建筑結(jié)構(gòu)用鋼板1

1、GB/T19879-2005建筑結(jié)構(gòu)用鋼板簡介1.標(biāo)準(zhǔn)制定的目的和意義建筑結(jié)構(gòu)用鋼板,具有純凈度高,抗震性好,強(qiáng)度波動范圍小,強(qiáng)度厚度效應(yīng)小的優(yōu)點(diǎn),充分滿足高層建筑的需要,是我大力推廣產(chǎn)品.當(dāng)前奧運(yùn)場館,城市高層建筑等重要建設(shè)項目急需性能優(yōu)越,強(qiáng)度級別高的結(jié)構(gòu)鋼板,急需相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)去引導(dǎo)和規(guī)范市場.今年國標(biāo)委批準(zhǔn)發(fā)布的GB/T19879-2005建筑結(jié)構(gòu)用鋼板(于2006年2月1日)可以推動我國高層建筑用鋼的發(fā)展,規(guī)范國內(nèi)建筑結(jié)構(gòu)用鋼板的生產(chǎn),提高產(chǎn)品的質(zhì)量,促使產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到國際上同類鋼材的水平,推動產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整,同時更好地規(guī)范和引導(dǎo)市場,提高建筑物的安全性能.鋼結(jié)構(gòu)建筑自50年代從歐洲興起,因

2、具有優(yōu)越抗震性,綠色環(huán)保,施工效率高,空間利用率高等多方面特殊的優(yōu)勢,現(xiàn)已成為國際上建筑結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向.我國近年建造了一大批鋼結(jié)構(gòu)建筑,鋼材在1996年以前基本都依賴進(jìn)口,但現(xiàn)已大規(guī)模實現(xiàn)了國產(chǎn)化.鋼結(jié)構(gòu)建筑的安全性非常重要,對所用鋼材有特殊的技術(shù)要求.YB4104-2000是非等效采用JIS G 3136建筑結(jié)構(gòu)用鋼標(biāo)準(zhǔn)制定的,其在確保為鋼結(jié)構(gòu)建筑提供優(yōu)質(zhì)鋼材,促進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)用鋼國產(chǎn)化方面發(fā)揮了積極作用,北京中關(guān)村金融中心大廈,北京電視中心,上海浦東新區(qū)文獻(xiàn)中心等重大工程先后采用該標(biāo)準(zhǔn)材料設(shè)計和建造鋼結(jié)構(gòu).YB4104-2000中的鋼板屈服強(qiáng)度級別最高為345MPa(抗拉強(qiáng)度490 MPa級)

3、,而國際上已開發(fā)出抗拉強(qiáng)度590 MPa和780MPa級的更高強(qiáng)度的建筑用鋼,我國鋼結(jié)構(gòu)建筑目前也已對390MPa,420MPa,460MPa級鋼也提出了技術(shù)需求.為此制定了適應(yīng)建筑結(jié)構(gòu)向高層化和大跨度發(fā)展的高強(qiáng)度鋼材產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn),以減輕結(jié)構(gòu)重量,降低建造成本,降低鋼結(jié)構(gòu)用材的厚度,提高其制造可靠性.2 本標(biāo)準(zhǔn)參考的主要技術(shù)依據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)非等效采用了日本標(biāo)準(zhǔn)JIS G31361994建筑結(jié)構(gòu)用鋼材,JIS G3136是日本根據(jù)建筑鋼結(jié)構(gòu)對抗震鋼材的技術(shù)要求特點(diǎn)而研究制定的一個專用標(biāo)準(zhǔn).本標(biāo)準(zhǔn)在技術(shù)要求和檢驗項目思路方面采用了該日本標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,體現(xiàn)了我國建筑結(jié)構(gòu)用鋼板的技術(shù)發(fā)展,并與GB700-88碳素

4、結(jié)構(gòu)鋼,GB/T1591-94低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼,GB/T5313-85厚度方向性能鋼板等基礎(chǔ)通用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致,做到體系上統(tǒng)一不亂.同時又考慮到使用部門的要求,特別是結(jié)合了建設(shè)部的標(biāo)準(zhǔn)JGJ99-98高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程,滿足了鋼結(jié)構(gòu)建筑規(guī)范的規(guī)定.3 標(biāo)準(zhǔn)的主要技術(shù)內(nèi)容3.1適用范圍及牌號本標(biāo)準(zhǔn)適用于制作高層建筑和其他重要建筑結(jié)構(gòu)的厚度不大于100mm的鋼板,鋼板厚度范圍與日本標(biāo)準(zhǔn)一致,這符合了市場的絕大部分需求.本標(biāo)準(zhǔn)中的牌號分為屈服點(diǎn)235MPa,345 MPa,390 MPa,420 MPa和460 MPa五個強(qiáng)度級別,各強(qiáng)度級別分為Z向和非Z向鋼,Z向鋼有Z15,Z25,Z35

5、三個等級,各牌號又按不同沖擊試驗要求分質(zhì)量等級,各牌號均具有良好的焊接性能.與JIS G3136相比,本標(biāo)準(zhǔn)不再規(guī)定用途一般的非焊接結(jié)構(gòu)鋼牌號.根據(jù)GB/T221鋼鐵產(chǎn)品牌號表示方法的規(guī)定和工程結(jié)構(gòu)用碳素鋼和低合金高強(qiáng)度鋼的表示方法,考慮建筑結(jié)構(gòu)用鋼的特性,并突出高層建筑,訂貨時的牌號由代表高性能建筑結(jié)構(gòu)用鋼和屈服點(diǎn)的漢語拼音字母,鋼板的屈服點(diǎn)數(shù)值,質(zhì)量級別符號組成.對于厚度方向性能鋼板,在質(zhì)量等級符號后加上厚度方向性能級別,如Q345GJCZ25,其中Q,G,J分別為屈服點(diǎn),高層,建筑的首位漢語拼音字母;345為屈服點(diǎn)數(shù)值,單位MPa ;Z25為厚度方向性能級別;C為質(zhì)量等級,對應(yīng)于0沖擊試

6、驗溫度.3.2尺寸,外形,重量及允許偏差鋼板的尺寸,外形,重量及允許偏差符合GB/T709的規(guī)定.3.2.2為增加標(biāo)準(zhǔn)的靈活性,最大限度滿足用戶要求,體現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的最大自由度原則,本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定經(jīng)供需雙方協(xié)議,可供應(yīng)其他尺寸,外形偏差的鋼板.3.3交貨狀態(tài)根據(jù)鋼板力學(xué)性能要求和生產(chǎn)實際,本標(biāo)準(zhǔn)對鋼板規(guī)定了熱軋,正火或正火軋制,正火+回火,淬火+回火,溫度形變控制軋制等交貨狀態(tài),具體狀態(tài)由供需雙方商定.溫度形變控制軋制交貨狀態(tài)的提出,一是為體現(xiàn)和促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步,二是與國際接軌.按照國外標(biāo)準(zhǔn)的定義,溫度形變控制軋制是鋼板溫度和厚度的降低都受到嚴(yán)格控制的一種方法,終軋是在規(guī)定的溫度下完成的,這個規(guī)定溫度接近于

7、或低于鐵素體完全生成的溫度,其顯微組織和力學(xué)性能不能由熱處理獲得.該狀態(tài)簡稱為TMCP或TM,在日本標(biāo)準(zhǔn)JIS G3136中也規(guī)定有該交貨狀態(tài).3.4化學(xué)成分3.4.1為提高鋼板的綜合性能,保證建筑結(jié)構(gòu)的需要,本標(biāo)準(zhǔn)對鋼的純凈性提出了嚴(yán)格的要求,大大降低了有害元素P,S元素的含量.對于Z向鋼板,P不大于0.020%,S含量符合GB/T5313的規(guī)定;對于非Z向鋼板,P不大于0.025%,S不大于0.015%,其P含量又比日本標(biāo)準(zhǔn)JIS G3136有所加嚴(yán).成分設(shè)計上采取提錳降碳的技術(shù)措施并提倡對鋼進(jìn)行鈮,釩,鈦微合金化處理,鈮,釩的含量按照GB/T1591的規(guī)定,鈦的含量根據(jù)晶粒度和強(qiáng)度需要,

8、規(guī)定為0.01%-0.10%.其中對于屈服點(diǎn)235MPa級別的鋼板,碳含量與日本標(biāo)準(zhǔn)JIS G3136相比有所下降,日本標(biāo)準(zhǔn)最大為0.22%,本標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一定為不大于0.20%;同時其錳含量根據(jù)實際實際情況和船體鋼規(guī)范,規(guī)定為不大于1.20%,而日本標(biāo)準(zhǔn)為不大于1.40%.3.4.2建筑結(jié)構(gòu)用鋼板要求的良好的焊接性能,為此本標(biāo)準(zhǔn)參照J(rèn)IS G3136,對鋼板的焊接碳當(dāng)量和焊接裂紋敏感性指數(shù)提出了要求,計算公式采用國際焊接學(xué)會公式.其中屈服點(diǎn)345MPa級鋼板熱軋和正火狀態(tài)下的焊接碳當(dāng)量要求比日本標(biāo)準(zhǔn)有所加嚴(yán),345MPa以上的其它更高強(qiáng)度級別鋼的碳當(dāng)量和焊接裂紋敏感性指數(shù)按不同交貨狀態(tài)做出了規(guī)定,

9、能夠充分保證鋼板的焊接性能.3.5力學(xué)性能3.5.1為適應(yīng)建筑結(jié)構(gòu)向高層化和大跨度發(fā)展,適應(yīng)建筑結(jié)構(gòu)對345MPa級以上更高強(qiáng)度鋼材的需求,從而達(dá)到減輕結(jié)構(gòu)重量,降低建造成本,減少鋼結(jié)構(gòu)用材的厚度,提高結(jié)構(gòu)可靠性的目的,開發(fā)更高強(qiáng)度鋼板,將更高強(qiáng)度鋼板補(bǔ)充進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)是非常必要的.目前國際上已開發(fā)出抗拉強(qiáng)度590 MPa和780MPa級的更高強(qiáng)度的建筑用鋼,具體見表1.本標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合市場需求,并考慮到鋼結(jié)構(gòu)對更高強(qiáng)度級別鋼的需求,比JIS G3136和YB4104增加了390 MPa,420 MPa和460 MPa等三個強(qiáng)度級別,這三個級別的抗拉強(qiáng)度和延伸率按照GB/T1591的規(guī)定.表1 國外590

10、MPa和780MPa級高強(qiáng)度建筑用鋼力學(xué)性能參數(shù)強(qiáng)度級別厚度mm屈服強(qiáng)度MPa抗拉強(qiáng)度MPa伸長率%屈強(qiáng)比縱向AKV,0,J590 MPa80440590200.8547780 MPa25-100620780-930160.85473.5.2建筑結(jié)構(gòu)要求良好的抗震性,為此鋼板在力學(xué)性能上要具有較低的屈強(qiáng)比.低的屈強(qiáng)比可使材料具有良好的冷變形能力,345 MPa鋼材的強(qiáng)屈比不應(yīng)小于1.20(對應(yīng)屈強(qiáng)比不大于0.83).此項要求在JIS G3136中也有規(guī)定,不過其是以屈強(qiáng)比的形式表示的.國外460MPa級的抗震建筑鋼,屈強(qiáng)比也規(guī)定為不大于0.85.本標(biāo)準(zhǔn)按照日本標(biāo)準(zhǔn)和術(shù)語習(xí)慣,規(guī)定345 MPa

11、級別的屈強(qiáng)比不大于0.80,390 MPa,420 MPa和460 MPa這三個更高強(qiáng)度級別的屈強(qiáng)比不大于0.85.本標(biāo)準(zhǔn)中牌號具有強(qiáng)度厚度效應(yīng)小(僅20 MPa)的特點(diǎn),較JIS G 3136,GB/T1591的厚度效應(yīng)降低明顯,較好滿足了鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)對材料等強(qiáng)度的期望.相比較GB/T1591,厚度效應(yīng)率降低14.5%,這可明顯提高材料利用率,便于鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計,提高鋼結(jié)構(gòu)的整體效益.本標(biāo)準(zhǔn)與JIS G 3136,GB/T1591具體對比見表2和表3.3.5.3低屈強(qiáng)比鋼板屈服點(diǎn)波動范圍不能太大,若鋼板的屈服點(diǎn)偏差較大,當(dāng)建筑物受到地震時,就會發(fā)生塑性鉸轉(zhuǎn)移,不能按設(shè)計目標(biāo)控制損壞程度而倒塌

12、,為此本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了屈服點(diǎn)的上下限.工程結(jié)構(gòu)用鋼一般都規(guī)定抗拉強(qiáng)度范圍,但規(guī)定屈服點(diǎn)范圍的很少,這也正是建筑結(jié)構(gòu)用鋼板性能要求上的一個突出特點(diǎn).日本標(biāo)準(zhǔn)JIS G3136屈服點(diǎn)波動范圍規(guī)定為120MPa,本標(biāo)準(zhǔn)從嚴(yán)要求,將波動范圍縮小到110MPa.3.5.4鋼結(jié)構(gòu)在梁柱聯(lián)接和箱形柱角部焊縫等處,由于局部構(gòu)造,形成高約束,焊接時容易引起沿板厚方向的層狀撕裂.JGJ99-98規(guī)定此類鋼板的厚度方向性能不能小于Z15級別,日本標(biāo)準(zhǔn)JIS G3136規(guī)定此類鋼板不得小于Z25級別.本標(biāo)準(zhǔn)依照GB/T5313規(guī)定了三種厚度方向性能級別(Z15,Z25,Z35)的鋼板牌號,以便于適應(yīng)不同的結(jié)構(gòu)要求,便于用

13、戶選擇使用和合同的簡化簽訂.3.5.5為保證建筑結(jié)構(gòu)的安全,建筑結(jié)構(gòu)用鋼板必須要具備一定的沖擊韌性,日本標(biāo)準(zhǔn)JIS G3136規(guī)定沖擊試驗溫度為0.本標(biāo)準(zhǔn)參照GB700,GB/T1591規(guī)定Q235GJ,Q345GJ分B,C,D,E四個級別,分別對應(yīng)常溫,0,-20,-40沖擊試驗溫度;Q390GJ,Q420GJ,Q460GJ分C,D,E三個級別,分別對應(yīng)0,-20,-40沖擊試驗溫度.本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定各規(guī)定溫度下縱向夏比V型沖擊功均不得小于34J,這比日本標(biāo)準(zhǔn)中的不小于27J的規(guī)定有所提高.3.5.6根據(jù)JGJ99-98要求,本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定建筑結(jié)構(gòu)用鋼板必須要保證彎曲試驗合格.考慮到生產(chǎn)工藝的進(jìn)步和產(chǎn)

14、品質(zhì)量保證能力的提高,本標(biāo)準(zhǔn)又規(guī)定若供方能保證彎曲試驗合格,則可不做彎曲試驗.如果用戶要求做彎曲試驗,可在合同中注明.是否進(jìn)行彎曲試驗可根據(jù)合同要求或供方生產(chǎn)能力來確定.3.6表面質(zhì)量本標(biāo)準(zhǔn)中表面質(zhì)量的規(guī)定等同于GB/T16270-1996(源于GB/T3274),具有操作性較強(qiáng)的特點(diǎn).日本標(biāo)準(zhǔn)對表面質(zhì)量規(guī)定為"不允許存在有害缺陷",這過于簡單,在我國不便于執(zhí)行.表2 本標(biāo)準(zhǔn)與GB1591,JIS G 3136代表牌號性能對比標(biāo)準(zhǔn)牌號質(zhì)量等級屈服強(qiáng)度Re,N/mm2抗拉強(qiáng)度Rm,N/mm2伸長率A,%沖擊功(縱向) AKV,J180°彎 曲試 驗 d=彎心直徑a=

15、試樣厚度屈強(qiáng)比鋼板厚度,mm6-16>16-35>35-50>50100溫度不小于鋼板厚度,mm16>16本標(biāo)準(zhǔn)Q345GJB34534545533544532543549061022常溫342a3a0.80C0D-20E-40GB/T1591Q345C345325295275470630220342a3a無要求D-20E-4027JISG 3136SN490B325445其中6-16-40mm,325-445>40-100mm,295415490610日本試樣17,21,23027無要求無要求0.80C表3 345MPa級屈服強(qiáng)度厚度效應(yīng) 對應(yīng)100mm厚度時的

16、屈服強(qiáng)度厚度效應(yīng)值YB4104Q345GJGB/T1591Q345JIS G 3136JIS G 3106SN490 SM49020MPa70 MPa30 MPa厚度效應(yīng)率5.8%20.3%9.2%3.7超聲波探傷本標(biāo)準(zhǔn)參照日本標(biāo)準(zhǔn)和GB/T5313,規(guī)定對Z向鋼板必須進(jìn)行探傷,探傷標(biāo)準(zhǔn)采用GB/T2970-91中厚鋼板超聲波檢驗方法,合格級別中合同中注明.對于非Z向鋼板,本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定根據(jù)用戶要求也可按GB/T2970進(jìn)行探傷.3.8特殊技術(shù)要求為增加標(biāo)準(zhǔn)的靈活性,體現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的最大自由度原則,本標(biāo)準(zhǔn)專設(shè)了特殊技術(shù)要求條款,規(guī)定經(jīng)供需雙方協(xié)議,可對鋼板提出有別于基本要求的其它特殊要求,以滿足用戶的特

17、殊需要,如可提出耐火性能,要求600時屈服強(qiáng)度不小于常溫下的2/3等.4 應(yīng)用建筑結(jié)構(gòu)用鋼板標(biāo)準(zhǔn)對材料在屈強(qiáng)比,屈服強(qiáng)度波動范圍,強(qiáng)度厚度效應(yīng),沖擊韌性,焊接性,厚度方向性能等方面規(guī)定了較嚴(yán)格要求,滿足了鋼結(jié)構(gòu)的安全性要求,適應(yīng)了我國鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)建筑用鋼板國產(chǎn)化的需求,已得到廣泛認(rèn)可和應(yīng)用.舞鋼自1996年開始大規(guī)模開發(fā)高層建筑結(jié)構(gòu)用鋼板,建筑結(jié)構(gòu)用鋼板的開發(fā)生產(chǎn)量已累計達(dá)12萬噸,屈服強(qiáng)度級別達(dá)到460MPa.舞鋼生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)建筑結(jié)構(gòu)用鋼板在高層和大跨度鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用,舞鋼以品種規(guī)格全,產(chǎn)品質(zhì)量水平高獲得了鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)的高度稱贊,舞鋼高層建筑結(jié)構(gòu)用鋼板主要應(yīng)用情況見表4.表4 舞鋼高層建筑結(jié)構(gòu)用鋼板