常用建筑钢材主要技术性能指标.docx
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常用建筑钢材主要技术性能指标
常用建筑钢材主要技术性能指标
一、碳素结构钢
碳素结构钢主要轧制成型材(圆、方、扁、工、槽、角等钢材)、异型型钢(轻轨、窗框钢、汽车轮轮辋钢等)和钢板,用于厂房、桥梁、船舶、建筑及工程结构。
这类钢材一般不需热处理即可直接使用。
碳素结构钢的力学、工艺性能及化学成分指标应符合表10-2、表10-3和表l0-4的规定。
表10-2碳素结构钢的力学性能
牌号
等级
拉伸试验
冲击试验
屈服点O"s(MPa)
抗拉强度
σs(MPa)
伸长率85(%)
温度(℃)
V型
冲击功(纵向)
(J)
钢材厚度(直径)(Flln3)
钢材厚度(直径)(mm)
≤16
16~40
40~60
60~100
1OO~150
>150
≤16
16~40
40~60
60~lOO
lOO~150
>150
≥
≥
≥
Q195
(195)
(185)
315——430
33
32
Q215
A
215
205
195
185
175
165
335~450
31
30
29
28
27
26
B
20
27
A
Q235
B
235
225
215
205
195
185
375,、—500
26
25
24
23
22
21
27
C
D
Q255
A
255
245
235
225
215
205
410~550
24
23
22
21
20
19
B
20
27
Q275
—
275
265
255
245
235
225
490~630
20
19
18
17
16
15
表10-3碳素结构钢的冷弯性能
牌号
试样方向
冷弯试验(B=2a,180°)
钢材厚度(直径)a(mm)
60
60~100
100~200
弯心直径d(mm)
Q195
纵
O
横
0.5a
0215
纵
0.5a
1.5a
2a
横
2a
2.5a
Q235
纵
2a
2.5a
横
2.5a
2.5a
3a
Q255
2a
3a
3.5a
Q275
3a
4a
4.5a
注:
B为试样宽度,a为钢材厚度(直径)。
表l0-4碳素结构钢化学成分
牌号
等级
化学成分(%)
C
Mn
Si
S
P
脱氧方法
≤
Q195
—
0.06~0.12
0.25~0.50
O.3
0.050
0.045
F,b,Z
Q2[5
A
0.09~0.15
0.25~0.55
0.3
0.050
o.045
F,b,Z
B
0.045
牌号
等级
化学成分(%)
L
Mn
Si
S
I’
脱钮方法
≤
Q235
A
0.14~0.20
0.30~0.70
0.3
0.050
0.045
F.b,Z
B
0.12~0.20
0.30~0.70
0.045
C
≤0.18
0.34~0.80
0.040
0.040
Z
D
≤0.17
0.035
0.035
TZ
Q255
A
0.18~0.28
0.47~0.70
0.3
0.050
0.045
F.b.Z
B
0.045
Q75
0.28~0.38
0.50~0.80
O.35
0.050
0.045
Z
二、常用建筑钢筋
按生产工艺、性能和用途的不同,常用建筑钢筋可分为热轧光面圆钢筋、热轧带肋钢筋、低碳热轧网缸条钢筋、冷拉钢筋、热处理钢筋等。
1.热轧光向圆钢筋
经热轧成型并自然冷却的成品为表面光圆的钢筋(见图10-1),称为热轧光面圆钢筋。
按其供应方式又可分为热轧直条光圆钢筋(直径为8~20mm)和热轧圆盘条钢筋(直径为5.5~14mm)。
图10-1光圆钢筋截面形态
I级钢筋足用Q235号钢轧制而成,是低强度钢筋,蝮性好,伸长率大,便于弯折成型,焊接性好,广泛用于普通钢筋t昆凝土构件中。
圆钢盘条可用作中小型构件的受力筋或构造筋,还可加工成冷拔低碳钢丝及冷轧钢筋等。
(I)钢筋混凝土用热轧光面圆钢筋
钢筋混凝土用热轧光面圆钢筋的力学、工艺性能见表10-5,牌号及化学成分见表10-6。
表10-5钢筋混凝土用热轧光面圆钢筋力学工艺性能
表断形状
钢筋级别
强度等级代号
牌号
公称直径(mm)
屈服点(MPa)
抗拉强度d(MPa)
5(%)
冷弯(d为弯心直径,a为钢筋直径)
光圆
I
R235
Q235
8~20
≥235
≥370
≥25
180°,d=a
表10-6钢筋混凝土用热轧光面圆钢筋牌号及化学成分
表面形状
钢筋级别
强度等级代弓
牌号
化学成分(%)
C
Si
Mn
P
S
光圆
I
R235
Q235
0.14~0.22
O.12~O.30
O.30~O.65
≤0.045
≤0.050
(2)低碳热轧圆盘条(GH701-97)
盘条钢筋是成卷盘状供应的热轧钢筋。
盘条公称直径为5.5、6.0、6.5、7.0、8.0、9.0、10.0.0、12.0、13.0、14.0mm等。
盘条可分为供拉丝用及供建筑和其他用途的盘条。
供拉丝用的盘条代号为I。
,供建筑和其他用途的盘条代号为J。
供拉丝用盘条力学性能和冷弯性能见表10-7,供建筑包装等用途的盘条力学性能及冷弯性能应符合表10-8的规定。
表10-7供拉丝用盘条力学性能和冷弯性能
牌号
力学性能
冷弯试验(180)
(d为弯心直径,a为试样直径)
抗拉强度σb(MPa)
伸长率δ10(%)
Q195
≥390
≥30
D=0
Q215
≥420
≥28
D=0
Q235
≥490
≥23
d=O.5a
表10-8供建筑包装等用途的盘条力学性能及冷弯性能
牌号
力学性能
冷弯试验(180)
(d为弯心直径,a为试样直径)
屈服点(MPa)
抗拉强度σb(MPa)
伸长率δ10(%)
Q215
≥215
≥375
≥27
d=0
Q235
≥235
≥410
≥23
D=O.5a
2.热轧带肋钢筋
热轧带肋钢筋是表面常带有两条纵肋并沿长度方向均匀分布有横肋的钢筋,直径8~50mm。
热轧带肋钢筋按轧制外形可分为月牙肋钢筋和等高肋钢筋(见图10-2和图10-3),按轧制方法又分为热轧月牙肋钢筋和余热处理月牙肋钢筋。
图10-2月牙肋钢筋表面及截面形状
图10-3等高肋钢筋表面及截面形状
表l0-8为热轧钢筋的公称截面面积与公称质量对照表。
表l0-8公称截面面积与公称质量对照表
公称直径(mm)
公称横截面面积(mm2)
公称质量(kg/m)
公称直径(mm)
公称横截面面积(mm2)
公称质量
(kg/m)
8
50.27
0.395
22
380.1
2.98
10
78.54
0.617
25
490.9
3.85
12
113.1
O.888
28
615.8
4.83
14
153.9
1.2l
32
804.2
6.31
16
201.1
1.58
36
1018
7.99
18
254.5
2.00
40
1257
9.87
20
314.2
2.47
50
1964
15.42
热轧j蒂肋钢筋按力学性能分为Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级。
各级别钢筋的表面形状、强度等级、公称直径及其力学性能、冷弯性能见表10-9。
热轧带肋钢筋的牌号及化学成分见表10-10。
表10-9钢筋混凝土用热轧带肋钢筋力学工艺性能(GB1499)
表面形状
钢筋级别
牌号
公称直径(mm)
屈服点(MPa)
抗扎强度(MPa)
伸长率s(%)
冷弯(d为弯心直径,a为钢筋直径)
月牙肋
Ⅱ
HRB335
6~25
≥335
≥490
≥16
180°d=3a
28~50
180°d4a
Ⅲ
HRB400
6~25
≥400
≥570
≥14
180°d=4a
28~50
180°d=5a
IV
HRB500
6~25
≥500
≥630
≥12
180°d=6a
28~50
180°d=7a
表l0-10热轧钢筋牌号及化学成分
牌号
化学成分(%)
C
si
Mn
P
S
HRB335
≤0.25
≤0.80
≤1.60
≤0.045
≤O.045
HKl3400
≤0.25
≤0.80
≤1.60
≤0.045
≤0.045
HRB500
≤0.25
≤0.80
≤1.60
≤0.045
≤0.045
Ⅱ级、Ⅲ级钢筋用普通低合金镇静钢或半镇静钢轧制而成,强度较高,塑性较好,焊接性能也较稳定。
由于其外表是带肋的,与混凝土之间握裹力较高,主要用于大中型结构构件的受力筋,也可用作建筑结构的预应力钢筋。
Ⅳ级钢筋用中碳低合金镇静钢轧制,除硅、锰作为合金强化元素外,还加入了钒、钛、铝等作为合金强化元素,在提高强度的同时,还保证了钢材的塑性和韧性。
由于是带肋钢筋,强度高,综合性能较好,在建筑工程中经过冷拉后,在大型钢筋混凝土结构中用作预应力钢筋。
Ⅳ级钢筋的含碳量较高,对焊时应采用适宜的焊接方法,防止钢筋出现脆性断裂。
3.冷拉钢筋
钢筋在经过冷拉并产生一定的塑性变形后,其屈服强度、硬度提高,而塑性和韧性有所降低,这种现象称为冷加工硬化。
在常温下对热轧钢筋进行强力拉伸,使之超过屈服强度,然后卸去荷载的加工方法,称为钢筋冷拉。
冷拉钢筋的强度、硬度和脆性会随放置时间而增长,这种现象称为冷加工时效。
钢筋经过冷拉和时效过程,屈服点可提高20%~30%,可以节约钢材10%~20%,但钢筋的伸长率有所下降,塑性和韧性也随之下降。
为了不使冷拉钢筋出现脆性过大的现象,需严格控制冷拉率和冷拉应力。
(1)冷拉钢筋规定的力学、工艺性能
表l0-ll冷拉钢筋的力学、工艺性能
钢筋级别
铡筋“径
埔服强度
抗拉强度
伸长率
冷弯
(mm)
(N/mm2)
(N/mm2)
δ10(%)
弯曲角度
弯曲直径
I级
≤12
≥280
≥370
≥11
180°
3d
Ⅱ级
≤25
≥450
≥510
≥10
90°
3d
28~40
≥430
≥490
≥10
90°
4d
Ⅲ级
8~40
≥500
≥570
≥8
90°
5d
Ⅳ级
10~28
≥835
≥835
≥6
90°
5d
注:
(1)d为钢筋苴径(mm);
(2)表面冷拉钢筋的屈服强度值,系现行国家标准《混凝土结构没汁规范》冷拉钢筋的强度标准值;
(3)钢筋n径大于25mm的冷拉Ⅲ、Ⅳ级钢筋,冷弯弯曲A径臆增加ld;
(4)表示试件伸长率(试件标距长L0=10d0)。
冷拉l级钢筋适用于普通钢筋混凝土结构中的受拉钢筋;冷拉Ⅱ、Ⅲ、IV级钢筋可用作预应力钢筋混凝土结构的预应力钢筋。
但对承受冲击和振动荷载的结构及吊钩等不允许使用冷拉钢筋。
(2)冷拉钢筋冷拉控制应力及最大冷拉率
①钢筋的冷拉可采用控制应力或控制冷拉率的方法。
,对不能分清炉批号的热轧钢筋,不廊采川控制冷拉率的方法。
,
②当采t}_}=I控制应力方法冷拉钢筋时,其冷拉控制应力下的最大冷拉率,应符合表l0-12的规定,冷拉时应检查钢筋的冷拉率。
当超过表l0-12的规定时,应进行力学性能检验。
表10-12冷拉控制应力及最大冷拉率
钢筋级别
钢筋直径(mm)
冷托挖制应力(N/mm2)
最大冷拉率(%)
Ⅰ级
≤12
280
10.0
Ⅱ级
≤25
450
5.5
28~40
430
Ⅲ级
8~40
500
5.0
Ⅳ级
10~28
700
4.0
③测定冷拉率时钢筋的冷拉应力与验收要求。
当采用控制冷拉率方法冷拉钢筋时,冷拉率必须由试验确定。
测定同炉批钢筋冷拉率,其试样不少于4个,并取其平均值作为该批钢筋实际采用的冷拉率。
测定冷拉率时钢筋的冷拉应力,应符合表10-13的规定。
表10-13测定冷拉率时钢筋的冷拉应力
钢筋级别
钢筋直径(mm)
冷拉应力(N/mm2)
I级
≤12
310
Ⅱ级
≤25
480
28~40
460
Ⅲ级
8~40
530
fv级
lO~28
730
注:
(1)当钢筋平均冷拉率低于1%时,仍应按1%进行冷拉。
(2)钢筋的冷拉速度不肖过快,待拉到规定的控制应力(或冷拉率)后须稍停,然后再放松。
冷拉多根连接的钢筋,冷拉率可按总长计,但冷拉后每根钢筋的冷拉率应符合表11—4一12的规定。
当采用控制应力方法冷拉钢筋时,对使用的测力计应经常维护,定期校验。
(3)冷拉钢筋的检查验收
①应分批进行验收,每批由不大于20t的同级别、同直径冷拉钢筋组成。
②钢筋表面不得有裂纹和局部缩颈。
当用作预应力筋时,应逐根检查。
③从每批冷拉钢筋中抽取两根钢筋,每根取两个试样分别进行拉力和冷弯试验。
当有一项试验结果不符合表l0-11的规定时,应另取双倍数量的试样重做各项试验。
当仍有一个试样不合格时,视该批冷拉钢筋为不合格品。
注:
①计算冷拉钢筋的屈服强度和抗拉强度时,应采用冷拉前的截面而积;
②托力试验包括埘服强度、抗拉强度和伸长率三个指标。
4.热处理钢筋
热处理钢筋是由普通热轧中碳低合金钢筋经淬火和回火的调质热处理制成的。
这种钢筋具有高强度、高韧性和高粘结力等优点,特别适用于预应力钢筋混凝土构件的配筋。
但其对应力腐蚀及缺陷的敏感性强。
热处理钢筋代号为RBl50,公称直径有6、8.2、10mm三种,力学性能应符合表10-14的要求。
表10-14热处理钢筋力学性能
公称直径(mm)
牌号
屈服强度口σ0.2(Mpa)
抗拉强度σb(MPa)
伸长率δ10(%)
6
40Si2Mn
8.2
48Si2Mn
≥1325
≥1470
≥6
10
45Si2Cr
三、钢丝与钢绞线
1.冷拔低碳钢丝
冷拔低碳钢丝是用直径6~10mm的钢筋,在拔丝机上以强力拉拔的方式通过一定孔径的拔丝模孔,将原钢筋冷拔成比原直径小的钢丝。
由于钢筋在冷拔过程中既受拉力又受侧面的挤压力,因此,经过冷拔后的钢丝强度大幅度提高,而塑性显著降低。
它不显示屈服阶段,已属硬钢类钢丝。
冷拔钢丝按强度可分为甲级和乙级。
甲级钢丝是用Q235号钢拉拔而成,主要用于生产中小型预应力构件。
由于其强度高,可自行加工拔制,成本低,所以发展较快。
乙级钢丝主要
用于焊接骨架、焊接网,以及用作箍筋和构造钢筋等。
冷拔低碳钢丝应逐盘检查外观,钢丝表面不得有裂纹和机械损伤。
甲级钢丝的机械性能应逐盘检查,乙级钢丝的机械性能可分批抽样检查。
冷拔钢丝由于经过反复拉拔,强度明显提高,但脆性也随之增加。
冷拔钢丝的性能受原材料和工艺影响很大,常有强度和塑性离散性较大的情况,使用时应加以注意。
表10-15为冷拔低碳钢丝的机械性能。
表10-15冷拔低碳钢丝力学性能
钢丝级别
直径
(mm)
抗拉强度(MPa)
伸长率
180。
反复弯曲
I组
Ⅱ组
δ100(%)
(次数)
甲级
5
650
600
2.5
4
4
700
650
4
乙级
3~5
550
2.0
4
注:
(1)甲级钢丝应采用级热轧钢筋标准的圆盘条拔制;
(2)预应力冷拔低碳钢丝经机械凋直后,抗拉强度标准值降低50MPa。
2.预应力混凝土用钢丝
预应力混凝土用钢丝简称预应力钢丝,是以优质碳素结构钢盘条为原料,以淬火索氏体化、酸洗、冷拉制成的用作预应力混凝土骨架的钢丝。
钢丝的抗拉强度比热轧建筑用圆钢、螺纹钢材高l~2倍,在构件中采用预应力钢丝可收到节省钢材、减少构件截面和节省混凝土的效果,主要用作桥梁、吊车梁、电杆、管桩、楼板、轨枕、大口径管道等预应力混凝土构件中的预应力钢筋。
(1)分类及代号
预应力钢丝分类代号为:
冷拉钢丝——RCD;
消除应力钢丝——S;
消除应力刻痕钢丝——SRE;
消除应力螺旋肋钢丝——SH。
(2)力学性能
冷拉钢丝力学性能应符合表10-16的规定。
表10-16冷拉钢丝力学性能
公称直径
抗拉强度
规定非比例伸长应力
伸长率δ(%)
弯曲次数
(mm)
σb(MPa)
σp(MPa)
(L0=100mm)
次数
弯曲半径R(mm)
3.0
≥1470
≥1100
≥2
≥4
7.5
≥l570
≥1180
4.0
≥1670
≥1250
≥3
≥4
10
≥1470
≥1100
5.0
≥1570
≥1180
≥3
≥5
15
≥1670
≥1250
注:
(1)屈服强度σp0.2值不小于公称抗拉强度的75%;
(2)表面3.0mm的弯曲试验,供需双方也可按弯曲半径R=10mm进行,但弯曲次数不少于9次。
消除应力钢丝力学性能应符合表10-17的规定。
表10-17消除应力钢丝力学性能
注:
(1)f级松弛即普通松弛,Ⅱ级松弛即低松弛,它们分别适用于所有钢丝。
(2)屈服强度σp0.2值不小于公称抗拉强度的85%。
(3)表中伸长率推荐采用L0=200mm、最大负荷下的伸长率,其值不小于3.5%。
除非生产厂另行说明,弹性模量为(205±10)GPa,但不作为交货条件。
消除应力刻痕钢丝、消除应力螺旋肋钢丝力学性能应符合表10-18的规定。
表l0-18刻痕钢丝力学性能
注:
屈服强度σp0.2值小于公称抗托强度的85%。
3.冷拔低碳钢丝
冷拔低碳钢丝分为甲、乙两级。
甲级钢丝主要用于预应力混凝土筋;乙级钢丝主要用于焊接网、焊接骨架、箍筋和构造钢筋。
甲级冷拔低碳钢丝应采用符合r级热轧钢筋标准的圆盘条拔制。
冷拔低碳钢丝的力学性能应符合表l0-19的规定。
表l0-19冷拔低碳钢丝的力学
项次
L
2
钢丝级别
甲级
乙级
钢丝直径(n1In)
4
5
3~5
抗拉强度
『组
≥700
≥650
≥550
(MPa)
Ⅱ组
≥650
≥600
伸长率(%)(标距100nlnl)
≥2.5
≥3.0
≥2.0
反复弯曲(180°)次数
≥4
4.预应力混凝土用钢绞线
预应力混凝土用钢绞线简称预应力钢绞线。
钢胶线按左捻制成并经回火处理消除内应力。
与使用的钢筋混凝土其他配筋材料相比,它具有强度高、柔性好、质量稳定、成盘供应不需接头等优点,适于作大型建筑、公路或铁路桥梁、吊车梁等大跨高预应力混凝土构件的预应力钢筋。
(1)分类及代号
预应力钢绞线按捻制结构分为用两根钢丝捻制的钢绞线(1×2)、用三根钢丝捻制的钢绞线(1×3)和用七根钢丝捻制的钢绞线(1×7)。
预应力钢绞线按其应力松弛性能分为I级松弛和Ⅱ级松弛钢绞线。
(2)预应力混凝土用钢绞线力学性能
预应力混凝土用钢绞线力学性能应符合表10-20的规定。
表10-20预应力混凝土用钢绞线力学性能
钢绞线
结构
钢绞线公称A径
(mm)
强度等级
(MPa)
整根钢绞线的最大负荷
(kN)
屈服负荷
(kN)
伸长率
(%)
1000h松弛值(%)
I级松弛
Il级松弛
初始负荷
70%公称最大负荷
80%公称最大负荷
70%公称最大负荷
80%公称最大负付
1×2
10.00
1720
≥67.9
≥57.7
12.00
≥97.9
≥83.2
1×3
1O.80
≥102
≥86.7
12.90
≥147
≥125
L×7
标
准
型
9.50
1860
≥102
≥86.6
11.10
1860
≥138
≥117
≥3.5
≤8.0
≤12
≤2.5
≤4.5
12.70
1860
≥184
≥156
15.20
1720
≥239
≥203
1860
≥259
≥220
模拔
型
12.70
1860
≥209
≥178
15.20
1820
≥300
≥255
注:
(1)I级松弛即普通松弛,II级松弛即低松弛,它们分别适用于所有的钢绞线;
(2)屈服负荷不小于整根钢绞线公称最大负荷的85%。
5.ATSMA416规定的钢绞线力学性能
断裂强度——成品钢绞线的断裂强度应符合表10-2l规定要求。
表10-2l钢绞线的的断裂强度
级别
钢绞线公称直径[英寸(mm)]
钢绞线断裂强度[千磅(kN)]
钢绞线公称金属面积[英寸(mm)]
钢绞线的公称质虽
[磅/1000英尺
(k/1000m)]
0.250(6.35)
9000(40.0)
0.036(23.22)
122(182)
O.313(7.94)
14500(64.5)
0.058(37.42)
197(294)
250
0.375(9.53)
20000(89.0)
0.080(51.61)
272(405)
0.438(11.1J)
27000(120.1)
0.108(69.68)
367(548)
O.500(12.70)
36000(160.1)
0.144(92.90)
490(730)
0.600(15.24)
54000(240.2)
0.216(139.35)
737(1094)
0.375(9.53)
23000(102.3)
0.085(54.84)
290(432)
270
0.438(11.11)
31.000(137.9)
0.115(74.19)
390(582)
0.500(12.70)
41.300(183.7)
0.153(98.71)
520(775)
0.600(15.24)
58600(260.
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