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钢材种类规格及选择-结构识图与钢筋算量

时间:2023-09-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:1)钢的种类普通碳素结构钢碳素钢是以铁为基本成分,以碳为主要合金元素的铁碳合金。例如:Q235-B.F表示钢材屈服点为235N/mm2,钢材的质量等级为B级,沸腾钢。优质碳素结构钢的牌号是由两位阿拉伯数字和随其后加注的规定符号来表示。高强度螺栓的类型及一般要求:高强度螺栓根据其受力特征的不同可分为摩擦型高强度螺栓和承压型高强度螺栓。

钢材种类规格及选择-结构识图与钢筋算量

1)钢的种类

(1)普通碳素结构钢

碳素钢是以铁为基本成分,以碳为主要合金元素的铁碳合金。碳钢除含铁、碳外,还含有少量的有益元素锰、硅及少量的有害杂质元素硫、磷。普通碳素结构钢按其质量等级不同可分为A、B、C、D四个等级。其中A级一般不做冲击试验;B级做常温冲击试验;C级做0℃冲击试验;D级做-20℃冲击试验。因此D级质量最好,C、D级可用做重要的焊接结构。

普通碳素结构钢的牌号是由代表屈服点字母Q、屈服点的数值以及质量等级和脱氧方法4个部分按顺序组成。F表示沸腾钢,b表示为半镇静钢,Z表示镇静钢,TZ表示特殊镇静钢。通常镇静钢和特殊镇静钢不标注符号。

例如:Q235-B.F表示钢材屈服点为235N/mm2,钢材的质量等级为B级,沸腾钢。

沸腾钢是在熔炼钢液中加入弱脱氧剂进行脱氧;镇静钢和特殊镇静钢是在熔炼钢液中加入强脱氧剂进行脱氧,脱氧彻底充分,质量比沸腾钢好,价格也比沸腾钢高;半镇静钢的价格和质量介于沸腾钢和镇静钢之间。

现行国家标准《碳素结构钢》(GB/T700—2006)将普通碳素结构钢分为Q195、Q215、Q235、Q275等四种牌号,其中Q235在使用、加工和焊接方面的性能较好,是钢结构中最常用的钢种之一。

(2)优质碳素结构钢

优质碳素结构钢比普通碳素结构钢杂质含量少、性能优越。优质碳素结构钢的牌号是由两位阿拉伯数字和随其后加注的规定符号来表示。如08F、45、20A、70Mn、20g等,牌号中的两位阿拉伯数字,表示以万分之几计算的平均碳的质量分数。例如:45表示这种钢的平均碳的质量分数为0.45%;阿拉伯数字之后标注的符号,F表示沸腾钢;b表示半镇静钢,镇静钢不标注符号;阿拉伯数字之后标注的符号“Mn”表示钢中锰的质量分数较高,达到0.7%~1.0%,普通含锰量的钢不标注其符号;阿拉伯数字之后标注的符号“A”表示高级优质碳素结构钢,“E”表示特级优质碳素结构钢,钢中硫的质量分数小于0.03%,磷的质量分数小于0.035%;阿拉伯数字之后标注的符号表示专门用途钢,其中:g表示锅炉用钢,R表示压力容器用钢,q表示桥梁用钢,DR表示低温压力容器用钢等。

(3)低合金高强度结构钢

低合金高强度结构钢的牌号表示方法与普通碳素结构钢相同,由代表屈服点的字母Q、屈服点的数值、质量等级符号3个部分按顺序组成。只是质量等级有A、B、C、D、E5个等级,其中E级需要做-40℃的冲击试验。

现行国家标准《低合金高强度结构钢》(GB1591—2018)按屈服强度高低将低合金高强度结构钢分为Q295、Q345、Q390、Q420、Q460等5种牌号。

(4)合金结构钢

合金结构钢的牌号用阿拉伯数字和合金元素符号表示。前面两位阿拉伯数字表示钢中以万分之几计算的平均碳的质量分数,接着是合金所含的元素符号和平均质量分数。元素的平均质量分数<1.5%,该元素只标注符号。

2)连接件种类

(1)螺栓连接

螺栓作为钢结构的主要连接紧固件,通常用于钢结构构件间的连接、固定和定位等。螺栓有普通螺栓和高强度螺栓两种。

①普通螺栓

普通螺栓的紧固轴力很小,在外力作用下连接板件即将产生滑移,通常外力是通过螺栓杆的受剪和连接板孔壁的承压来传递。普通螺栓质量等级按螺栓加工制作的质量及精度公差不同,分A、B、C三个等级。A级的加工精度最高,C级最差。A、B级螺栓称精制螺栓,C级则称粗制螺栓。

螺栓孔壁质量类别分Ⅰ、Ⅱ两类,Ⅰ类孔的质量高于Ⅱ类孔。Ⅰ类孔通常是指由下列3种方法加工制成:

a.在装配好的构件上按设计孔径钻成的孔。

b.在单个零件上或构件上按设计孔径用钻模钻成的孔。

c.在单个零件上先钻成或冲成较小的孔径,然后在装配好的构件上再扩钻至设计孔径的孔。Ⅱ类孔是在单个零件上一次冲成或不用钻模钻成的孔。(www.xing528.com)

螺栓孔壁质量类别与螺栓等级是相匹配的,A、B级螺栓与Ⅰ类孔匹配使用。Ⅰ类孔的孔径与螺栓公称直径相等,基本上无缝隙,螺栓可轻击入孔。C级螺栓常与Ⅱ类孔匹配使用,Ⅱ类孔的孔径比螺栓直径大1~2mm,缝隙较大,螺栓入孔较容易,抗剪性能较差,只适用于受拉力的连接,受剪时用支托承受剪力。若C级螺栓用于受剪,也只能在承受静载结构中的次要连接或临时固定用的安装连接。普通螺栓的连接对螺栓紧固轴力没有要求,一般由操作工使用普通扳手靠自己的力量拧紧,使被连接板件接触面贴紧无明显间隙即可。

建筑钢结构中常用的普通螺栓,按螺栓的性能等级可分为3.6、4.6、4.8、5.6、6.8五个等级。螺栓的性能等级代号以两部分数值表示,前一部分数值表示螺栓材料公称抗拉强度,后一部分数值表示螺栓材料的屈强比。如性能等级为4.6的螺栓,其含义表示螺栓材料公称抗拉强度为400MPa,螺栓材料的公称屈服强度与公称抗拉强度的比值为0.6,螺栓材料的公称屈服强度400MPa×0.6=240MPa。普通螺栓常用Q235钢制作,通常为六角头螺栓,标记为Md×L。其中d为螺栓的直径、L为螺栓的公称长度。普通螺栓常用的规格有M8、M10、M12、M16、M20、M24、M30、M36、M42、M48、M56和M64等。

②高强度螺栓

高强度螺栓连接受力性能好、连接刚度高、抗震性好、耐疲劳、施工简便。它已广泛地被用于建筑钢结构的连接中,成为建筑钢结构的主要连接件。

高强度螺栓的类型及一般要求:高强度螺栓根据其受力特征的不同可分为摩擦型高强度螺栓和承压型高强度螺栓。摩擦型高强度螺栓是通过螺栓紧固轴力,将连接扳叠压紧,剪力靠压紧扳叠间的摩擦阻力传递,以摩擦阻力刚被克服作为连接承载力的极限状态。承压型高强度螺栓当剪力大于摩擦阻力后,连接扳叠产生相对滑移,栓杆与扳叠有挤压,它是以栓杆被剪断或连接扳件被压坏作为承载力极限状态,其承载力极限值大于摩擦型高强度螺栓。

目前生产商供应的高强度螺栓,摩擦型和承压型在制造和构造上没有区分,只是承载力极限状态取值不同。

建筑钢结构中常用的高强度螺栓有大六角头高强度螺栓和扭剪型高强度螺栓两种。我国使用的大六角头高强度螺栓有8.8级和10级两种,大六角头高强度螺栓连接副含一个螺栓、一个螺母和两个垫圈。扭剪型高强度螺栓只有10.9级一种,扭剪型高强度螺栓连接副含一个螺栓、一个螺母和一个垫圈。高强度螺栓的力学性能是以经热处理后的数值为准,其性能等级代号与普通螺栓相同,用两个数值表示,如8.8级和10.9级,前一个数值表示经热处理后的最低抗拉强度,8和10分别表示最低抗拉强度为800N/mm2和1000N/mm2;后一个数值表示螺栓经热处理后的屈强比为0.8和0.9。

(2)锚栓连接

锚栓主要是作为钢柱脚与钢筋混凝土基础的连接承受柱脚的拉力,并作为柱子安装定位时的临时固定。锚栓的锚固长度不能小于锚栓直径的25倍。锚栓通常用Q235或Q345等塑性性能较好的钢制作,它是非标准件,直径较大。锚栓在柱子安装校正后,锚栓垫板要焊死,并用双螺母紧固,防止松动。

(3)圆柱头焊钉

圆柱头焊钉(又称带头栓钉)是高层建筑钢结构中用量较大的连接件,它是作为钢构件与混凝土构件之间的抗剪连接件,其形状和规格参见国家标准《圆柱头焊钉》(GB10433—2002)。

高层建筑钢结构中的梁、柱构件上常用的圆柱头焊钉直径为16mm、19mm及22mm。

3)材料及连接件的选用

(1)主要材料选用

材料比较常用的是Q235和Q345。当强度起控制作用时,可选择Q345;稳定控制时,宜使用Q235。通常主结构使用单一钢种以便于工程管理。从经济考虑,也可以选择不同强度钢材的焊接组合截面(翼缘Q345,腹板Q235)。另外,焊接结构宜选择Q235B或Q345B。

(2)焊接材料选用

对焊接焊缝的尺寸及形式等,规范有强制规定,应严格遵守。焊条的选用应和被连接金属材质适应。E43对应Q235,E50对应Q345。Q235与Q345连接时,应该选择低强度的E43,而不是E50。

(3)螺栓连接材料选用

铆接形式,在建筑工程中现已很少采用。

普通螺栓抗剪性能差,可在次要结构部位使用。

高强螺栓,使用日益广泛,常用的有8.8S和10.9S两个强度等级。根据受力特点分承压型和摩擦型,两者计算方法不同。高强螺栓最小规格M12,常用M16~M30。超大规格的螺栓性能不稳定,应慎重使用。

自攻螺丝用于板材与薄壁型钢间的次要连接。在低层墙板式住宅中也常用于主结构的连接。难以解决的是自攻过程中防腐层的破坏问题。

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