高强度结构钢

3 对钢材生产与使用的新要求
3.1.3 良好的可焊性
保证焊接性能良好的主要指标是碳当量Ceq和 裂纹敏感系数Pcm值。 碳当量降低可以提高焊缝和热影响区的韧性； 裂纹敏感系数降低可以保证焊后不产生裂纹，对于 钢结构的整体安全性十分重要。由于钢结构制作和 安装多数在现场焊接，不能进行预热和焊后处理， 且经常采用大线能量的高速焊接，对钢材焊接性能 的要求尤其严格。
3.1.5 耐侯性
耐大气腐蚀钢的开发在20世纪初，最初发现的是铜和磷对钢的耐蚀 性的显著效果，以后就出现了著名的Corten钢和世界各国的耐大气腐蚀 钢，也叫做耐候钢。 我国的耐大气腐蚀钢研制从20世纪60年代开始，自1965～1979年有19 种含Cu及P、RE、Ti的低合金钢在风沙干燥、工业大气、潮湿都市和农 村等10个不同的环境下进行长达15年的大气曝露试验，取得了宝贵的第 一手数据，于1984年制定了我国耐大气腐蚀钢标准(GB 4171-84及GB 4172-84)，纳入了高耐候性的3个牌号：090CuPCrNiA、09CuPCrNiB、 09CuP和焊接结构用耐候钢的4个牌号：16CuCr、1MnCuCr、 15MnCuCr及15MnCuCr-QT。
ＳＳ400
E355CC E355DD ISO 4951-2：2003
ＳＮ400
Ｇ40 ASTMA572-2007 ASTMA913-2007
E355M E355ML ISO 4951-3：2003
ＳＭ400
A572 GR50 ASTM A572M-2007
50（345） ASTM A242M-2004 ASTMA913-2007
Living Steel第二届可持续住 宅国际设计竞赛优胜者名单 于2007年9月在布鲁塞尔正 式宣布。获奖住宅设计方案 将会在2008年于中国武汉 进行实地建设。住宅设计 方案实际上融合了钢制的 高层公寓大厦和垂直的温室 元素。该设计将中国乡村的 农业传统与城市的生存空间 兼收并蓄，既方便居住者种 植新鲜植物，又能鼓励社区 交流。 2008-6-25
2008-6-25
3 对钢材生产与使用的新要求
3.1.7 抗震性
地震（eartHale Waihona Puke Baiduquake）是一种自然现象，它带给世界人类 的损失是巨大的。汶川地震中不抗震的建筑结构夺走了7万多 中国同胞兄弟的生命！
2008-6-25
3 对钢材生产与使用的新要求
3.1.7 抗震性
中国《建筑抗震设计规范》（GB50011－2001） • 钢材的抗拉强度与屈服强度的实测值之比不应小于1.2； • 钢材的伸长率应大于20%，且应有明显的屈服台阶； • 钢材应有良好的焊接性和合格的冲击韧性； Dr. Peter Langenberg Eurocode Y/T is definetly not representative for toughness Y/T has nothing to do with brittle fracture Y/T ratio might be useful where members are under pure tension. Eurocode limit at 0,9 for tensile loaded members
ＡＳＴＭ（美国）
ＥＮ（欧洲）
Q500D Q500E GB/T 16270-1996
E460CC E460DD ISO 4951-2：2003
ＳＭ570
S460N S460NL EN 10025-3：2004
Q500CFC Q500CFD Q500CFE YB/T 4137-2005 Q620D Q620E GB/T 16270-1996 Q620CFC Q620CFD Q620CFE YB/T 4137-2005 Q690D Q690E GB/T 16270-1996
2008-6-25
1 建筑用钢受到了国际与国内的高度关注
1.1 国内 1.1.1 建筑用钢占我国钢材总量的50%以上
2005年中国建筑用钢消 费1.73亿吨，占钢材消 费50.5%。
2006年我国建筑业消费 的钢材占全部钢材消费 量的53.2％，达到2.04 亿吨。
2008-6-25
1 建筑用钢受到了国际与国内的高度关注
2008-6-25
3 对钢材生产与使用的新要求
3.1.6 耐火性
耐火钢一般在常温下承载，遇到火 灾600℃左右下保持（1～3h）后，其强度 不低于室温强度的2/3，以保证建筑结构 的安全性，属于低合金结构用钢（high strength low alloy steels ， 即 HSLA 钢）。 新日铁开发了一类在耐火钢成分体系 的基础上添加耐候元素Cu和Cr的耐火耐候 钢品种系列（NSFR400WNSFR490W）。 据有关资料，耐火耐候钢在日本建筑 行业的需求量呈快速增长的势头。
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3 对钢材生产与使用的新要求
(ASTMA913)
3.4 化学成分 碳越来越低， 合金元素 越来越少， 大都是微 合金高强钢。
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4 国外钢结构用钢标准介绍
4.1世界发达国家的主要钢级对比
JIS G（日本） GB（中国） Ｑ235 GB700-2006 Ｑ275 GB1591-1994 Q420A Q420B Q420C Q420D Q420E GB/T 1591-1994 Q460C Q460D Q460E GB/T 1591-1994 Q460C Q460D Q460E GB/T 16270-1996 ＩＳＯ（国际） JIS G 3106-2004 E355DD E355E ISO 4950-2：2003 Ｓ235Ｍ Ｓ275Ｍ S355JR S355J0 S355J2 S355K2 EN 10025-2：2004 ＡＳＴＭ（美国） ＥＮ（欧洲） Ｇ33/Ｇ36
50% 50% 45% 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% 中厚板 热轧H型钢 彩涂板 钢管 其他 15% 12% 4% 19%
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注：图中彩涂板包括镀锌板 图中厚板包括特厚板
3 对钢材生产与使用的新要求
3.1 性能要求越来越高
从安全性与经济性考虑： 高强度、高韧性、低屈强比; 从改善加工性考虑： 良好的焊接性能； 从耐久性与安全性考虑： 耐蚀性、耐候性、耐火性、抗震性。
1 建筑用钢受到了国际与国内的高度关注
1.3 高强度建筑钢结构所具有的优点
Material Cost Savings
10 to 30 %
7 to 30 %
自重轻 工期短 经济性 可循环 绿色环保
(Material) Weight Savings
Fabrication Savings
Total Savings Miscellanes Savings : Erection Transport Foundations
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世界各国围绕着轧制工艺与轧制技术 的创新，先后研究出热轧→淬火与回 火(离线)→ＴＭＣＰ(热机械控制轧制) 与ＱＳＴ(淬火加自回火)的新工艺。
3 对钢材生产与使用的新要求
3.3 金相组织
金相 组织 的变化
从奥氏体钢—回火马氏体钢—铁素体（贝氏体双相钢（DU）， 复相钢（TRIP）），同时晶粒越来越细化（见上图）。
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3 对钢材生产与使用的新要求
3.1.4 抗层状撕裂性能
在建筑钢结构中梁和柱之间的焊接和节点 很多，这些焊接接头沿钢板厚度方向的拘束度会 导致钢板的层状撕裂，因此要求钢板必须具有一 定级别的抗层状撕裂能力，防止钢板沿厚度方向 开裂。表征性能为Z向性能。
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3 对钢材生产与使用的新要求
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3 对钢材生产与使用的 新要求
3.1.9 抗震性 (Canada)
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3 对钢材生产与使用的新要求(USA)
ANSI/AISC 360 ANSI/AISC 341
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3 对钢材生产与使用的新要求
3.2 工艺节奏越来越紧凑 在面对钢结构用 钢要求越来越苛刻的 同时，还面临着节约 资源与减低成本的压 力，因此钢结构用钢 生产必须走低成本、 高效能工艺路线。
﹏
1.4.2 高强度建筑用钢以及具有功能性材料尚未形成完整 的系列产品。 1.4.3 关键的应用技术还没有突破。
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2
2.1
建筑用钢的概念
建筑用钢的范围
我国建筑用钢主要包括建筑用钢结构，钢筋混凝土用钢筋，钢绞线，钢丝， 门窗以及等，而建筑钢结构主要包括中厚板、彩涂板、冷轧板、H型钢与各类 型钢与焊接钢管等。 2.2 各主要品种主要用途 根据钢结构类型不同其所 用的产品的品种也有所侧重： 低层与轻钢结构主要用彩涂钢板； 高层及超高层钢结构以及大跨度 主要用高强度以及带有特殊性能 的钢板与H型钢。
SM520B SM520C
Ｇ60 ASTMA572-2007 ASTMA913-2007
S420M S420ML EN 10025-4：2004
4 国外钢结构用钢标准介绍
4.1世界发达国家的主要钢级对比
（续表）
JIS G（日本） GB（中国） ＩＳＯ（国际） JIS G 3106-2004
Ｇ65 ASTMA572-2007 ASTMA913-2007
新一代建筑钢结构用钢标 准体系的分析
王丽敏
冶金工业信息标准研究院
China Metallurgical Information & Standardization Institute
提
要
1 建筑用钢受到了国际与国内的高度关注 2 建筑用钢的概念 3 对现代建筑钢材生产与使用的新要求 4 国外钢结构用钢标准介绍 5 我国建筑结构用钢标准体系现状 6 完善我国建筑结构用钢标准体系的建议
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3 对钢材生产与使用的新要求
3.1.1 高强度 建筑结构所需要的尺寸是根据它的最大承载应力与结构材料的最小 屈服强度计算确定的。钢板屈服强度提高，可以减小结构的厚度，降 低建造成本，提高结构的综合性能、安全可靠性、建筑物有效利用空 间和性价比 。变化： Q235、Q345、Q420、Q460、Q500、Q700甚至更高。 3.1.2 高韧性 高韧性保证材料在裂纹开始扩 张之前具有足够的塑性变形能力， 不发生脆性断裂。 材料的屈服强度提高，所需的 断裂力学积分特征值几乎是随着 屈服强度的平方增加的, 因此, 采用高强度钢的建筑钢结构,对冲 击韧性以及伸长率的要求更高。 2008-6-25
S355N S355NL EN 10025-3：2004
E420CC E420DD ISO 4951-2：2003
SM490YA SM490YB
S355M S355ML EN 10025-4：2004
Q460GJC Q460GJD Q460GJE GB/T 19879-2005
E420M E420ML ISO 4951-3：2003
SM490A SM490B SM490C
50 50S ASTM A709-2007 ASTMA913-2007
S420N S420NL EN 10025-3：2004
Q460CFC Q460CFD Q460CFE YB/T 4137-2005 2008-6-25
E460CC E460DD E460E ISO 4950-2：2003
2500 2000 1500 1000 500 0 2002 2003 消费量(万吨) 占实际钢材消费量比例％ 2004 2005 2006 12 10 8 6 4 2 0
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占实际建筑钢材消费量比例％
1 建筑用钢受到了国际与国内的高度关注
1.2 国际
IISI HAS LAUNCHED CSP
10 to 50％
2008-6-25
0 to 15 %
15 to 35 %
1 建筑用钢受到了国际与国内的高度关注
1.4 国内建筑用钢存在的主要问题
1.4.1 设计强度低 目前国内建筑用钢大量使用的仍多数为Q235（抗拉强 度为375～500MPa）和Q345（抗拉强度为470 ～630MPa） 两个强度级别的钢种。
1.1 国内
1.1.2 高速发展的中国钢结构产业拉动了钢结构用钢的需求 2002年 钢结构用钢约占全国实际钢材消费量的4.24%，2006年提高5.4%; 2002年约占建筑钢材消费量的7.68%，2006年提高到11.08%。 与发达国家尚有很大差距（--钢结构用钢量约占建筑钢材消费量的30% 以上） 图2 2002年－2006年我国钢结构消费钢材量(万吨)及所占比例％