钢材的品种及选用

三、钢材的品种及选用

（一）主要钢种

在土木工程中，常用的钢筋、钢丝、型钢及预应力锚具等，基本上都是碳素结构钢和低合金高强度结构钢等。

1．碳素结构钢（carbonstructuralsteel）

依据国家标准《碳素结构钢》（GB700－88）中的规定，碳素结构钢的牌号由代表屈服点的字母Q、屈服点数值（MPa）、质量等级和脱氧程度四部分组成。碳素结构钢按屈服点的数值（MPa）分为195、215、235、255、275五个等级；按硫、磷杂质的含量由多到少分为A、B、C、D四个等级；按脱氧程度不同分为特殊镇静钢（TZ）、镇静钢（Z）、半沸腾钢（b）和沸腾钢（F）。其中表示镇静钢和特殊镇静钢的符号可予以省略。例如Q235－AF，表示屈服点为235兆帕的A级沸腾钢。

一般而言，碳素结构钢的牌号数值越大，含碳量越高，其强度和硬度也就越高，但塑性和韧性降低。Q235钢材具有较高的屈服强度和较好的塑性，易于焊接，是土木工程中应用范围最广的碳素钢。

2．优质碳素结构钢（high－qualitycarbonstructuralsteel）

与碳素结构钢相比，优质碳素结构钢对于硫和磷等杂质的限制更为严格，其含量均不得超过0．035%。根据国家标准《优质碳素结构钢技术条件》（GB699－1999）的规定，根据其含锰量不同，可分为普通含锰量（含Mn＜0．8%，共20个钢号）和较高含锰量（含Mn为0．7%～1．2%，共11个钢号）两组。

由于优质碳素结构钢成本较高，一般土木工程结构中较少使用，主要应用于重要结构的钢铸件、高强螺栓、预应力高强结构以及预应力钢筋混凝土结构。

3．低合金高强度结构钢（highstrengthlowalloystructuralsteel）

低合金高强度结构钢是在碳素结构钢的基础上，添加少量的一种或几种合金元素（总含量小于5%）的一种结构钢。根据国家标准《低合金高强度结构钢》（GB／T1591－94）规定，低合金高强度结构钢共有5个牌号。其牌号的表示方法由屈服强度字母Q、屈服点数值、质量等级（A、B、C、D、E五级）三部分组成。

低合金高强结构钢通常具有比相同含碳量碳素结构钢较高的强度，更适用于高强度结构与大跨度结构，用低合金高强度结构钢代替碳素结构钢可以节约钢材20%～30%。由于添加了合金元素，提高钢的屈服强度、抗拉强度、耐磨性、耐腐蚀性及耐低温性等，因此，它是一种综合性能较为理想的建筑钢材。

（二）常用建筑钢材

土木工程建设中常用建筑钢材主要有钢筋混凝土结构用的钢筋、钢丝、钢结构用的型钢等。

1．钢筋混凝土用钢材

钢筋混凝土用的钢材主要指钢筋和钢丝，其材质主要是由碳素结构钢和低合金结构钢轧制而成的。按生产工艺性能和用途的不同可分为下列各类。

（1）热轧钢筋

热轧钢筋是建筑工程中用量最大的钢材品种之一，主要用于钢筋混凝土结构和预应力钢筋混凝土结构的配筋。热轧钢筋按其轧制外形分为热轧光圆钢筋和热轧带肋钢筋。其中，光圆钢筋有直条钢筋和盘条钢筋。依据热轧钢筋的屈服强度、抗拉强度、伸长率及冷弯性能等技术指标分别划分为Q215、Q235、R235、HRB335、HRB400和HRB500等不同强度等级的钢筋。根据《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》（GB13013－91）和《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》（GB1499－1998），热轧钢筋的力学性能和工艺性能应符合表3－2的规定。

表3－2　热轧钢筋的性能要求

注：d-弯心直径；a-钢筋直径。

带肋热轧钢筋的强度较高，塑性及焊接性也较好，广泛用作大、中型钢筋混凝土结构的受力钢筋以及预应力钢筋。

（2）冷拉钢筋

为了提高强度以节约钢筋，工程中常按施工规程对热轧钢筋进行冷拉处理。冷拉钢筋经时效处理后，钢筋的强度提高，但塑性、韧性降低。因此，冷拉钢筋不宜用于受冲击或重复荷载作用的结构。

（3）冷轧带肋钢筋

冷轧带肋钢筋采用热轧圆盘条经冷轧而成，表面带有沿长度方向均匀分布的二面或三面的月牙肋。冷轧带肋钢筋是采用冷加工方法强化的典型产品，冷轧后强度明显提高，但塑性降低，屈强比变小。这类钢筋适用于中、小预应力混凝土结构构件和普通钢筋混凝土结构构件。

（4）预应力混凝土用热处理钢筋

热处理钢筋是由普通热轧中碳低合金钢筋经淬火和回火调质处理后的钢筋。通常直径有6mm、8．2mm、10mm等三种规格。预应力混凝土用热处理钢筋按外形分为有纵肋和无纵肋两种，但都有横肋。热处理钢筋不能用电焊切断，也不能焊接，以免会引起强度下降或脆断。它适用于预应力混凝土结构。

（5）预应力混凝土用钢丝和钢绞线

预应力混凝土用钢丝是采用优质碳素钢或其他性能相应的钢种，经冷加工及时效处理或热处理而制成的高强度钢丝。若将两根、三根或七根圆形断面的钢丝捻成一束，经过消除内应力的热处理后就制成了预应力混凝土用钢绞线。预应力钢丝、钢绞线等均属于冷加工强化及热处理钢材，其抗拉强度远远超过热轧钢筋和冷轧钢筋，并具有较好的柔韧性，应力松弛率低。适用于大跨度、重负荷的预应力钢筋混凝土结构。

2．钢结构用钢材

钢结构构件一般应直接选用各种型钢。型钢之间可直接连接或附加连接钢板进行连接。连接方式可铆接、焊接或螺栓连接。钢材类型主要是型钢和钢板。

（1）热轧型钢：主要有角钢、工字钢、槽钢、H形钢和T形钢等（见图3－6）。角钢有等边角钢和不等边角钢两种。

图3－6　型钢

（2）冷弯薄壁型钢

通常用2～6毫米厚的薄钢板冷弯或模压而成，有角钢、槽钢等开口薄壁型钢及方形、矩形等空心薄壁型钢。可用于轻型钢结构。

（3）钢板和压型钢板

用光面轧辊轧制而成的扁平钢材称为钢板，按轧制温度不同，可分为冷轧和热轧两种；按厚度不同，热轧钢板可分为厚板（厚度大于4毫米）和薄板（厚度为0．35～0．4毫米）两种，冷轧钢板只有薄板（厚度0．2～0．4毫米）一种。

薄钢板经冷压或冷轧成波形、双曲形和V形等形状，称为压型钢板。压型钢板具有轻质高强、抗震性能好、施工快、外形美观等优点。主要用于楼板、屋面、围护结构等，用途十分广泛。

除此之外，建筑钢材还有钢管，钢管按截面形式的不同，分为圆钢管、方钢管和多边形钢管。钢管可采用无缝钢管和有缝钢管。主要用于桁架、塔桅等钢结构中，以及大跨度、高层、重载的钢管混凝土结构。