Skip to content

4 材料

4 材料

4.1 钢材牌号及标准

4.1.1 钢材宜采用 Q235、Q345、Q390、Q420、Q460 和 Q345GJ 钢，其质量应分别符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T 700、《低合金高强度结构钢》GB/T 1591 和《建筑结构用钢板》GB/T 19879 的规定。结构用钢板、热轧工字钢、槽钢、角钢、H 型钢和钢管等型材产品的规格、外形、重量及允许偏差应符合国家现行相关标准的规定。

4.1.2 焊接承重结构为防止钢材的层状撕裂而采用 Z 向钢时，其质量应符合现行国家标准《厚度方向性能钢板》GB/T 5313 的规定。

4.1.3 处于外露环境，且对耐腐蚀有特殊要求或处于侵蚀性介质环境中的承重结构，可采用 Q235NH、Q355NH 和 Q415NH 牌号的耐候结构钢，其质量应符合现行国家标准《耐候结构钢》GB/T 4171 的规定。

4.1.4 非焊接结构用铸钢件的质量应符合现行国家标准《一般工程用铸造碳钢件》GB/T 11352的规定，焊接结构用铸钢件的质量应符合现行国家标准《焊接结构用铸钢件》GB/T 7659的规定。

4.1.5 当采用本标准未列出的其他牌号钢材时，宜按照现行国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068 进行统计分析，研究确定其设计指标及适用范围。

4.2 连接材料型号及标准

4.2.1 钢结构用焊接材料应符合下列规定：

1 手工焊接所用的焊条应符合现行国家标准《非合金钢及细晶粒钢焊条》GB/T 5117的规定，所选用的焊条型号应与主体金属力学性能相适应；

2 自动焊或半自动焊用焊丝应符合现行国家标准《熔化焊用钢丝》GB/T 14957、《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》GB/T 8110，及《碳钢药芯焊丝》GB/T 10045、《低合金钢药芯焊丝》GB/T 17493 的规定；

3 埋弧焊用焊丝和焊剂应符合现行国家标准《埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂》GB/T 5293、《埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂》GB/T 12470 的规定。

4.2.2 钢结构用紧固件材料应符合下列规定：

1 钢结构连接用 4.6 级与 4.8 级普通螺栓（C 级螺栓）及 5.6 级与 8.8 级普通螺栓（A 级或 B 级螺栓），其质量应符合现行国家标准《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》GB/T 3098.1

和《紧固件公差螺栓、螺钉、螺柱和螺母》GB/T 3103.1的规定。C级螺栓与A级、B级螺栓的规格和尺寸应分别符合现行国家标准《六角头螺栓C级》GB/T 5780与《六角头螺栓》GB/T 5782的规定；

2 圆柱头焊（栓）钉连接件的质量应符合现行国家标准《电弧螺柱焊用圆柱头焊钉》GB/T 10433 的规定；

3 钢结构用大六角高强度螺栓的质量应符合现行国家标准《钢结构用高强度大六角头螺栓》GB/T 1228、《钢结构用高强度大六角螺母》GB/T 1229、《钢结构用高强度垫圈》GB/T 1230、《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件》GB/T 1231 的规定。扭剪型高强度螺栓的质量应符合现行国家标准《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副》GB/T 3632 的规定；

4 螺栓球节点用高强度螺栓的质量应符合现行国家标准《钢网架螺栓球节点用高强度螺栓》GB/T 16939 的规定；

5 连接用铆钉应采用 BL2 或 BL3 号钢制成，其质量应符合现行行业标准《标准件用碳素钢热轧圆钢及盘条》YB/T4155-2006 的规定。

4.3 材料选用

4.3.1 结构钢材的选用应遵循技术可靠、经济合理的原则，综合考虑结构的重要性、荷载特征、结构形式、应力状态、连接方法、工作环境、钢材厚度和价格等因素，选用合适的钢材牌号和材性保证项目。

4.3.2 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。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；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。

4.3.3 钢材质量等级的选用应符合下列规定：

1 A 级钢仅可用于结构工作温度高于 $ 0^{\circ} $ C 的不需要验算疲劳的结构，且 Q235A 钢不宜用于焊接结构。

2 需验算疲劳的焊接结构用钢材应符合下列规定：

1）当工作温度高于 $ 0^{\circ} $ C 时其质量等级不应低于 B 级；

2）当工作温度不高于 $ 0^{\circ} $ C 但高于 $ -20^{\circ} $ C 时，Q235、Q345 钢不应低于 C 级，Q390、Q420 及 Q460 钢不应低于 D 级；

3) 当工作温度不高于-20℃时，Q235钢和Q345钢不应低于D级，Q390钢、Q420钢、Q460钢应选用E级。

3 需验算疲劳的非焊接结构，其钢材质量等级要求可较上述焊接结构降低一级但不应低于 B 级。吊车起重量不小于 50t 的中级工作制吊车梁，其质量等级要求应与需要验算疲劳的构件相同。

4.3.4 工作温度不高于 $ -20^{\circ}C $ 的受拉构件及承重构件的受拉板材应符合下列规定：

1 所用钢材厚度或直径不宜大于 40mm，质量等级不宜低于 C 级；

2 当钢材厚度或直径不小于 $ 40 \, mm $ 时，其质量等级不宜低于 D 级；

3 重要承重结构的受拉板材宜满足现行国家标准《建筑结构用钢板》GB/T 19879 的要求。

4.3.5 在 T 形、十字形和角形焊接的连接节点中，当其板件厚度不小于 40mm 且沿板厚方向有较高撕裂拉力作用，包括较高约束拉应力作用时，该部位板件钢材宜具有厚度方向抗撕裂性能即 Z 向性能的合格保证，其沿板厚方向断面收缩率不小于按现行国家标准《厚度方向性能钢板》GB/T 5313 规定的 Z15 级允许限值。钢板厚度方向承载性能等级应根据节点形式、板厚、熔深或焊缝尺寸、焊接时节点拘束度以及预热、后热情况等综合确定。

4.3.6 采用塑性设计的结构及进行弯矩调幅的构件，所采用的钢材应符合下列规定：

1 屈强比不应大于 0.85;

2 钢材应有明显的屈服台阶，且伸长率不应小于 20%。

4.3.7 钢管结构中的无加劲直接焊接相贯节点，其管材的屈强比不宜大于0.8；与受拉构件焊接连接的钢管，当管壁厚度大于25mm且沿厚度方向承受较大拉应力时，应采取措施防止层状撕裂。

4.3.8 连接材料的选用应符合下列规定：

1 焊条或焊丝的型号和性能应与相应母材的性能相适应，其熔敷金属的力学性能应符合设计规定，且不应低于相应母材标准的下限值；

2 对直接承受动力荷载或需要验算疲劳的结构，以及低温环境下工作的厚板结构，宜采用低氢型焊条；

3 连接薄钢板采用的自攻螺钉、钢拉铆钉（环槽铆钉）、射钉等应符合有关标准的规定。

4.3.9 锚栓可选用 Q235、Q345、Q390 或强度更高的钢材，其质量等级不宜低于 B 级。工作温度不高于 $ -20^{\circ}C $ 时，锚栓尚应满足本标准第 4.3.4 条的要求。

4.4 设计指标和设计参数

4.4.1 钢材的设计用强度指标，应根据钢材牌号、厚度或直径按表4.4.1采用。

表 4.4.1 钢材的设计用强度指标 $ (N/mm^{2}) $
钢材牌号钢材厚度或直径(mm)强度设计值屈服强度抗拉强度
抗拉、抗压、抗弯f抗剪f端面承压(刨平顶紧)f_{ce}f_{y}f_{u}
碳素结构钢Q235≤16215125320235370
>16,≤40205120225
>40,≤100200115215
低合金高强度结构钢Q345≤16305175400345470
>16,≤40295170335
>40,≤63290165325
>63,≤80280160315
>80,≤100270155305
Q390≤16345200415390490
>16,≤40330190370
>40,≤63310180350
>63,≤100295170330
Q420≤16375215440420520
>16,≤40355205400
>40,≤63320185380
>63,≤100305175360
Q460≤16410235470460550
>16,≤40390225440
>40,≤63355205420
>63,≤100340195400

注：1 表中直径指实芯棒材直径，厚度系指计算点的钢材或钢管壁厚度，对轴心受拉和轴心受压构件系指截面中较厚板件的厚度。

2 冷弯型材和冷弯钢管，其强度设计值应按现行有关国家标准的规定采用。

4.4.2 建筑结构用钢板的设计用强度指标，可根据钢材牌号、厚度或直径按表 4.4.2 采用。

表 4.4.2 建筑结构用钢板的设计用强度指标（N/mm²）
建筑结构用钢板钢材厚度或直径（mm）强度设计值屈服强度 $ f_{y} $抗拉强度 $ f_{u} $
抗拉、抗压、抗弯 $ f $抗剪 $ f_{v} $端面承压（刨平顶紧） $ f_{ce} $
Q345GJ>16, $ \leq $ 50325190415345490
>50, $ \leq $ 100300175335
4.4.3 结构用无缝钢管的强度指标应按表 4.4.3 采用。
表 4.4.3 结构设计用无缝钢管的强度指标 $ (N/mm^{2}) $
钢管钢材牌号壁厚(mm)强度设计值屈服强度f y抗拉强度f u
抗拉、抗压和抗弯f抗剪f v端面承压(刨平顶紧)f ∞
Q235≤16215125320235375
>16,≤30205120225
>30195115215
Q345≤16305175400345470
>16,≤30290170325
>30260150295
Q390≤16345200415390490
>16,≤30330190370
>30310180350
Q420≤16375220445420520
>16,≤30355205400
>30340195380
Q460≤16410240470460550
>16,≤30390225440
>30355205420
表 4.4.4 铸钢件的强度设计值（N/mm²）
类别钢号铸件厚度(mm)抗拉、抗压和抗弯f抗剪f_v端面承压(刨平顶紧)f_{ce}
非焊接结构用铸钢件ZG230-450≤100180105290
ZG270-500210120325
ZG310-570240140370
焊接结构用铸钢件ZG230-450H≤100180105290
ZG270-480H210120310
ZG300-500H235135325
ZG340-550H265150355

注：表中强度设计值仅适用于本表规定的厚度。

4.4.5 焊缝的强度指标应按表 4.4.5 采用并应符合下列规定：

1 手工焊用焊条、自动焊和半自动焊所采用的焊丝和焊剂，应保证其熔敷金属的力

学性能不低于母材的性能。

2 焊缝质量等级应符合现行国家标准《钢结构焊接规范》GB 50661 的规定，其检验方法应符合现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205 的规定。其中厚度小于 6mm 钢材的对接焊缝，不应采用超声波探伤确定焊缝质量等级。

3 对接焊缝在受压区的抗弯强度设计值取 $ f_{c}^{w} $ ，在受拉区的抗弯强度设计值取 $ f_{t}^{w} $ 。

4 计算下列情况的连接时，表 4.4.5 规定的强度设计值应乘以相应的折减系数；几种情况同时存在时，其折减系数应连乘。

1）施工条件较差的高空安装焊缝乘以系数0.9；

2）进行无垫板的单面施焊对接焊缝的连接计算应乘折减系数0.85。

表 4.4.5 焊缝的强度指标（N/mm²）
焊接方法和焊条型号构件钢材对接焊缝强度设计值角焊缝强度设计值对接焊缝抗拉强度角焊缝抗拉、抗压和抗剪强度
牌号厚度或直径(mm)抗压fC焊缝质量为下列等级时,抗拉fT抗剪fV抗拉、抗压和抗剪fT抗拉强度fW抗剪fU抗剪强度fU
一级、二级三级
自动焊、半自动焊和E43型焊条手工焊Q235≤16215215185125160415240
>16,≤40205205175120
>40,≤100200200170115
自动焊、半自动焊和E50、E55型焊条手工焊Q345≤16305305260175200480(E50)540(E55)280(E50)315(E55)
>16,≤40295295250170
>40,≤63290290245165
>63,≤80280280240160
>80,≤100270270230155
Q390≤16345345295200200(E50)220(E55)
>16,≤40330330280190
>40,≤63310310265180
>63,≤100295295250170
自动焊、半自动焊和E55、E60型焊条手工焊Q420≤16375375320215220(E55)240(E60)540(E55)590(E60)315(E55)340(E60)
>16,≤40355355300205
>40,≤63320320270185
>63,≤100305305260175
自动焊、半自动焊和E55、E60型焊条手工焊Q460≤16410410350235220(E55)240(E60)540(E55)590(E60)315(E55)340(E60)
>16,≤40390390330225
>40,≤63355355300205
>63,≤100340340290195
自动焊、半自动焊和E50、E55型焊条手工焊Q345GJ>16, $ \leq $ 35310310265180200480(E50)540(E55)280(E50)315(E55)
>35, $ \leq $ 50290290245170
>50, $ \leq $ 100285285240165

注：表中厚度系指计算点的钢材厚度，对轴心受拉和轴心受压构件系指截面中较厚板件的厚度。

4.4.6 螺栓连接的强度指标应按表 4.4.6 采用。
表 4.4.6 螺栓连接的强度指标 $ (N/mm^{2}) $
螺栓的性能等级、锚栓和构件钢材的牌号强度设计值高强度螺栓的抗拉强度f u b
普通螺栓锚栓承压型连接或网架用高强度螺栓
C级螺栓A级、B级螺栓抗拉f t抗拉f t抗剪f v承压f c
抗拉f t抗剪f v承压f c抗拉f t抗剪f v承压f c抗拉f t抗剪f v承压f c
普通螺栓4.6级、4.8级170140---------
5.6级---210190------
8.8级---400320------
锚栓Q235------140----
Q345------180----
Q390------185----
承压型连接高强度螺栓8.8级-------400250-830
10.9级-------500310-1040
螺栓球节点用高强度螺栓9.8级-------385---
10.9级-------430---
构件钢材牌号Q235--305--405---470-
Q345--385--510---590-
Q390--400--530---615-
Q420--425--560---655-
Q460--450--595---695-
Q345GJ--400--530---615-

注：1 A级螺栓用于 $ d\leqslant24mm $ 和 $ L\leqslant10d $ 或 $ L\leqslant150mm $ （按较小值）的螺栓；B级螺栓用于d>24mm 和 $ L>10d $ 或 $ L>150mm $ （按较小值）的螺栓；d为公称直径，L为螺栓公称长度。

2 A、B级螺栓孔的精度和孔壁表面粗糙度，C级螺栓孔的允许偏差和孔壁表面粗糙度，均应符合现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205的要求。

3 用于螺栓球节点网架的高强度螺栓，M12～M36为10.9级，M39～M64为9.8级。

4.4.7 铆钉连接的强度设计值应按表 4.4.7 采用，并应按下列规定乘以相应的折减系数，当下列几种情况同时存在时，其折减系数应连乘。

1 施工条件较差的铆钉连接乘以系数 0.9;

2 沉头和半沉头铆钉连接乘以系数 0.8。

表 4.4.7 铆钉连接的强度设计值（N/mm²）
铆钉钢号和构件钢材牌号抗拉(钉头拉脱) $ f_{t}^{r} $抗剪 $ f_{v}^{r} $承压 $ f_{c}^{r} $
Ⅰ类孔Ⅱ类孔Ⅰ类孔Ⅱ类孔
铆钉BL2或BL3120185155——
构件钢材牌号Q235———450365
Q345———565460
Q390———590480

注：1 属于下列情况者为Ⅰ类孔：

1) 在装配好的构件上按设计孔径钻成的孔；

2）在单个零件和构件上按设计孔径分别用钻模钻成的孔；

3) 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。

2 在单个零件上一次冲成或不用钻模钻成设计孔径的孔属于Ⅱ类孔。

4.4.8 钢材和铸钢件的物理性能指标应按表 4.4.8 采用。

表 4.4.8 钢材和铸钢件的物理性能指标
弹性模量E(N/mm²)剪变模量G(N/mm²)线膨胀系数α(以每℃计)质量密度ρ(kg/m³)
206×10³79×10³12×10⁻⁶7850