钢结构材料要求及选用，规范怎么规定的？

来源：钢结构Cost-steelstructure 公众号

钢结构设计标准 GB 50017-2017

4.1.1 条文说明：

Q345GJ钢中微合金元素含量得到了控制，塑性性能较好，屈服强度变化范围小，有冷加工成型要求(如方矩管)或抗震要求的构件宜优先采用。

符合现行国家标准《建筑结构用钢板》GB/T19879的GJ系列钢材各项指标均优于普通钢材的同级别产品。

如采用GJ钢代替普通钢材，对于设计而言可靠度更高。

Q420钢、Q460钢厚板已在大型钢结构工程中批量应：成为关键受力部位的主选钢材。

调研和试验结果表明，其整体质量水平还有待提高，在工程应用中应加强监测。

Q420、Q460的应用在一些普通项目中几乎见不到，偶尔会有框架结构局部采用，不是很常见。

JGJT 483-2020 高强钢结构设计标准 中对高强钢的定义：牌号不低于 Q460、Q460GJ的高强度结构钢材。

结构用钢板、型钢等产品的尺寸规格、外形、重量和允许偏差应符合相关的现行国家标准的规定，但当前钢结构材料市场的产品厚度负偏差现象普遍，调研发现在厚度小于16mm时尤其严重。

因此，必要时设计可附加要求，限定厚度负偏差(现行国家标准《建筑结构用钢板》GB/T19879规定不得超过0.3mm)

引用规范：

引用规范：

结构设计规范对于材料负偏差的限定范围，没有给出具体的建议数值，设计师可以根据材料规范，例如 GBT 19879 给出的推荐的偏差类别，进行选择。

桥梁结构用钢的材料也是一样情况。

鉴于实际项目应用材料（(16mm以下)，主要是16mm以下多为连轧钢板，俗称卷板）负偏差比较普遍，以及一些项目因此问题而导致事故的发生，有必要引起结构设计师的关注。

4.1.2 条文说明：

在钢结构制造中，由于钢材质量和焊接构造等原因，当构件沿厚度方向产生较大应变时，厚板容易出现层状撕裂，对沿厚度方向受拉的接头更为不利。

为此，需要时应采用厚度方向性能钢板。

GB 5313-2023 厚度方向性能钢板

防止板材产生层状撕裂的节点、选材和工艺措施可参照现行国家标准《钢结构焊接规范》GB 50661。

4.1.3 条文说明：

通过添加少量合金元素Cu、P、Cr、Ni等，使其在金属基体表面形成保护层，以提高耐大气腐蚀性能的钢称为耐候钢。

耐候结构钢分为高耐候钢（GNH)和焊接耐候钢（NH)两类，高耐候结构钢具有较好的耐大气腐蚀性能，而焊接耐候钢具有较好的焊接性能。

耐候结构钢的耐大气腐蚀性能为普通钢的2倍~8倍。

因此，当有技术经济依据时，将耐候钢用于外露大气环境或有中度侵蚀性介质环境中的重要钢结构，可取得较好的效果。

GBT 4171-2008 耐候结构钢，耐候结构钢的应用还很少，普及度不高。

4.3.2 条文：

1）承重结构所用的钢材应具有屈服强度、抗拉强度、断后伸长率和硫、磷含量的合格保证，对焊接结构尚应具有碳当量的合格保证;

2）焊接承重结构以及重要的非焊接承重结构采用的钢材应具有冷弯试验的合格保证;

3）对直接承受动力荷载或需验算疲劳的构件所用钢材尚应具有冲击韧性的合格保证。

4.3.2 条文说明：

本条为强制性条文。

规定了承重结构的钢材应具有的力学性能和化学成分等合格保证的项目，分述如下:

1）抗拉强度。

钢材的抗拉强度是衡量钢材抵抗拉断的性能指标，它不仅是一般强度的指标，而且直接反映钢材内部组织的优劣，并与疲劳强度有着比较密切的关系。

2）断后伸长率。

钢材的伸长率是衡量钢材塑性性能的指标。

钢材的塑性是在外力作用下产生永久变形时抵抗断裂的能力。

因此承重结构用的钢材，不论在静力荷载或动力荷载作用下，还是在加工制作过程中，除了应具有较高的强度外，尚应要求具有足够的伸长率。

3）屈服强度(或屈服点)。

钢材的屈服强度(或屈服点)是衡量结构的承载能力和确定强度设计值的重要指标。

碳素结构钢和低合金结构钢在受力到达屈服强度以后，应变急剧增长，从而使结构的变形迅速增加以致不能继续使用。

所以钢结构的强度设计值一般都是以钢材屈服强度为依据而确定的。

对于一般非承重或由构造决定的构件，只要保证钢材的抗拉强度和断后伸长率即能满足要求;

对于承重的结构则必须具有钢材的抗拉强度、伸长率、屈服强度三项合格的保证。

4）冷弯试验。

钢材的冷弯试验是衡量其塑性指标之一，同时也是衡量其质量的一个综合性指标。

通过冷弯试验，可以检查钢材颗粒组织、结晶情况和非金属夹杂物分布等缺陷，在一定程度上也是鉴定焊接性能的一个指标。

结构在制作、安装过程中要进行冷加工，尤其是焊接结构焊后变形的调直等工序，都需要钢材有较好的冷弯性能。

而非焊接的重要结构(如吊车梁、吊车架、有振动设备或有大吨位吊车厂房的屋架、托架，大跨度重型架等)以及需要弯曲成型的构件等，亦都要求具有冷弯试验合格的保证。

5）硫、磷含量。

硫、磷都是建筑钢材中的主要杂质，对钢材的力学性能和焊接接头的裂纹敏感性都有较大影响。

硫能生成易于熔化的硫化铁，当热加工或焊接的温度达到 800℃~1200℃时，可能出现裂纹，称为热脆；

硫化铁又能形成夹杂物，不仅会促使钢材起层，还会引起应力集中，降低钢材的塑性和冲击韧性。

硫又是钢中偏析最严重的杂质之一，偏析程度越大越不利。

磷是以固溶体的形式溶解于铁素体中，这种固溶体很脆，加以磷的偏析比硫更严重，形成的富磷区促使钢变脆(冷脆)，降低钢的塑性、韧性及可焊性。

因此，所有承重结构对、磷的含量均应有合格保证。

6）碳当量。

在焊接结构中，建筑钢的焊接性能主要取决于碳当量，碳当量宜控制在0.45%以下，超出该范围的幅度愈多，焊接性能变差的程度愈大。

《钢结构焊接规范》GB 50661 根据碳当量的高低等指标确定了焊接难度等级。

引用规范：

因此，对焊接承重结构尚应具有碳当量的合格保证。

7）冲击韧性(或冲击吸收能量)表示材料在冲击载荷作用下抵抗变形和断裂的能力。

材料的冲击韧性值随温度的降低而减小，且在某一温度范围内发生急剧降低，这种现象称为冷脆，此温度范围称为“韧脆转变温度”。

因此，对直接承受动力荷载或需验算疲劳的构件或处于低温工作环境的钢材尚应具有冲击韧性合格保证。

材料的上述七个指标：抗拉强度、断后伸长率、屈服强度(或屈服点)、冷弯试验、硫、磷含量、碳当量、冲击韧性(或冲击吸收能量)应根据项目适用范围及情况确定的合格范围，需要在设计图或者设计说明中予以明确。

或者说七个指标即便有不需要严格控制的，也应该给出一个合格的数值范围，作为依据。

最好提醒采购单位，在合同中注明设计要求。

按 GB 50661 和 JGJ 99-2015，厚度分别为20mm&30mm就需要注意了。

设计说明及验收规范中的材料复验，往往是按板厚40mm开始要求Z向性能。

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