7.3.1　钢结构用钢

1.碳素结构钢

（1）碳素结构钢的牌号及其表示方法。国标GB700—88《碳素结构钢》中规定，牌号由代表屈服点的字母、屈服点数值、质量等级符号、脱氧程度等4部分按顺序组成。其中以“Q（钢材屈服点的“屈”字汉语拼音的首位字母）”代表屈服点；屈服点数值共分195MPa、215MPa、235MPa、255MPa和275MPa5种；质量等级为4级，分别用A、B、C、D表示；脱氧程度以F表示沸腾钢、b表示半镇静钢、Z、TZ表示镇静钢和特殊镇静钢，Z和TZ在钢的牌号中予以省略。例如：质量等级分为C级和D级的Q235钢，其牌号表示为Q235CZ和Q235DTZ，可以省略为Q235C和Q235D。

（2）碳素结构钢的技术要求。碳素结构钢的技术要求包括化学成分、力学性能、冶炼方法、交货状态及表面质量等5个方面。

1）碳素结构钢的牌号和化学成分（熔炼分析）应符合表7.1的规定。

2）碳素结构钢力学性能应符合表7.2的规定。

3）碳素结构钢冷弯性能指标符合表7.3的规定。

表7.1　碳素结构钢牌号、等级、化学成分（GB700—1988）

（3）碳素结构钢的特性与选用。碳素结构钢分为5个牌号，每个牌号又分为不同的质量等级。牌号数值越大，含碳量越高，其强度、硬度越高，但塑性、韧性越低；质量等级根据硫、磷含量分为低的D、C、B、A级钢，D、C级钢的质量优于B、A级钢。脱氧程度充分的钢质量好。Q195、Q215号钢强度低，塑性和韧性较好，易于冷加工，常用作钢钉，铆钉、螺栓及铁丝等；Q215钢强度低、塑性大、受力产生变形大，经冷加工后可代替Q235钢使用。Q235钢的强度、韧性和塑性以及可加工性能好，能满足一般钢结构和钢筋混凝土结构要求；且冶炼方便、成本较低，应用较广泛。Q255、Q275号钢强度较高，但塑性、韧性和可焊性较差，不易焊接和冷加工，可用于制作螺栓配件、有时轧成带肋钢筋用于混凝土以及钢结构构件。

表7.2　碳素结构钢力学性能牌号、等级指标（GB700—1988）

表7.3　碳素结构钢的冷弯性能指标（GB700—1988）

2.低合金高强度结构钢

为了改善钢的力学性能和工艺性能，或为了得到某种特殊的理化性能，在炼钢时有意识的加入一定量的一种或几种合金元素，所得的钢叫合金钢。合金钢具有强度高、塑性和低温冲击韧性好、耐腐蚀等特点，所加的元素主要有锰、硅、钒、钛、铌、铬、镍及稀土元素。

低合金高强度结构钢是在碳素钢的基础上，添加总量小于5%的一种或几种合金元素的一种结构钢，其目的是为了钢的屈服强度、抗拉强度、耐磨性、耐蚀性及耐低温性能等。因此，它是综合性较为理想的钢材。

（1）低合金高强度结构钢的牌号表示法。国家标准GB1591—1994《低合金高强度结构钢》及GB221—2000《钢铁产品牌号表示方法》规定，低合金高强度合金钢分5个牌号。其牌号表示由3部分组成：屈服点字母“Q”；屈服点数值有295MPa、345MPa、390MPa、420MPa、460MPa，质量等级为A、B、C、D、E5级。例如：Q345C，Q390D。

（2）低合金高强度结构钢的技术要求。

1）牌号和化学成分（熔炼分析）应符合表7.4规定。

2）低合金高强度结构钢的拉伸、冷弯的冲击试验指标，按钢材厚度或直径不同，其技术要求见表7.5。

3）低合金高强度结构钢的性能与应用。

由于合金元素的强化作用，使低合金结构钢不但具有较高的强度，且具有较好的塑性、韧性和可焊性。Q345钢的综合性能较好，是钢结构的常用钢号。Q390也是推荐使用的钢号。

表7.4　低合金高强度结构钢化学成分（熔炼分析）（GB—1591—1994）

表7.5　低合金高强度结构钢的力学性能（GB1591—1994）

与碳素结构钢Q235相比，低合金高强度结构钢Q345的强度和承载力更高，并具有良好的承受动荷载和耐疲劳性能，但价格稍高。用低合金高强度结构钢代替碳素结构钢Q235可节省钢材15%～25%，并减轻结构的自重。低合金高强度结构钢比碳素结构钢强度高，塑性和韧性好，而且抗冲击、耐低温、耐腐蚀能力强，并且质量稳定。在钢结构中，常采用低合金高强度结构钢轧制的型钢、钢板和钢管来建造桥梁、高层建筑及大跨度钢结构建筑。

7.3.2　钢筋混凝土用钢(www.daowen.com)

钢筋是建筑工程中用量最大的钢材品种之一，按钢筋生产的方法一般分为热轧钢筋、冷拉钢筋和热处理钢筋等。

1.热轧钢筋

（1）热轧钢筋的分类在一般钢筋混凝土结构中大量使用的钢筋为热轧钢筋。混凝土结构用热轧钢筋应有较高的强度，具有一定的塑性、韧性、冷弯和可焊性。热轧钢筋主要有用Q235轧制的光圆钢筋和用合金钢轧制的带肋钢筋两类。

1）热轧光圆钢筋。经热轧成型并自然冷却的成品，其横截面为圆形，且表面光滑的钢筋混凝土配筋用钢材，称为热轧光圆钢筋，用HPB表示，H表示热轧，P表示光圆，B表示钢筋。热轧光圆钢筋强度等级只有Ⅰ级，就是用碳素钢Q235—B轧制的HPB235，热轧光圆钢筋的力学性能和工艺性能见表7.6。热轧光圆钢筋的公称直径为8mm、10mm、12mm、16mm、20mm。按直条钢筋交货时，其通常长度为3.5～12m。热轧光圆钢筋的冷弯实验时受弯曲部位表面不得产生裂纹。

2）热轧带肋钢筋。螺纹钢是热轧带肋钢筋的俗称。热轧带肋钢筋是低合金结构钢经热轧成型并自然冷却的横截面为圆形的，且表面通常带有两条纵肋和沿长度方向均匀分布的横肋的钢筋，称为热轧带肋钢筋。热轧带肋钢筋的牌号由HRB和牌号的屈服点最小值构成。热轧带肋钢筋分为HRB335、HRB400、HRB5003个牌号，H表示热轧，R表示带肋，B表示钢筋。HRB335为Ⅱ级钢筋，HRB400为Ⅲ级钢筋，HRB500为Ⅳ级钢筋。热轧带肋钢筋的公称直径为8mm、10mm、12mm、16mm、20mm、25mm、32mm、40mm、50mm。热轧带肋钢筋通常按定尺长度交货，具体交货长度应在合同中注明，其长度允许偏差不得大于＋50mm。

（2）热轧钢筋的技术标准。热轧带肋钢筋的力学性能和工艺性能标准见表7.6的规定。

表7.6　热轧带肋钢筋的力学性能和工艺性能（GB13013—1991）（GB1499—1998）

（3）热轧钢筋的选用。热轧光圆钢筋HPB235强度较低，但塑性及焊接性能好，便于冷加工，主要用于普通混凝土结构的受力筋和普通混凝土结构的构造筋。HRB335、HRB400级钢筋是用普通质量低合金钢轧制的，适合用作非预应力钢筋和预应力钢筋；HRB500级钢筋是用优质合金钢轧制的，强度高，质量好，适宜用作预应力钢筋。热轧钢筋除Ⅰ级是光圆钢筋，其余为月牙肋或等高肋钢筋，粗糙的表面可提高混凝土与钢筋之间的握裹力。

2.热处理钢筋

热处理是指在钢筋加工后期按一定规则加热、保温和冷却，以改变其组织，从而获得需要性能的一种工艺过程。热处理钢筋质量较高，但同时成本也高。热处理还可利用热轧钢筋轧钢后的余热对钢筋进行热处理，可以节约热处理成本，是新型的钢筋热处理工艺。

热处理钢筋是钢厂将热轧的带肋钢筋（中碳低合金钢）经淬火和高温回火调质处理而成的。公称直径有6mm、8.2mm、10mm，牌号有40Si2Mn、48Si2Mn、45Si2Cr，热处理钢筋的化学成分见表7.7。其特点是强度提高很多，而塑性降低不大，综合性能比较好。表7.8为国标GB4463—1984规定的力学指标。热处理钢筋具有强度高、制作方便、质量稳定、锚固性好、节省钢材等优点，可以代替高强钢丝，也可用于预应力混凝土梁、板结构及吊车梁等。

表7.7　热处理钢筋的化学成分（GB4463—1984）

表7.8　预应力混凝土用热处理钢筋的力学性能（GB4463—1984）

3.冷加工钢筋

在常温下对钢筋进行机械加工（冷拉、冷拔、冷轧），使其产生塑性变形，从而达到提高强度（屈服点）、节约钢材的目的。冷加工后的钢筋，其材料性能有了很大的变化，主要表现在强度得到提高，而钢筋的塑性却大幅度地降低。冷加工前后的钢筋截面和形状变化越大，则冷加工钢筋性能变化的程度越大。

（1）冷拉钢筋。将Ⅰ～Ⅳ级热轧钢筋，在常温下拉伸至超过屈服点的某一应力，然后卸荷，即制成了冷拉钢筋。冷拉可使屈服点提高17%～27%，钢筋变脆、屈服阶段变短，伸长率降低，冷拉时效后强度略有提高。生产中可将冷拉、除锈、调直、切断合并为一道工序，这样简化了流程，提高了效率；冷拉既可以节约钢材，又可以制成预应力钢筋，增加了品种规格，设备简单，易于操作，冷拉是钢筋冷加工的常用方法之一。冷拉钢筋的力学性能见表7.9。

表7.9　冷拉钢筋的力学性能（GB50204—2002）

图7.6　冷拔钢丝示意图

（2）冷拔低碳钢丝。冷拔低碳钢丝是将直径为6.5～8mm的Q235（或Q215）圆盘条通过截面小于钢筋截面的钨合金拔丝模而制成。冷拔钢丝不仅受拉，同时还将受到挤压作用，如图7.6所示。经受一次或多次的拔制而得的钢丝，其屈服强度可提高40%～60%，且已失去了低碳钢的性质，变得硬脆，属硬钢类钢丝，国标GB50204—92《混凝土结构工程施工及验收规范》规定，冷拔低碳钢丝按力学强度可分为两级：甲级钢丝主要用于预应力筋，乙级用于焊接网和骨架等构造筋。由于甲级钢丝主要用于预应力筋，为稳定其质量，规范规定采用HPB235（Ⅰ级）热轧光圆钢筋的圆盘条拔制。冷拔低碳钢丝的机械性能一般含抗拉强度、伸长率和反复弯曲次数等指标。抗拉强度是确定设计强度取值的依据。用强度较稳定的原材料可以提高冷拔丝的质量，一般有60%的钢丝可满足规范规定的冷拔低碳钢丝的标准，另约40%的钢丝质量可能低于规范标准。因此，加工拔制HPB235钢丝时，必须加强原材料的管理，做到按钢厂、牌号和直径分别堆放使用，加强进场材料的复检。对外观要求分批抽样，表面不准锈蚀、油污、伤痕、皂渍、裂纹等，逐盘检查其力学、工艺性质并符合表7.10的规定。凡伸长率不合格者，不准用于预应力混凝土构件中，可以用性能更好的冷轧带肋钢筋及冷轧扭钢筋作替代产品。

表7.10　冷拔低碳钢丝的力学性能（GB50204—92）

（3）冷轧带肋钢筋。冷轧带肋钢筋是指采用普通低碳钢、优质碳素钢或低合金钢热轧圆盘条为母材，经冷轧减径后在其表面冷轧成具有三面或二面月牙形横肋的钢筋。冷轧带肋钢筋的牌号由CRB和钢筋的抗拉强度最小值构成。C、R、B分别为冷轧、带肋、钢筋。GB13788—2000将冷轧带肋钢筋分为CRB550、CRB650、CRB800、CRB970、CRB11705个牌号。CRB550钢筋的公称直径范围为4～12mm。CRB650及以上牌号的公称直径为4mm、5mm、6mm。CRB550钢筋宜用作钢筋混凝土结构中的受力钢筋、钢筋焊接网、箍筋、构造钢筋以及预应力混凝土结构中的非预应力钢筋。CRB650、CRB800、CRB970和CRB1170钢筋宜用作预应力混凝土结构的预应力主筋。冷轧带肋钢筋具有强度高、塑性好、与混凝土的握裹力强等优点，同时成本较低，又克服了冷拉、冷拔钢筋握裹力低的缺点，因此冷轧带肋钢筋适用于中、小型预应力混凝土结构和普通混凝土结构。

（4）预应力钢筋混凝土用钢丝和钢绞线。预应力钢筋混凝土用钢丝和钢绞线是钢厂用优质碳素结构钢经冷加工、再回火、冷轧或绞捻等加工而成的专用产品，也称为优质碳素钢丝及钢绞线。钢绞线是由7根钢丝经绞捻热处理制成的，国标GB5224—85规定，钢绞线直径为9～15mm，破坏荷载达220kN，屈服荷载可达185kN。国标GB5223—2002规定，预应力混凝土用钢丝按加工状态分为：冷拉钢丝（代号为WCD）、消除应力钢丝两种。消除应力钢丝按外形分为光面钢丝、螺旋肋钢丝、刻痕钢丝。现行国家标准GB／T5223—2002《预应力混凝土用钢丝》中的光面钢丝、螺旋肋钢丝、刻痕钢丝主要用于钢筋混凝土结构及预应力混凝土结构中的预应力钢丝。钢丝和钢绞线均具有强度高、塑性好，使用时不需要接头等优点，尤其适用于需要曲线配筋的预应力混凝土结构、大跨度或重荷载的屋架等。