加强钢结构知识复习与技术交流，推动钢结构建筑发展

新中国成立以来，国民经济和科技飞速发展，其中一大成就就是钢材年产量由几十万吨跃升至上亿吨，由稀缺材料变为常用材料，由昂贵变为廉价，钢结构建筑由稀缺变为大力推广，发展前景越来越广阔。但与此相对照的是，大部分设计人员对钢结构不熟悉，没有经验，甚至不敢涉足这一领域；另一方面，很多非正规单位或半外行在技术管理不严的情况下进行设计施工，造成工程隐患，甚至恶性事故。为此，需要加强钢结构知识复习（钢结构是土木工程院校结构人员的必修课）和技术交流。本文仅就钢结构材料表达一些浅显的经验，因为混凝土结构中的钢筋也是一种钢材，在相关问题上作些对比更容易加深印象。 希望能够起到启发作用，真诚欢迎大家批评指正。

1.常用术语解释：查阅词典及相关资料：

1）钢结构（即普通钢结构，俗称“普钢”）、轻钢结构：

普通钢结构——采用热轧普通型钢、钢管、钢板等作为主要承重构件的钢结构，与轻钢结构相对。

轻钢结构——以热轧轻型钢、轻焊接型钢、冷弯薄壁型钢、薄壁钢管、薄钢板等为主要承重构件的钢结构。

2）钢材：钢锭或钢坯经过轧制后的成品，如钢板、钢管、型钢等。

型钢：各种截面形状的钢材的统称。早期只有热轧普通、轻型角钢、槽钢、工字钢等。后来出现了截面形状为C型、L型、Z型的冷弯薄壁型钢，以及热轧或焊接的H型钢。

钢筋：是指混凝土结构中使用的长条钢材。其实钢筋当然也是钢材的一种。由于混凝土结构比钢结构应用更广泛，所以习惯上把“钢筋”和“钢材”放在一起，其实这是不科学的。

3）相关代码：

钢号Q235表示屈服强度标准值为235N/mm2。

钢号（或级别）HPB335表示屈服强度标准值为335N/mm2

HPB是热轧普通钢筋的缩写，热轧是热轧的意思，普通是平面的意思。

HRB是热轧带肋钢筋的缩写，Ribbed就是带肋的意思，所以HPB是光圆钢筋，HRB是热轧带肋钢筋。

2.钢材品种选择及质量保证措施：

2.1重要性：对于一切工程结构而言，材料性能和质量是保证安全可靠的关键因素之一。

如果材料选择不当，性能质量达不到规范要求，其后果将非常严重！

1）材料选择不当：采用高碳钢或冷加工钢筋，可能引发工程事故或重大隐患

◆使用非正规厂家生产的不合格钢筋：进厂钢筋或加工钢筋出现横向或纵向裂纹；钢筋弯曲后断裂；

◆ 桥梁、吊车梁等因低温脆性或疲劳损伤而断裂甚至倒塌

2）“偷工减料”，私自修改设计，减小构件截面，减少配筋量等，导致严重事故

3）“假冒伪劣”钢铁产品引发重大事故

4）其他原因：钢材严重锈蚀引发工程事故等。

2.2 质量保证措施：

1)设计、选材应满足设计规范和材料标准的要求。

2）材料采购：特别注意选择正规厂家生产的合格产品，不正规厂家生产的产品不太可能符合法规要求！

3)材料检验：应按照施工验收规范检查质量证明书、质量检验报告，必要时应抽样复检。

4）材料保存：应采取必要的防护措施，分类存放，避免混合、破损、污染、生锈等；

5）常识：施工现场钢筋简单识别：看钢筋上的字母和数字，如“4/PG/25”，这个是钢筋的基本信息，相当于我们的身份证信息。4代表HRB400，PG是生产厂家（萍乡钢铁）的汉语拼音缩写，直径为25mm。

参照国家标准GB1499.2-2007《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》

10 包装、标志和质量证明书

10.1 带肋钢筋的表面标记应符合下列规定。

10.1.1 带肋钢筋表面应轧制等级标记，也可按注册制造厂名称(或商标)和公称直径(毫米)顺序轧制。

10.1.2 钢筋牌号应用阿拉伯数字或阿拉伯数字加英文字母表示。HRB335、HRB400、HRB500分别用3、4、5表示，HRBF335、HRBF400、HRBF500分别用C3、C4、C5表示。厂名用汉语拼音首字母表示。公称直径（毫米）用阿拉伯数字表示。

10.1.3 公称直径不大于10mm的钢筋,可不做轧制标记,可采用挂牌方式。

10.1.4 标记应清晰、无歧义。标记的尺寸应由供货商根据钢筋直径适当规定。与标记相交的横肋可省略。

10.2 标有E(PS1)牌号的钢筋(如HRB400E、HRBF400E等)应在铭牌和质量证明书上清楚注明。

10.3 除上述规定外，钢筋的包装、标志及质量证明书还应符合GB/T 2101的有关规定。

3.新旧规格对比：

3.1 对比的重要性和必要性：一般规范每10年左右更新一次，技术人员在专业工作过程中需要学习和遵循几版规范，理论方法的提高、工作习惯的改变都需要一个过程，结合专业理论和个人工作经验，回顾历版规范的内容会有很大帮助。

1）要特别注意现行标准与以前（旧）标准的差异，避免错误使用。

2）对既有建筑进行改建加固时，需要了解原设计遵循的规范；

3）加深对现行标准的理解：所有现行标准都不是对于原标准的批判，而是在原标准的基础上进行部分改进，总体来说，两者基本一致，通过对新旧标准的对比，可以加深对新标准的理解。

4）关于不同版本规范中关于材料性能和选择规定变化的一些思考

a.材料品种大大增加，性能有很大提高，体现了经济发展和技术进步。

过去结构钢品种少，性能指标也很低，如基本为低碳钢，有少量低合金高钢，强度很低，性价比差；很多性价比差的钢材相继被淘汰，如2号钢、5号钢等。现行《混合标准》中已无HPB235钢筋，而以HPB300代替，标准提倡使用400~500MPa级钢筋作为纵向受力钢筋的主导，限制并计划逐步淘汰使用335MPa级钢筋；

b.对结构安全性、可靠性的要求大大提高。这可以反映在对抗震性能（伸长率等）的要求上。自2002年《混合结构建筑规范》（配合2001年《抗震规范》）开始，对钢筋的抗震性能做出了明确的规定。

c.关于冷加工（冷拔、冷拉、冷轧等）钢筋：热轧钢筋经冷加工后，可提高强度，节省材料。早期规范中列出了参数指标，但由于冷加工降低了延展性，容易发生脆性破坏，所以现行规范已取消了相关内容。

（无抗震要求的构件，如采用冷加工钢筋，特殊规格可另行协商）

5）可以看出，在材料应用方面，2000年之前各版本升级的变化都比较大，而2000年之后的几次版本升级变化相对较小。

3.2 钢材强度

1）TJ17-74 钢材标准许用应力（kg/cm2）第1组

2）GBJ17-88标准

3）GB50017-2003标准厚度≤16

4）GB50017-2017标准厚度≤16

5）钢材质量等级：早期规范将钢材分为A、B、特殊（ABC）三类。

A类：按力学性能供应的钢材，例如A3；

B类：按化学成分供应的钢，例如B3；。

特殊类（C类）：按机械性能和化学成分供应的钢材，例如C3；

现行标准将钢材从低到高分为A、B、C、D、E五个等级，具体分类条件可参考GB/T700和GB/T1591，选用原则（以Q235钢为例）如下表：

3.3钢筋强度

1）TJ10-74标准钢筋强度设计值（kg/cm2）

注：1）早期规范的计量单位为：荷载和内力单位为kg，截面积单位为cm2，应力和强度单位为kg/cm2

2）常用钢筋有5号钢筋，Rg为2800

2）GBJ10-89标准

3）GB50010-2002标准

4）GB50010-2010标准

5）GB50010-2010（2015年版）

4. 比较不同的标准：

4.1 必要性：不同标准的内容不同，但基本原则是相同的。特别是对质地相同或相似的材料进行比较是自然而不可避免的。对不同品种标准、不同版本标准的比较，可以起到“举一反三、举一反三”的作用，当然也可以加深对相关标准的理解和正确运用。

4.2焊接时钢种、钢号关系及焊条选用：

1）相似之处：

HPB235材质与Q235相同；与旧规范中A3或3号钢相同，采用E43x型焊条互焊；

HRB335材质与Q345相同；与老规范中的16Mn钢基本相同，采用E50x型焊条互焊；。

HPB235或Q235与HRB335或Q345焊接应采用E43x型焊条。

2）差异及原因分析：混凝土用HPB235钢筋已基本淘汰，但钢结构用Q235仍在广泛应用；HRB335即将淘汰，但钢结构用Q345仍在推广应用。

我个人的理解：对于大跨度、高层的钢结构，应该采用高强钢，受力合理，性价比高，效果明显。但是对于中小型工程，由于规范的结构要求，构件截面不能太小，特别是一些受压构件，有纵向弯曲问题，截面尺寸又要足够大，其强度往往得不到充分发挥，没有必要采用高强钢。再加上Q235、Q345的加工性能优于高强钢，所以Q235、Q345还是有发展空间的。

4.3关于质量等级：钢结构用钢材有明确的质量等级，而钢筋只有“牌号”，但材料标准对力学性能、化学成分也有要求，只要严格按照国家标准执行，材料质量是可以保证的。

4.4钢材的除锈、防腐、防火：

1）众所周知，钢材是一种理想的建筑材料，具有强度高、重量轻、节能环保等优点。但是，钢材也存在许多弱点，如果防腐处理不好，极易发生腐蚀（生锈），另外钢材的耐火性较差，必须采取有效的预防措施。钢结构用钢材的除锈防腐要求十分严格，重要结构要求喷砂除锈至Sa2.5级（且表面必须保持清洁干燥），并及时涂刷高性能防腐涂料，底漆、中漆、面漆各2遍，漆膜总厚度应符合规范要求，防腐效果好，使用寿命比以前的做法长得多。

典型的钢结构防腐：早先的简易房常常采用薄钢板屋面，但因为防腐质量难以保证，这种材料用2~3年就会生锈，很快报废。现在的轻钢结构屋面、墙面所采用的瓦楞钢板，都是在钢厂的流水线上卷成极薄的板材（小于1mm），再经浸镀（铝锌等）后再浸高性能的防腐涂料，干燥后卷成成品板，甚至在钢结构厂家现场冷轧（冷弯）成为瓦楞钢板。在加工过程中，防腐涂层能保持完整无损，防腐层使用寿命可达20年以上，比采用普通防腐材料和施工方法的效果高出几倍。而且外观整洁美观，效果非常好。

2）混凝土结构中的钢筋也应采取防锈措施。当锈蚀严重时，例如整个表面明显生锈时，必须除锈，但当只有部分轻微生锈时，则不需要处理。混凝土浇筑密实后，钢筋得到很好的保护（保护层厚度必须符合规范要求），比一般的防腐涂层效果好得多。但如果混凝土出现裂缝或处于腐蚀环境中，也应采取有效措施防止钢筋生锈。

3）关于防火：钢结构必须符合防火规范的要求。混凝土结构的耐火性能好得多，一般不需要采取严格的防火措施。

4.5钢材抗震性能要求：查阅《抗震规范》：

1）钢结构中的钢材：

a.钢材的屈服强度实测值与抗拉强度实测值之比不应大于0.85;

b.钢材应具有明显的屈服台阶，且伸长率不小于20%；

c.钢材应具有良好的焊接性和可接受的冲击韧性。

2）混凝土结构中的钢筋：

a’.钢筋抗拉强度实测值与屈服强度实测值之比不应小于1.25；

（钢筋屈服强度实测值与抗拉强度实测值之比不应大于0.80）；

b’.钢筋实测屈服强度与标准屈服强度值之比不应大于1.30

c’.钢筋在最大拉力作用下总伸长量的实测值不应小于9%

3）二者比较：a与a'基本相同，b与c'可比；c与b'可比（焊接性要求应该相同，有明显的屈服台阶，钢筋要求更明确）

4）关于“E钢筋”，参见《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002（2011年版）：

“带E的钢筋”通常被称为“抗震钢筋”。网上有一篇文章讲的是一个工程在竣工验收时遇到麻烦，因为设计说明中所选钢筋等级后面没有“E”。看规定，只要在设计说明所选钢筋等级后面加上“E”，《抗震规范》的相关要求就不用细化了，省去了很多文字，而且满足了抗震要求。

5、关于材料置换：应严格按照规定进行，除遵循“等强度置换”原则外，还应满足抗震等性能要求，不宜简单地答应甲方或施工单位的要求。

6.相关术语和习惯名称：

1）钢筋包括光圆钢筋（俗称圆钢）、带肋钢筋或异形钢筋（俗称螺纹钢筋）

一级钢筋（HPB235）是指热轧圆钢筋，为连续卷材，俗称盘条，直径6~10mm，建筑上常用于制作箍筋、楼板分布筋、墙体拉筋等。

二级钢筋（HRB335）、三级钢筋（HRB400）均为带肋钢筋，单根长度约9～12米，直径12～25毫米最为常见，用于梁、柱、剪力墙等构件。在荷载较大的构件中，也常用直径28～40毫米的钢筋。

同一物料的不同或相似名称：最后一个是按照现行标准的名称。

3号钢、A3（B3 C3）Q235a（b、c）；3号钢筋、A3钢筋、A3圆钢筋、l级钢筋、HPB235钢筋

16锰钢（16Mn）、Q345钢筋；16锰（16Mn）钢筋、16锰螺纹钢筋；二级钢筋、HRB335钢筋

2）现行规范中规定的术语、参数必须在正式场合、正式文件中使用，并应对照规范认真核对条款内容，防止出现错误。

3）有些习语可以在非正式场合和口语中使用。示例如下：

X级钢筋虽然可以理解，但不符合现行规范要求，容易引起歧义，设计文件中不宜使用。例如I级钢筋，即光圆钢筋，以前只有HPB235，但现在正在推广应用HPB300，与HPB235并存，容易混淆。

X级钢是一个完全错误的名字，新旧混凝土规范、钢结构规范中都没有这个名字，设计文件中也不允许出现！

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