高性能钢材在钢结构工程中的应用与展望.pdf

1 高性能钢材在钢结构工程中的应用与展望高性能钢材在钢结构工程中的应用与展望 中国钢结构协会中国钢结构协会 柴柴 昶昶 中冶东方工程技术公司中冶东方工程技术公司 刘迎春刘迎春 摘摘 要要 本文综述了近年来我国钢结构工程中应用高性能钢材的概况。 中国钢产 量连续十年居世界首位，2007 年产量已超达 4.8 亿吨，并有 7 个钢种系列、36 个钢材品种可供土木建筑工程应用。 加之技术政策的调整与建设规模市场迅速发 展，大大促进了钢结构工程的发展与进步，目前钢结构工程的年用钢量已超过 3000 万吨，并提前实现了所用钢材的国产化目标。而“鸟巢” 、 “水立方”等一大批极 具特色的与技术难度的现代钢结构工程的建成， 标志着中国钢结构工程技术水平 已达到了国际先进水平与领先水平。这一重大进步也包含了高性能钢材的应用。 钢结构工程技术的发展对钢结构性能提出了更高更新的要求， 促进了高性能钢材 的研发与应用，目前国内已可生产高强度、高延性钢、高强度 Z 向性能钢、高 强度耐候钢、高强度耐火钢、高性能控轧（TMCP）钢等高性能钢材，并均有重 点工程应用的实例。在钢结构工程中，应用高性能钢材可促进科技进步，同时还 可带来显著的社会效益，也是现代钢结构工程发展与进步的必然趋势。既有着良 好的应用前景，也需要作更多的深化工作。建议有关单位统一规划组织有关高性 能钢材系列产品的研发与设计应用的研究，并编制相应的应用技术规程，指导工 程的应用，作到优材优用，合理用材。 关键词关键词 高性能钢材 高强度钢 高延性钢 厚度方向钢 耐候钢 耐火钢 热机械轧制（TMCP） 2 Application and Prospect of High Perance Steel in Steel Structure Engineering China steel construction society Chai chang BERIS Engineering and Research Corporation Liu yingchun AbstractAbstract This article summarizes general situation of high perance steel application in steel structure engineering in China. Steel production of China has continuously ranked the first in the world for ten years, with the annual output over 480 million tons in 2007, and there are 7 large steel series and 37 types of steel products which can be used in steel structure engineering of civil construction. In addition, the adjustment of technology policy and rapid development market of construction scale have promoted the development and improvement of steel structure engineering construction. Now, annual steel consumption of steel structure engineering in China has exceeded 30 million tons, and realized the goal of entirely adopting homemade steel in advance, and moreover, the completion of a large number of modern steel engineering such as the “Bird’s Nest” and “Water Cube”, with extremely characteristic and technique degrees, indicates the application technology level of steel structure engineering of China have reached the advanced and leading level of the world. The application and development of steel structure engineering have brought forth new and higher requirements on the types and perance of steel, which accelerates the research and development of high perance steel at the same. These days, high perance steel such as the high strength and high ductility steel, high strength Z-direction perance steel, high strength atmospheric corrosion resisting steel, fire resising steel, TMCP steel have been produced in China and all have the application examples in major projects. The application of high perance steel in steel structure engineering can promote the technology development, bring about the social benefits, and it is also the inexorable trend of the development of modern steel structure engineering. The high perance steel has the good prospect of application, and it also requires us to carry out the relevant work deeply. Here the author advises the relevant units to plan and organize the development, design and application of series products of high perance steel in a unified way, and constitute relevant codes for application technology to guide the application of engineering. Key words high perance steel high strength steel high ductility steel steel plate with throughthickness characteristics high strength atmospheric corrosion resisting steel for wlded structure fire resisting steel thermo-mechanical control process 1. 1. 中国钢材生产与钢结构工程用钢概况中国钢材生产与钢结构工程用钢概况 （1）从 1997 年至今,我国钢与钢材产量已连续 10 年居世界首位,而在奥运筹备期间 3 2002 年～2007 年钢产量即由 1.57 亿吨增加到 4.83 亿吨.增长了 2.1 倍。 这种持续长期的 高增长率,创造了世界钢铁史上奇迹。同时钢材的生产工艺水平不断提高也有力的促进了新 产品的研发与产品质量的完善。目前转炉钢约已占钢总产量的 90以上，多数重点企业已普 遍掌握了软水予处理、真空脱硫、合金化处理、强化冶炼、精轧连轧、正火回火处理及热机 械控制轧制TMCP等较先进的配套冶炼与轧制工艺， 并不断研发与完善各类高性能钢材与建 筑结构专用钢材。如高强度低合金钢、高性能厚板、热轧宽翼缘 H 型钢、焊接耐侯钢、耐火 钢、热成型方（矩）钢管、高性能焊接铸钢、高强度钢拉杆与索材及涂镀钢板等。到 2007 已有 7 个大钢种系列，36 个钢材品种可供土木建筑工程应用，并都制定了相应的国家或行 业标准，其中许多为与国际（ISO）等效的标准，达到同类产品国际先进水平。 （2）钢材的物质保证，国家技术政策的调整与建设形势建筑市场的发展，极大地促进 了我国建筑钢结构的迅速发展。 “鸟巢” 、 “水立方” 、 “首都机场新航站楼、CCTV 新楼、上海 环球中心、南通活动屋盖体育场、广州新电视塔（高 610 m）等一大批极具特色与技术难度 的标志性钢结构工程的建成， 表明我国钢结构工程建造技术水平得到了全面提升。 而这批标 志性建筑也在世界建筑史上涂上了浓墨重彩的一笔， 并作为令人瞩目的成就， 获得了国际领 域的高度评价。同时，在这些工程中，国产高强度高延性钢、高性能厚板、Z 向性能钢、耐 候钢、耐火钢、可焊铸钢、热成型管材、涂镀薄钢板等各类高性能钢材也得到不同程度的应 用。 （3）建设部于 2004 年在全国发布的“建筑事业技术政策纲要”中对钢结构用材及钢结 构应用技术水平的提高，提出了以下措施与要求 1）积极扩展建筑钢结构用钢材的品种，提高产品性能。研究和开发高性能建筑专用钢 材系列，包括优质焊接结构钢、高强度优质厚板、热成型管材、优质可焊铸钢等。增加冷弯 型钢和热轧 H 型钢的品种和规格，包括大规格冷弯管材、大规格 H 型钢和轻型 H 型钢等。合 理推广采用耐候钢，耐火钢和 Z 向钢等。到 2010 年，基本实现建筑钢结构用钢国产化的目 标。 2）积极推动建筑钢结构的发展，进一步提高应用技术水平。超高层建筑积极采用合理 的钢混凝土结构或钢结构体系，大跨度建筑积极采用空间网络结构、立体桁架结构、索膜 结构以及施加预应力的结构体系。 低层建筑推广采用经济适用的轻型钢结构体系。 积极开发 钢混凝土混合结构或钢结构的住宅建筑体系， 逐步实现产业化。 加大钢结构专业技术人才 的培养力度。到 2010 年，建筑钢结构的综合技术水平接近或达到国际先进水平。 根据“2008 年奥运工程钢结构创新技术集成大型课题”中子课题“钢结构钢材国产化应 用技术”的论证意见，到 2008 年初，以奥运场馆为代表的我国建筑钢结构工程的年用钢量 已近 3000 万吨。均为钢材总产量的 6。令世人瞩目的业绩表明，我们已经提前两年实现了 建筑钢结构用钢国产化和建筑钢结构应用技术水平达到国际先进水平这一双重目标。 2 2、现代钢结构的应用与发展对钢材的品种与性能提出了新的要求、现代钢结构的应用与发展对钢材的品种与性能提出了新的要求 （1）60 年代我国较严格限制钢结构的应用，当时可供应用的国产钢材也只有单一的钢 种与牌号碳素结构钢 3 号，而设计对钢材的性能要求也基本限于强度性能的要求。到近 10 年，一大批各类型形式复杂、使用功能要求高的钢结构工程的兴建，对钢材性能也提出 了更高、更新的要求，促使结构用钢不断完善性能、研发新品种。正是这种钢结构与钢材的 互动发展，促进了技术进步，得以建成了多项承载性能良好的超高层、超大跨钢结构、预应 力大跨度钢结构、超高塔结构和复杂管结构等现代钢结构工程。 但值得注意的是，我国结构设计规范对钢结构用材、选材指导与规定却一直处于相对滞 后的状态，一些新的高性能钢材（如 GJ 钢）未能及时列入规范，一些专用钢材的抗力分项 系数未能组织统计分析确定（如焊接耐候钢、GJ 钢等） ，致使无法设计应用。 4 （2）以超高层结构与超大跨空间结构为代表的现代钢结构，不仅要求在结构体系与构 件型式上不断创新发展与完善，如巨型柱－支撑与核心筒混合结构体系，钢－混凝土筒中 筒结构体系， （预应力）索穹顶结构体系、双向予应力索桁架结构体系以及大截面异形柱、 扭曲构件、厚板构件等，而且对钢材的材质、材性也提出了更新、更高的要求，可归纳如下 表 1 所列 表表 1 1 现代钢结构对钢材材质、材性的要求现代钢结构对钢材材质、材性的要求 类别 性 能 材质要求说明 相应的钢材 化学成 份影响 的性能 高洁净度 要求严格限制有害元素硫、磷等含量（如 S≤ 0.005） ，以有效减少钢中夹杂物 厚度方向（Z 向）钢 钢晶粒度 要求晶粒度 6 级或 6 级以上， 高细晶粒度钢可 具有更良好的冲击韧性与焊接性能 特种镇静钢、 正火回 火钢、耐候钢 耐候性 耐蚀性指数不小于 6.0 耐候钢 耐火性 在 600℃高温作用下，屈服强度降幅小于 1/3 耐火钢 力 学 性 能 高强度 要求屈服强度 Rel≥420MPa，甚至达 550MPa、 690 MPa TMCP 钢 TMCP 钢回火钢 高延性 （低屈强比、 高 伸长率） 要求屈强比≤0.85，伸长率≥20（δ5试件） GJ 钢，TMCP 钢 低厚度折减效应 屈服强度因厚度增加而降低的降幅较小 GJ 钢 较小屈服强度区间与 较低的屈强比 屈服强度区间高低差值不小于 100MPa GJ 钢 抗层状撕裂性能（厚 板） 厚度方向断面收率ψ ≥15或 25、35 厚度方向钢板 更良好的冲击韧性 -40℃ 冲击功值≥34J 或更高 GJ 钢, TMCP 钢 低屈服强度 抗震消能构件要求低屈服强度并高伸长率， Rel 为 100 或 225MPa 时，A 可达 40～50以上 低屈服强度钢 防脆断性能 按梁柱节点区防止脆断要求节点焊接区冲击 功（0℃）≥70J 防脆断钢（HAZ） 工艺性 能与交 货状态 良好的冷弯与冷加工 性能 要求较高的伸长率 低合金高强度钢、 GJ 钢 良好的焊接性能 要求较低的碳当量或焊接裂纹敏感指数 GJ 钢, TMCP 钢 保证钢材良好性能的 交货状态要求 根据性能要求可要求产品以正火，正火加回 火，热机械控制轧制（TMCP）等方式交货 正火钢， 调质钢 TMCP 钢 最终热成型钢管 优质厚壁铸钢件 大型铸钢节点（支座）要求高强度，良好延性 与焊接性能 优质可焊铸钢 3 3、高性能钢材的产品与特性、高性能钢材的产品与特性 （1） ．高性能钢材是一个综合性的相对概念，在钢材产品及标准中尚无明确的定义。按 应用性能不同一般可分为以下几类 1）综合性能优异的钢材在强度、延性、冲击韧性、焊接性等各方面性能均优于通 用性能的钢材。如建筑结构用钢板（GJ 钢） 、低合金钢中 TMCP 交货钢材等。 2）专用性能优异的钢材满足某一功能要求而其专用性能优异的钢材。如“厚度方 向钢板” 、 “耐候钢” 、 “耐火钢”等。 年份年份 年份 5 3）截面特性优异的钢材因截面形状更合理而具有更优化截面特性的热轧（冷弯） 型材。如宽翼缘工字钢、冷弯薄壁型钢、蜂窝梁等。 （2） ．国内外主要高性能钢材产品及其特性 1 1）建筑结构用高性能钢板）建筑结构用高性能钢板（国标建筑结构用钢板（国标建筑结构用钢板GB/T 19879GB/T 19879- -20052005）） 具有高强度、良好延性与焊接性能并厚度效应低的综合高性能中厚板材，还可附加保证 Z 向性能、与日本 SN 系列高性能钢的性能相似。其产品（牌号标记增加 GJ 字母代号，简称 GJ 钢）与性能特点如下 ◆ 钢材强度等级匹配合理，质量等级高。强度等级分为 Q235GJ（B、C、D 级） 、Q345GJ （B、C、D、E 级） 、Q390GJ（C、D、E 级） 、Q420GJ（C、D、E 级） 、Q460GJ（C、D、E 级）5 个等级。 ◆ 较小的屈服强度区间。同时保证屈服强度的最低值与最高值（区间差值不大于 110MPa）强度性能稳定。 ◆ 较低的厚度效应。 钢材因厚度增加而屈服强度折减的幅度小。 以 Q345 厚度 50～100mm 板为例，降幅为 6（普通 Q345 钢为 20） ，相当于强度设计值可较普通 Q345 钢提高 18。 ◆ 较高的伸长率。伸长率按比例系数为 5.65 的比例试件值保证，其保证限值比与普通 低合金钢有所提高。 ◆ 钢材屈强比与交货条件，最大限值不大于 0.85。 ◆ 碳当量（CE）或焊接裂纹敏感指数（Pcm）作为交货基本条件，可量化的保证较好的 焊接性能。 ◆较高的冲击功保证值。各牌号 E 级钢低温（-40℃）冲击功保证值不小于 34J，较普通 低合金钢（27J）提高了 26。 ◆ 可有多种保证高性能的生产工艺作为交货状态。正火、正火加回火、淬火加回火、 热机械控制轧制（TMCP）等。 ◆ 可附加保证 Z 向性能。可按用户要求保证厚度方向抗撕裂性能（Z15、Z25、Z35）交 货。GJ 钢板应保证的力学性能指标可见下表 2 表表 2 2 GJGJ 钢板力学性能指标钢板力学性能指标 牌号 质 量 等 级 屈服强度 ReH，N/mm2 抗拉强 度 N/mm2 伸长 率 A， 纵向冲 击功 AkV，J 180 弯曲 试验* 最 小 屈 强 比 钢板厚度，mm 钢板厚度， mm 61 6 15 35 35 50 50 100 温 度, ℃ 不 小 于 ≤16 ﹥ 16 Q235G J B ≥23 5 235 355 225 345 21533 5 400 510 ≥23 20 3 4 d2 a d3 a 0.8 3 C 0 D -20 E -40 Q345G J B ≥34 5 34546 5 335 455 32544 5 49061 0 ≥22 20 3 4 d2 a d3 a 0.8 5 C 0 D -20 E -40 Q420GC ≥42 420 41040053 520 ≥23 0 3d2d30.8 6 J D 0 550 540 0 680 -20 4 a a 5 E -40 Q460G J C ≥46 0 460 600 450 590 44053 0 550 720 ≥17 0 3 4 d2 a d3 a 0.8 5 D -20 E -40 注d弯心直径，a试样厚度 1N/mm 21MPa 拉伸试样采用系数为 5.56 的比例试样 伸长率按有关标准进行换算时，表中伸长率 A17，A50mm20相当 2 2）高强度低合金钢）高强度低合金钢（新修订国标低合金高强度结构钢（新修订国标低合金高强度结构钢GB/T 1591GB/T 1591- -20082008）） 高强度钢一般指屈服强度 40MPa 以上的钢材。正在修订的国标低合金高强度结构钢 GB/T1591 是钢结构最常用的钢种，修订中又较多增加了更高强度级别钢，同时也提高了钢 材的质量与性能指标要求。其产品与性能特点如下 ◆ 增加了多种高强度钢。在原规定最高强度级别为 460MPa 的基础上，增加了以热机械 轧制（TMCP）状态交货的 Q500、Q550、Q620、Q690 四个级别高强度钢。 ◆ 厚度规格较大幅度增加。正火状态交货可达 250mm，热轧与热机械轧制（TMCP）交货 可达 150～200mm。 ◆ 降低了厚度折减效应。与原标准相比，各种厚度钢材的屈限强度保证值均有所提高， 以 Q345 钢为例，50mm 与 100mm 厚度提高约 10。 ◆ 提高了冲击功保证值。 按钢材不同质量等级分别规定了不同的保证限值。 如对 Q345、 Q390、Q420 分别保证不小于 63J（20℃） 、55J（0℃） 、47J（-20℃）与 31J（-40℃） 。 ◆ 碳当量（CE）或焊接裂及敏感指数作为供货保证的基本条件。 ◆ Z 向（厚度方向）性能可作附加条件予以保证。 ◆可有多种保证高性能的生产工艺作为产品交货状态控轧、正火或正大加回火、热 机械轧制（TMCP）或热机械轧制加回火等工艺。表 3 为鸟巢 Q460EZ35 厚板实物力学性能。 表表 3 3 鸟巢鸟巢 Q460EZ35Q460EZ35 厚板实物力学性能厚板实物力学性能 规格 mm 屈服 MPa 强度 MPa A 屈强 比 纵向 AkV，J 厚拉 Z， 80 480 640 24 0.75 147 85 68 41 37 34 100 410 590 25 0.69 155 164 55 60 60 58 100 435 595 28 0.73 104 152 154 47 45 37 100 420 575 30 0.73 138 173 140 51 53 54 100 455 610 23 0.75 71 58 47 41 41 47 100 520 655 22 0.79 62 64 52 37 40 52 100 420 615 21 0.68 140 100 91 36 36 39 110 430 595 27 0.72 143 136 92 40 40 46 110 420 580 30 0.72 158 143 166 37 35 41 110 430 595 29 0.72 159 180 185 47 45 48 110 410 590 28 0.69 144 168 67 37 39 37 110 425 580 27 0.73 170 170 180 62 61 62 3 3）高强度耐候钢）高强度耐候钢（新修订国标耐候结构钢（新修订国标耐候结构钢GB/T 4171GB/T 4171- -20082008 7 已修订完报批的 耐候结构钢 GB/T 4171-2008 除在内容上将原国标 耐候钢 GB/T 4171 与焊接结构用耐候钢GB/T 4172 合并外，对焊接耐候钢又增加了高强度级别钢及晶粒度 与金属夹杂物限值的附加保证条件。其产品与性能特点如下 ◆ 焊接耐候钢在原最高强度级别 Q460NH 钢基础上，增加了 Q500NH,Q550NH 两个高强度 级别钢 ◆ 可附加保证晶粒度（不小于 7 级） 。 ◆ 可附加保证钢中非金属夹杂物的含量限值（不大于 2.0 或 2.5） 。 ◆ 可附加量化的耐腐蚀性保证（耐腐蚀性指数不小于 6.0） 。 4 4）耐火耐候钢）耐火耐候钢 2002 年以来，宝钢与武钢先后研发生产了耐火钢与耐火耐候钢，随后鞍钢、马钢也相继 研制成功耐火钢与耐火 H 型钢。 同时武钢还制定了耐火耐候钢与耐火钢的企业标准， 前者牌 号为WGJ510 （屈服强度325MPa） 、 WGJ590 （屈服强度410MPa） ， 后者牌号为WGJ510NH、 WGJ590NH。 二者力学性能与耐火性能指标基本相同。现以耐火耐候钢为例，其产品性能特点如下所述。 产品为强度级别 325MPa 与 410MPa 的低合金结构钢，同时具有优良的耐火与耐大气腐蚀 性能，以及良好的韧性和焊接性能。适用于有耐火与耐候要求的各类建筑结构与构筑物。其 耐腐蚀性能与普通钢材的 2～8 倍，涂装性能可提高 1.5～10 倍；耐火性能可保证在 600℃ 高温下，屈服强度降低幅度不大于 1/3。其厚板最大厚度为 60mm，可以热轧或正火加回火状 态交货，也可附加保证 Z 向性能。 5 5）焊接铸钢件）焊接铸钢件 我国首次颁布的铸钢节点应用技术规程CECS 2352008，在总结国内近年来建筑用 铸钢节点应用经验的基础上，提出了所用焊接铸钢选材的规定，弥补了钢结构设计规范 的不足。 其中牌号 G17MnS 与 G20MnS 为按欧洲标准生产的可焊铸钢， 其性能优于我国现行可 焊铸钢标准生产的产品，已较广泛的应用于国内多个场馆（包括奥运场馆） 。该产品以电炉 冶炼，可控制较低的硫、磷含量并以正火或调质状态交货，可以保证较良好的延性与韧性及 焊接性能，还可附加保证碳当量与收缩率。 6 6）热轧）热轧 H H 型钢与蜂型钢与蜂窝窝梁梁 我国建国以来近 50 年期间,一直没有自己的热轧 H 型钢生产线与产品，工程所用 H 截面 型材只有单一的工字钢，其翼缘宽度较窄，截面宽高比小，因而承载性能较差，特别不适用 于由整体稳定控制的构件。1990 年马钢、莱钢相继建成国内第一个大型与中型热轧 H 型钢 生产线，设计年产量 140 万 t。10 年来,热轧 H 型钢生产发展迅速，到 2007 年已有生产线 7 条，加上在建生产线 4 条，建成后总计产能可达到 950 万吨/年。 目前在土木建筑工程中，热轧 H 型钢几乎已经全部取代了工字钢，成为梁、柱用材中最 主要用材品种之一。 热轧 H 型钢由于在轧制辊型设计时即对截面尺寸及其组合进行了优化匹 配，与传统的热轧工字钢相比，其性能有以下显著优点 ◆ 翼缘宽， 侧向刚度显著加大。 热轧宽翼缘 H 型钢截面的高宽比可达到 1， 其绕弱轴 （侧 向）的刚度显著增加，可以更合理地用作受压构件。即使窄翼缘 H 型钢（现国标 HN 系列） 其常用规格的翼缘宽度亦较同高度的工字钢翼缘宽度大 1.1～1.4 倍。 因而在相同截面积 （A） 的条件下,其弱轴方向刚度（Iy）要大近 1 倍或 1 倍以上（图 2） 。 ◆ 抗弯承载力高，由于截面面积分配更加合理，在相同截面积（或重量）条件下，H 型钢绕强轴的抗弯性能亦优于工字钢。以窄翼缘 H 型钢为例,其绕强轴的抗弯截面抵抗矩约 可增大 5～10。 ◆ 腹板与翼缘结合部位有弧角过渡，比相同截面的焊接 H 型钢有更强的局部稳定性与 抗扭性能。且外形尺寸的精度及加工成本的经济性均优于焊接 H 型钢。 ◆ 细化的方案比较表明，有吊车轻型单层厂房钢结构主要构件（框架、吊车梁、平台 8 等）采用 H 型钢方案可比采用工字钢方案节约钢材 15以上。 ◆ H 型钢可方便的深加工为剖分 T 型钢及蜂窝梁等经济截面深加工型材， 此类型材均具 有良好的截面特性。 以现行国标 热轧 H 型钢与部分 T 型钢 GB/T11263 中窄翼缘 （HN 系列） H 型钢 HN300150 与 HN400200 两种截面与其蜂窝梁的截面特性比较，如下表 4 所列 表表 4 4 蜂高粱与原梁蜂高粱与原梁 H H 型钢截面抗弯性能比较型钢截面抗弯性能比较 截面规格 截面面积 cm 2 截面高度 mm 扩张比 惯性矩 IN cm 4 截面模量 WX cm 3 原 H 型钢 HN3001506.59 47.53 300 7350（1.0） 490（1.0） 蜂窝梁 47.53 （实腹处） 450 1.5 17025 （2.31） （18488） 7.56（1.5） 原 H 型钢 HN400200813 84.12 400 23700（1.0） 1190（1.0） 蜂窝梁 84.12 （实腹处） 600 1.5 54908 （2.31） （59174） 1830（1.53） 由表可知，扩张比为 1.5 的蜂窝梁可较原 H 型钢提高抗弯强度约 1.5 倍，而考虑剪力对 挠度的增大不利影响后仍可提高抗弯刚度 1.6 倍以上。 此外，以剖分 T 型钢替代传统的双角钢组合 T 形截面，也有良好的技术经济效益。 7 7）） 高强度钢拉杆高强度钢拉杆 本产品为我国巨力集团公司研制生产的高强度钢拉杆产品，并已编制了产品国家标准 钢拉杆 GB/T 20934-2007。其强度分为 345 MPa，460 MPa，550 MPa，650MPa 4 个级别， 最大直径按强度等级不同可分别为 210 mm，180 mm，150 mm，120mm。由于完善的配套工艺 （锻造、墩粗、热处理、焊接、数控机加工及检验等）保证，产品的显著特点是在超大直径 的条件下，可保持均匀的高强度承载性能，而且可考虑拉杆全截面承载，综合性能指标达到 国际先进水平。钢拉杆适用于土木建筑、港口码头及船坞等工程结构。我国深圳会展中心所 用直径 150mm， 550MPa 级钢拉杆在对国内外厂家招标中选用了巨力公司的产品， 此外以钢拉 杆为原料还可加工成予应力高强度锚栓用于柱脚锚固工程，国内已有应用实例。 本产品的典型构造及力学性能可见表 5 表表 5 5 钢拉杆力学性能钢拉杆力学性能最小值 强度级别 及牌号 杆体直径 d mm 屈服强度 ReH N/mm 2 抗拉强度 Rm N/mm 2 断后伸长 率 A， 断面收缩 率 Z， 冲击吸收功 A kV 温度℃ J GLG345 20～210 345 470 21 - 0℃ 34 -20℃ -40℃ 27 GLG460 20～180 460 610 19 50 0℃ 34 -20℃ -40℃ 27 GLG550 20～150 550 750 17 0℃ 34 -20℃ -40℃ 27 GLG650 20～120 650 850 15 45 0℃ 34 -20℃ 9 -40℃ 27 构 造 图 示 例 1- O 型接；2-短护套；3-杆体；4-长度套；5-张紧器 OO-A 型钢拉杆 8）最终热成型最终热成型方（矩）形方（矩）形钢管钢管 本产品是将冷成型的圆钢管再经加热，成型的方（矩）形的钢管，由于热成型过程相当 于进行了热处理，故产品性能得到很大改善。目前我国尚无此类产品，应用时均按欧洲标准 非合金钢和细晶粒钢的最终热成型结构用钢管EN10210-2006 向国外订货。与相同规格 冷弯成型的方（矩）钢管相比，热成型方矩钢管具有以下显著的优良特性 ◆ 材质均匀。在整个截面上都具有一致的晶粒度与维氏硬度以及类似的性能特征，而 冷弯管材在弯角与焊缝部位的冷作硬化现象严重，脆性更高。 ◆塑性良好。在截面各点及各方向都具有良好的塑性，可保证较高且均匀的断后伸长率 与塑性储备。而冷弯管材会因冷作硬化影响降低伸长率，而转角部分降低更为显著。 ◆良好的延性与冲击韧性。全截面可保持较均匀并较低的屈强比（大截面 355MPa 管材 约为 0.74） ，有良好的吸收能量与抗断裂性能，并可保证较高的低温冲击韧性。 ◆ 基本上消除了残余应力。其工艺方法可基本上消除各方向上的残余应力，提高管材 的承载性能。 ◆ 可减小钢管弯角的弯曲半径（r≤2t,冷弯管≤2.5～3t） ，改善截面特性减少加工成 本。 ◆ 提高受压构件的承载力。由于上述性能特点的改善，特别是消除了冷作硬化引起的 残余应力，在设计此类管材受压构件时，可采用 a 类曲线确定其轴压稳定系数φ 。 ◆ 提高了管材的焊接与冷弯等工艺性能，即使转角部位也可正常进行焊接。 上述标准的方矩管产品，最大规格为 40040020 或 50030020，材质为合金结构 钢 S235、S275 与 355MPa 三个强度级别，也可为优质或特种细晶粒钢，强度级别为 275、355 与 460MPa 三个级别。 日本一些企业也引进了该项技术，并可生产大截面 80080040 的热成型方管。 9 9）镀铝锌板）镀铝锌板 在我国，镀铝锌板作为镀层板中的一种新产品，于 2004 年由宝钢开发生产，目前正在 制定相应的国家标准。与传统的镀锌板相比，镀铝锌板有着更为优异的耐大气腐蚀性能（为 镀锌板的 2～5 倍） ，在建筑上主要用于结构的墙面、屋面板，可直接应用，也可用作彩涂板 的基板，近年来，国产镀铝锌板的问世，打破了多年来一直由进口镀锌板垄断市场的局面。 1010））日本高性能钢日本高性能钢材材 ◆ 低屈服强度钢低屈服强度钢 在抗震设防中的制振消能的概念日益受到关注，并已实用化。实际抗震工程中已采用了 各类阻尼器进行消能减震，而采用低屈服强度钢制成的无粘结支撑更能满足大变形的要求。 日本新日铁研发的低屈服强度钢有 LYP100、LYP225 两个牌号，其力学性能可见表 4。 10 表表 6 6 极低屈服点钢、低屈服点钢的性能极低屈服点钢、低屈服点钢的性能 牌号 下屈服点强度 N/mm 2 抗拉强度 N/mm 2 延伸率 屈强比 LY100 10020 200～300 ﹥50 ﹤60 LY225 22520 300～400 ﹥40 ﹤80 ◆ 建筑结构用轧制钢材（建筑结构用轧制钢材（JIS G3136JIS G3136） ） SNSN 材材 本标准及产品是 1994 年制定的建筑结构专用的高性能钢材， 简称 SN 钢,与原有 SS 及 SM 系列钢材相比,具有更综合的优良性能。如规定了屈限强度的上、下限，屈强比与碳当量作 为交货条件，同时硫、磷含量限值低，还可附加保证 Z 向性能，其高强度、高延性等特性更 适用于抗震设防钢结构用钢的性能要求，当厚板以 TMCP 状态交货时，可具有更良好的焊接 性能。按上述标准，其力学性能可见表 7。 11 表表 7 7 SNSN 钢的力学性能（与钢的力学性能（与 SS,SMSS,SM 的比较）的比较） 屈服强度 ，N/mm 2 下限/上限 抗拉 强度 N/mm 2 最小屈强比， 最小延伸 率， 最 小 冲 击 吸 收 功 J， 0 ℃ 最小 Z 方 向拉 伸试 验， 厚度 mm ﹤ 12 12 ～ 16 16 16～ 40 40～ 75 75～ 100 ﹤ 1 2 12 ～ 16 16 ﹥ 1 6 6 ～ 16 16 ～ 50 ﹥ 4 0 3 个 均 值 均 值 SS40 0 245/ 235/ 215/ 215/ 400/5 10 - 17 21 2 3 SM40 0A 245/ 235/ 215/ 215/ 400/5 10 - 18 22 2 4 SM40 0B 245/ 235/ 215/ 215/ 400/5 10 - 18 22 2 4 27 *6 SM40 0A 235/ 235/ 215/ 215/ 400/5 10 - 17 21 2 3 - SM40 0B 235 / 235/355 ＊4 235/3 55 215/3 35 215/3 35 400/5 10 - 80 * 5 80 *5 8 0 18 22 2 4 27 *6 SM40 0C 235/3 55 ＊4 235/3 35 215/3 35 215/3 35 400/5 10 - 80 *5 8 0 18 22 2 4 27 2 5 1 5 SM49 0A 325/ 315/ 295/ 295/ 490/6 10