度方向和长度方向有一定的力学性能，而且要求厚度方向有良好的抗层状撕裂性能。钢板的抗层状撕裂性能采用厚度方向拉力试验的断面收缩率(ψ)来评定。 近年来，舞阳厚钢板厂已生产Q345B、Z向性能的厚钢板和Q235B、Q345B级钢并用于大连52层的云山大厦以及宝钢、攀钢、昆钢、唐钢等的高炉建造。浦钢生产的特厚钢板(85～100mm)用于长春29层的春光大厦和天津72层的国贸中心钢结构。产品质量已高于日本SM490B级钢，其碳当量(Ceq)为0.36％～0.38％，σb/σs为1.43～1.57，大于40mm的厚钢板沿厚度方向断面收缩率ψz>46.6％并正在试制SM490C级钢。 (3)国家标准《碳素结构钢和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带》(GB912－89)适用于厚度不大于4mm的碳素结构钢和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带。厚度2～4mm的钢板和钢带的抗拉强度和伸长率应符合《碳素结构钢》(GB700－88)或《低合金高强度结构钢》(GB/T1591－94)(第9.1节)的规定。但伸长率允许降低(绝对值)：板厚2～3mm，降低5％；板厚>3～3.5mm，降低4％；板厚>3.5～4mm，降低3％。 国家标准《碳素结构钢和低合金结构钢冷轧薄钢板及钢带》(GB11253－89)，适用于厚度不大于4mm的碳素结构钢和低合金结构钢冷轧薄钢板及钢带，包括由钢带纵剪的窄钢带。在工艺性能方面钢板和钢带均应做180°弯曲试验，弯芯直径应符合《碳素结构钢》(GB700－88)、《低合金高强度结构钢》(GB/T1591－94)的规定，试样弯曲处的外面和侧面不得有裂纹、裂断和起层；钢板和钢带的抗拉强度和伸长率应符合《碳素结构钢》(GB700－88)和《低合金高强度结构钢》(GB/T1591－94)的规定，但伸长率绝对值允许降低，板厚≤3mm,降低3％；板厚>3～3.5mm，降低2％；板厚>3.5～4mm，降低1％。 此外，还有国家标准《一般结构用热连轧钢板和钢带》(GB2517－81)。以RJ235为例，其化学成分(不大于)：C，0.20％；Mn,0.70％;P,0.045％;S,0.050％。与Q235A大致相当。机械性能和工艺性能：屈服点(σs)不小于235N/mm2，抗拉强度(σb)372～451N/mm2，伸长率(δ5)不小于27％，180°冷弯试验d=1.5a。RJ343的化学成分(不大于)：C,0.20％;Mn,1.60％;P,0.045％;S，0.050％。与Q345A相比，S含量大，且没有Si和微合金元素V、Nb、Ti等规定含量，机械性能和工艺性能：屈服点(σs)不小于343N/mm2，抗拉强度(σb)490～608N/mm2，伸长率(δ5)不小于22％，180°冷弯试验d=2a，与Q345A大体相当。10 国外钢结构用钢材 从1779年在英国建造科尔布鲁克代尔铸铁桥起，欧美随着经济的发展，钢结构建筑逐渐兴起，19世纪(1851年)建造英国水晶宫，1855年世界第一幢高层钢结构房屋棗10层55m高的美国芝加哥家庭保险公司开始建造，1889年巴黎埃菲尔铁塔(320.75m)建成，1931年建成的美国纽约帝国大厦，高381m，至今在世界最高建筑中仍排第七位，1974年建成的美国西尔斯大厦，高442m。世界超过200m以上的最高建筑100幢中美国有59幢，日本名列第二位有6幢。美、日等国在建设这些高层钢结构建筑中，既积累了丰富的经验，也有不少有待研究的问题，都值得我们借鉴，以免走弯路。当前欧、美、日钢结构发展迅速，用量多，钢材规格品种多且齐全，质量性能越来越好，设计计算方法精细，结构设计软件发展迅速。10.1 牌号、规格 世界各国所用钢材原来按各自国家的产品标准生产，原有品种、规格多且繁杂，不统一。近年由于世界贸易组织近120个成员国签订关贸协定，以消除技术性贸易壁垒，国际贸易中商品认证制度以国际标准为依据。因此钢材的牌号和性能要求已逐步向国际标准靠拢，逐步趋向一致，可谓“大同小异”。但在同牌号中，各国性能特点不同，一般来说国外有些规格、品种比我国多，同样标准规定的化学成分、力学性能也可能比我国好(在市场经济条件下也应注意谨防假冒，必须进口时需由商检部门严格检验)。 (1)国际标准ISO630结构钢主要规定了E235(Fe360)A～D级；E275(Fe430)A～D级；E355(Fe510)仅有C、D级两种牌号；ISO4950/2：”1995(E)”E355CC、E355E、E390CC、E390DD、E390E、E420CC、E420DD、E420E、E460DD、E460E等。 欧洲标准EN10025：1993(产品)和欧洲试行标准(工程)ENV1993－1－1钢结构设计规范第1部分总则和房屋建筑规则亦已统一按国际标准ISO采用相应的牌号Fe360、Fe430、Fe510；PrEN10113FeE275、FeE355属热轧可焊接细晶粒结构钢。另外还有高强度钢E420、E460。与此相应的德国标准有DINEN10025：1994，英国有BSEN10025：1993，法国有NFEN10025：1993，替代后将各自国家原有标准与欧洲标准相对应。 美国标准ASTMA283M低中抗拉强度碳素钢钢板、型钢和棒材GrD级，ASTMA529M－1994结构钢Gr50，ASTMA572M－1994C结构级高强度低合金铌钒钢Gr50、Gr60、Gr65，ASTMA588M－1994高强度低合金结构钢GrB，ASTMA633M－1995正火高强度低合金结构钢GrC、GrD、ASTMA656M热轧高强度低合金易冲压结构钢钢板Type7，ASTMA808M－1993a高韧性结构级高强度低合金碳、锰、铌、钒钢牌号A808M等。 日本JISG3106－1995焊接结构用轧制钢材SM400A～C级，SM490A、B、C、YA、YB级，SM520B、C，SM570，JISG3101－1995一般结构用轧制钢材SS330、SS400、SS490、SS540，JISG3135SPFC490、SPFC590,JISG3474－1995，STKT540JISG3114焊接结构用耐候性热轧钢材等。 独联体ГОСТ27772－94C235、C345等。 现将各国与我国牌号相对应的列于表10.1－1。 (2)规格种类多、型号齐全，大规格、大尺寸、优质型材、经济型断面发展快，实物产品质量优于标准规定。型钢中最有代表性的是H型钢，卢森堡国家虽小，却能生产优质H型钢大量出口，阿贝德生产IPE工字梁型22种，从Fe235～Fe460共六个牌号，型材最大尺寸750mm×196mm。 宽翼缘梁HE、HL，从HE100AA～HE1000×694，分为AA、A、B、M四种腹板厚度逐级增加的105种规格；HL型从HL1000～HL1100的32种规格，六个牌号的型材，最大尺寸1100mm(高)，腹板厚度26mm。 宽翼缘柱HD，从HD260(mm)×54.1(kg/m)～HD400(mm)×1086(kg/m)，42种规格，最大高度(h)569mm，翼缘宽度(b)454mm，腹板厚度(tw)78mm，六种不同牌号。 宽翼缘承重桩HP，从HP220(mm)×57.2(kg/m)～HP400(mm)×231(kg/m)，最大翼缘宽度(b)402mm，最大高度(h)372mm，腹板厚度(tw)26mm。 此外，还有欧洲标准梁IPE型等，大尺寸、大规格、高强度的H型钢完全可以满足各种钢结构工程的需要。典型的市场经济是按需生产供应。我国目前已能提供H型钢，仅70余种规格，截面高度由100～700mm，材质上可供应Q235、Q345、耐候钢或特殊要求品种。 美国有W型钢是用作梁、柱的双对称宽翼缘型钢，其内缘表面基本上平行，最大规格1000(mm)×976(kg/m)，最大高度(d)1108，翼缘宽度(bf)428mm，腹板厚度50mm；HP型钢用于重型梁的宽翼缘型钢，其翼缘和腹板的公称厚度相同，高度和宽度基本相同。最大尺寸HP360(mm)×174(kg/m)，高度(d)361mm，翼缘宽度378mm，翼缘厚度tf和腹板厚度均为20.4mm。 S型钢，按照美国钢制造厂协会1980年采用作为美国标准横梁型钢尺寸标准生产的双对称型钢，内缘表面约有162％～163％的斜度，最大尺寸S610mm×180kg/m，高度(d)622mm，腹板厚度(tw)20.3mm。 M型钢是不属于W、S或HP型钢的双对称型钢。最大尺寸360mm×25.6kg/m,高度(d)356mm，腹板厚度(tw)5.3mm。 槽钢除标准尺寸C型外，还有MC型槽钢，不属于C型。 法国则有平行翼缘的UAP槽钢，最大尺寸UAP300，高度(h)300mm，翼缘宽度(b)100mm，腹板厚度(tw)9.5mm。 英国T型钢除有H型钢剖分外，还有轧制T型钢，最大尺寸51mm×51mm。 美、日等一些国家还有球扁钢，日本有不等边不等厚角钢(图10.1－1)。
钢材、工程应用、彩色涂层钢板、低合金结构钢、国家标准、碳素结构钢、腹板厚度、性能、型钢、厚钢板、钢带、薄钢板、最大尺寸、生产、钢结构、低合金高强度结构钢、规格、翼缘宽度、牌号、抗拉强度
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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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