结构钢材的品种、规格和标准 

 一、钢板和钢带     建筑钢结构使用的钢板（钢带）按轧制方法有冷轧板和热轧板的区分。有关钢板和钢带的不同，在于成品形状，钢板是指平板状，矩形的，可直接轧制或由宽钢带剪切而成的钢材。而钢带是指成卷交货，宽度大于或等于600mm的宽钢带（宽度小于600mm的称为窄钢带，有直接轧制也有由宽钢带纵剪而成）。按板厚划分则有薄板、厚板、特厚板之称谓，划分界限为4mm以下为薄钢板，4~60mm为厚钢板（亦有将4~20mm称为中（厚）板，＞20~60mm称为厚板的），厚度大于60mm的称为特厚板。  薄钢板一般用冷轧法轧制，冷轧钢板的国家标准《冷轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差》（GB/T708-88）中规定的厚度为0.2~5mm（冷轧钢带厚度不大于3mm），板宽大于或等于600mm，钢板的长度与其宽度和厚度有关，一定的宽度和厚度相应有一最小长度和最大长度，例如厚度1.4~2.0mm的冷轧钢板，宽度为600mm时，最小长度为1.2m，最大长度为3mm，当板宽达1800mm时，长度变化在2.5~6m。但关于尺寸的规定，最终可经供需双方协商确定。  热轧钢板是建筑钢结构应用最多的钢材之一，国家标准《碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带》（GB/T3274--88）规定了它们的技术条件，适用范围为4~200mm热轧厚钢板和厚度大于4~25mm的热轧钢带，钢的牌号和化学成分以及力学性能应符合《碳素结构钢》和《低合金高强度结构钢》标准规定，交货状态是以热轧或热处理状态交货，钢板应四边剪切后交货，当因设备能力限制时，可用火焰切割，由钢带剪切的钢板可以不切纵边交货。关于热轧钢板的尺寸及允许偏差等在国家标准《热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差》（GB/T709-88）中都有明确规定。钢板宽度也可为50mm或10mm倍数的任何尺寸，长度可为100mm或50mm倍数的任何尺寸，厚度大于4mm钢板的最小长度为2m。根据用户要求，厚度小于30mm，厚度间隔可为0.5mm。

 二、普通型材（工、槽、角钢）  工字钢、槽钢和角钢三类型材是工程结构中使用最早的型钢，但随着轧制技术的发展，更多截面性能优良的型材相继问世（如圆钢管、方钢管、H型钢等等），传统的型材，尤其是工字钢和槽钢的应用受到了挑战，正逐步减少应用市场。  工字钢正如其名称所示，是一种工字形截面型材，但上下翼缘是齐头的。国轧制工艺需要（仅上下二轧辊），传统的工字钢的翼缘部分外伸长度受到限制，同时翼缘内表面必须有倾斜度（1：6）、翼缘外薄而内厚，造成工字钢在二个主平面内的截面特性（惯性矩、截面模量和回转半径）相差巨大，一般应用中很难充分发挥钢材强度，随着轧制H型钢的出现，工字钢将被逐渐淘汰。工字钢分普通工字钢和轻型工字钢两种，其型号用截面高度厘米数（单位为cm）表示，20号以上普通工字钢根据腹板厚度和翼缘宽度的不同，同一号工字钢又有a、b或a、b、c三中种区别，其中a类腹板最薄、翼缘最窄，b类较厚较宽，c类最厚最宽。同样高度的轻型工字钢的翼缘要比普通工字钢的翼缘宽面薄，腹板亦薄，故重量较轻、截面回转半径略大。轻型工字钢亦有部分型号（从I18至I30），有两种规格区分（如I18和I18a，I30和I30a）。工字钢通常长度为5~19m（市场常见多为6m、8m、9m、12m）。工字钢的型号、规格见现行国家标准《热轧工字钢尺寸、外形、重量及允许偏差》（GB/T706-88）。

  槽钢是槽形截面（[）的型材，亦有热轧普通槽钢和轻型槽钢两种，与工字钢一样是以截面高度的厘米数表示型号，从[14开始，亦有a、b或a、b、c规格的区分，其不同之点是腹板厚度和翼缘的宽度。槽钢翼缘内表面的斜度（1：10）比工字钢要平缓，紧固连接螺栓比较容易。型号相同的轻型槽钢比普通槽钢的翼缘要宽且薄，腹板厚度亦小，截面特性更好一些。槽钢的长度亦是5~19m（规格小的短、规格大的长）。热轧槽钢的型号、规格见现行标准《热轧槽钢尺寸、外形、重量及允许偏差》（GB/T707-88）。  角钢是传统的格构式钢结构构件中应用最广泛的轧制型材，有等边角钢和不等边角钢两大类。按现行国家标准《热轧等边角钢尺寸、外形、重量及允许偏差》（GB/T9787-88）和《热轧不等边角钢尺寸、外形、重量及允许偏差》（GB/T9788-88）的规定，角钢的型号以其肢长表示、单位以厘米计，在一个型号内，可以有2~7个肢厚的不同规格，为截面选择提供了绝大的方便，如常用的10号等边角钢，肢厚规格有6、7、8、10、12、14、16mm共七种。代表角钢型号的肢长并不是按相等间隔设置，而是根据截面特性优化系列要求确定。

三、轧制H型钢  H型钢与工字钢的区别有几方面，首先是翼缘宽，故早期有宽翼缘工字钢一说；其次翼缘内表面不需有斜度、上下表面平行；从材料分布形式来看，工字钢截面中材料主要集中在腹板左右，愈向两侧延伸，钢材愈少，而轧制H型钢中，材料分布侧重在翼缘部分，下棋因为如此，H型钢的截面特性明显优越于传统的工、槽、角钢及它们的组合截面，使用有较好的经济效果。这些优点来自H型钢的轧制是采用了带立辊的万能轧机。  我国从1997、1998年以来，鞍山一轧及马钢、莱钢的热轧H型钢生产线相继建成投产，填补了这一重要钢铁产品的空白，也结束了热轧H型钢完全靠进口的历史，在个企业年产量超过120万吨，可提供701余种规格。产品系列的确定是根据对建设需要的调查统计并结 合生产设备能力，在此基础上将原有的国家标准《热轧H型钢尺寸、外形、重量及允许偏差》（GB11263-89）修订、调整为《热轧H型钢和部分T型钢》（GB/T11263-1998），通过近几年的生产实践，工程结构对H型钢规格种类要求日盛，此标准在2005年进行了进一步的修订，增加一部分规格，成为现行国家标准《热轧H型钢和部分T型钢》（GB/T11263-2005）。  根据标准规定，H型钢分为三类：宽翼缘H型钢、代号HW，中翼缘H型钢，代号HM，窄翼缘H型钢、代号HN；同样部分T型钢也分有TW、TM、TN三种。  H型钢和部分T型钢的标记方式采用高度H（h）×宽度B×腹板厚度t1×翼缘厚度t2。 标准中对技术要求有以下几方面的规定： （1）交货状态以热轧状态交货。  （2）钢的牌号、化学成分和力学性能应符合碳素结构钢（GB700）和低合金高强度结构钢（GB/T1591）的要求，也可按其他牌号及戎性能指标供货。  （3）型钢的表面质量，不允许有影响使用的裂缝、折叠、结疤、分层和夹杂。局部的发纹、拉裂、凹坑、凸起、麻点及刮痕等缺陷允许存在，但不得超出厚度尺寸允许偏差。

 四、冷弯型钢      冷弯型钢是用薄钢板（钢带）在连续辊式冷弯机组上生产的冷加工型材，壁厚原先在1.5~6mm，随着生产工艺的发展，现在国内已能生产厚度在12mm以上的冷弯型钢（国外已有厚度达1英寸=25.4mm的）。其截面形式有等边角钢、卷边等边角钢、Z型钢、卷边Z型钢、槽钢、卷边槽钢等开口截面以及方形和矩形闭口截面的管材。  方钢管结构是近年来在国内外发展较迅速的一种新型钢结构，以其外形线条简洁、流畅，连接构造方便而在大跨度钢结构中占有不容忽视的地位。  按国家标准《冷弯型钢技术条件》（GB6725-92）的规定，冷弯型钢所用钢的牌号可以为碳素结构钢、低合金高强度结构钢和其他牌号，一般以冷加工状态交货，其力学性能试验仅在原料钢带上进行，冷弯型钢一般不做力学性能试验。

五、厚度方向性能钢板  随着焊接结构使用钢板厚度的增加，对钢材材性要求提出了新的内容---要求在厚度方向有良好的抗层状撕裂性能，因而出现了新的钢材---厚度方向性能钢板。  钢板轧制过程对厚钢板来说，显然会导致钢材各向异性，在长度、宽度和厚度三方向的钢材屈服点、抗拉强度、伸长率、冷弯性能等各项指标，以厚度方向（Z向）为最差，尤其是塑性和冲击韧性。这样当结构局部构造中形成有板厚方向的拉力作用时（主要是焊接应力），很容易沿平行于钢板表面层间内的出现撕裂---层状撕裂。这一现象最早在海上采油平 台的管节点上表现突出，因为所用钢管壁厚较大且管节点焊接应力存在于几个方向（来自于各方向的支管焊接连接）。由此，形成了对用于重要焊接构件的钢板，不仅要求沿宽度和长度方向有一定的力学性能，而且要求厚度方向有良好的抗层状撕裂性能。钢板的抗层状撕裂性能采用厚度方向拉力试验时的断面收缩率来评定。  国家标准《厚度方向性能钢板》（GB5313--85）就是对有关标准的钢板要求做厚度方向性能试验时的专用规定，适用于板厚为15~150mm，屈服点不大于500Mpa的镇静钢钢板。要求内容有两方面：含硫量的限制和厚度方向断面收缩率的要求值。并以此分为Z15Z25Z35三个级别，相应的要求见表2-11。标准中同时规定了取样的方法和规则：Z15级钢板是根据用户要求对每一张原轧制钢板进行检验或按批取样检验。按批检验系指由同一炉号、同一热处理制度的钢板，总重量不大于25t的钢板组成一批，且一批中公称厚度之差与该批最小厚度之比不得大于20%。Z25、Z35级钢板均应逐张钢板检验。每张钢板在轧制方向任一端中部取能制成6个拉力试样的样坯，加工3个，3 个备用。试样为圆试样，板厚≤25mm，试样直径d0=6mm，板厚＞25mm，d0=10mm，进行拉力试验后，计算确定断面收缩率ψz（%）。若试验报废，应重作。若3个试样的平均值或某个单个值小于表2-11规定，用备用的3个试样复验，但6个试样的平均值和3个复验试样的单个值都必须符合表2-11规定，否则，按批检验的钢板允许逐张检验交货。