钢材的种类繁多,在建筑工程中采用的是碳素结构钢、低合金高强度结构钢、优质碳素结构钢和高强钢丝钢索。

1)碳素结构钢

根据现行的国家标准《碳素结构钢》(GB700—2006)的规定,碳素结构钢的牌号由代表屈服点的字母Q、屈服点的数值、质量等级符号和脱氧方法符号4个部分按顺序组成。

碳素结构钢分为Q195、Q215、Q235、Q255和Q275共5种,屈服强度越大,其含碳量、强度和硬度越大,塑性越低。其中Q235在使用、加工和焊接方面的性能都比较好,是钢结构常用钢材之一。

质量等级分为A、B、C、D4级,由A到D表示质量由低到高。不同质量等级钢对化学成分和力学性能的要求不同。A级无冲击功规定,对冷弯试验只在需方有要求时才进行,其碳、锰、硅含量也可以不作为交货条件;B级、C级、D级分别要求保证20℃、0℃、-20℃时夏比V形缺口冲击功AKV不小于27J(纵向),都要求提供冷弯试验的合格保证,以及碳、锰、硅、硫和磷等含量的保证。

所有钢材交货时供方应提供屈服点、极限强度和伸长率等力学性能的保证。

按脱氧方法分,碳素钢可分为沸腾钢、镇静钢和特殊镇静钢,并分别用F、Z和TZ表示。对Q235,A、B级钢可以是Z或F,C级钢只能是Z,D级钢只能是TZ,Z和TZ可以省略不写。如Q235AF表示屈服强度为235N/mm2的A级沸腾钢;Q235C表示屈服强度为235N/mm2的C级镇静钢。

2)低合金高强度结构钢

低合金钢是在冶炼过程中添加一种或几种少量合金元素,其总量低于5%的钢材。低合金钢因含有合金元素而具有较高的强度。根据现行国家标准《低合金高强度结构钢》(GB/T 1591—2018)的规定,其牌号由代表屈服强度“屈”的汉语拼音首字母Q、规定的最小上屈服强度数值、交货状态代号,质量等级符号(B、C、D、E)4个部分组成,常用的低合金钢有Q355、Q390、Q420、Q460等。低合金钢交货时,供方应提供屈服强度、极限强度、伸长率和冷弯试验等力学性能保证,还要提供碳、锰、硅、硫、磷、钒、铝和铁等化学成分含量的保证。(www.daowen.com)

交货状态为热轧时,其代号AR或WAR可省略;交货状态为正火或正火轧制状态时,其代号均用N表示。如Q355ND,表示规定的最小上屈服强度为355MPa的、交货状态为正火或正火轧制的、质量等级为D级的低合金钢。

碳素结构钢和低合金钢都可以采取适当的热处理(如调质处理)以进一步提高其强度。例如用于制造高强度螺栓的45号优质碳素钢以及40硼(40B)、20锰钛硼(20MnTiB)就是通过调质处理提高强度的。

3)优质碳素结构钢

以不进行热处理或热处理(退火、正火或高温回火)状态交货,要求热处理状态交货的应在合同中注明,未注明者,按不进行热处理交货。如用于高强度螺栓的45号优质碳素结构钢需经热处理,强度较高,对塑性和韧性又无显著影响。

4)高强钢丝和钢索

悬索结构和斜张拉结构的钢索、桅杆结构的钢丝绳等通常都采用由高强钢丝组成的平行钢丝束、钢绞线和钢丝绳。高强钢丝是由优质碳素钢经过多次冷拔而成,分为光面钢丝和镀锌钢丝两种类型。钢丝强度的主要指标是抗拉强度,其值在1570～1700N/mm2的范围内,而屈服强度通常不作要求。根据国家有关标准,对钢丝的化学成分有严格要求,硫、磷的质量分数不得超过0.03%,铜的质量分数不超过0.2%,同时对铬、镍的含量也有控制要求。高强钢丝的伸长率较小,最低为4%,但高强钢丝(和钢索)却有一个不同于一般结构钢材的特点——松弛,即在保持长度不变的情况下所承受拉力随时间延长而略有降低。

平行钢丝束由7根、19根、37根或61根钢丝组成。钢丝束内各钢丝受力均匀,弹性模量接近一般受力钢材。