隨(sui)著(zhe)經(jing)濟(ji)的(de)發(fa)展(zhan)，鋼(gang)結(jie)構(gou)在(zai)土(tu)木(mu)工(gong)程(cheng)中(zhong)的(de)應(ying)用(yong)日(ri)趨(qu)廣(guang)泛(fan)，這(zhe)就(jiu)要(yao)求(qiu)設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)必(bi)須(xu)掌(zhang)握(wo)與(yu)此(ci)相(xiang)關(guan)的(de)各(ge)種(zhong)知(zhi)識(shi)。本(ben)文(wen)論(lun)述(shu)的(de)幾(ji)個(ge)問(wen)題(ti)幾(ji)乎(hu)是(shi)任(ren)何(he)一(yi)項(xiang)鋼結構設計都(dou)要(yao)遇(yu)到(dao)的(de)基(ji)本(ben)問(wen)題(ti)。從(cong)表(biao)麵(mian)上(shang)看(kan)這(zhe)幾(ji)個(ge)問(wen)題(ti)非(fei)常(chang)簡(jian)單(dan)，然(ran)而(er)不(bu)少(shao)設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)在(zai)處(chu)理(li)這(zhe)幾(ji)個(ge)問(wen)題(ti)時(shi)卻(que)把(ba)握(wo)不(bu)準(zhun)。究(jiu)其(qi)原(yuan)因(yin)
，這(zhe)幾(ji)個(ge)問(wen)題(ti)看(kan)起(qi)來(lai)簡(jian)單(dan)
，其(qi)內(nei)涵(han)卻(que)非(fei)常(chang)豐(feng)富(fu)
，涉(she)及(ji)到(dao)很(hen)多(duo)非(fei)結(jie)構(gou)專(zhuan)業(ye)的(de)問(wen)題(ti)。筆(bi)者(zhe)翻(fan)閱(yue)了(le)有(you)關(guan)資(zi)料(liao)，對(dui)鋼結構設計中這幾個經常遇到的基本問題進行論述。希望能對鋼結構設計者有所裨益。

　　1鋼材的選型

　　很多設計人員在設計時說明關於鋼材的選型中往往寫道：“鋼材選用Q235-B，其抗拉強度、屈服點、伸長率、碳
、硫、磷極限含量，應符合有關規定，且保證其可焊性。”這種說法是不正確的。其錯誤的原因是對我國現行的鋼產品標準不熟悉，老
、舊標準相混淆。目前

，我國建築鋼材一般隻用兩種
，即碳素結構鋼和低合金高強度結構鋼，其相應的國家標準為《碳素結構鋼》(GB700-88)和《低合金高強度結構鋼》(GB／T1591-94)。以前常說的三號鋼和16Mn鋼就分別屬於碳素結構鋼和低合金高強度結構鋼。按(GB700-88)碳素結構鋼分為Q195
、Q215、Q225
、0235、Q275，0235又分為A、B、C、D 4個質量等級，即Q235-A～D。A級鋼不做衝擊試驗，而B、C
、D級則分別保證在20
、0、-20℃時V型衝擊功不小於27J。衝擊功的大小反映了材料的韌性，在研究船舶脆斷的試驗中發現V型衝擊功在最低使用溫度下不小13.7J時
，船舶脆斷事故很少發生。因此，當設計承受動力荷載的結構時要根據環境溫度的不同情況，選用不同級別的鋼材。如果我們選用了Q235-B，那麼隻要它是符合標準的產品，則鋼材的屈服點、抗拉強度、伸長率、碳、硫、磷等化學成分
，冷彎試驗值、V型衝擊功試驗值都是有保證的(即以前所說的5項保證)
，不必另行強調。因此正確的說法應該是：“鋼材選用Q235-B，其性能應符合國家標準(GB700-88)的規定。”

　　要特別提到的是：在國家標準(GB700-88)中第5.1.1.5條注明：“在保證鋼材力學性能符合本標準規定情況下

，各牌號A級鋼的碳、錳、矽含量和各牌號其他等級鋼碳、錳含量下限可以不作為交貨條件，但其含量(熔煉分析)應在質量證明書中注明。”這就表明A級鋼的碳、錳
、矽含量是不保證的。在國家標準(GB700--88)中第5A.1.3條注明：“各牌號A級鋼的冷彎試驗，在需方有要求時才進行。當冷彎試驗合格時
，抗拉強度上限可以不作為交貨條件。”由於碳含量對鋼材的可焊性影響很大，從表麵上看
，既然A級鋼的碳
、錳、矽含量不保證，那麼Q235-A是不能用於焊接結構的
，似乎Q235-A是一種質量很差的鋼材，除平台板和支撐構件外，幾乎很少場合可以用Q235-A。事實並非如此。壓力容器應該是典型的焊接結構，對其性能的要求也比普通的建築鋼結構要嚴格。然而，我國的最新壓力容器標準《鋼製壓力容器》(GB150-1998)卻明文規定在壓力≤1.0MPa，溫度0-350℃
，殼體厚度≤16mm時，除極度危害介質的壓力容器外，可以使用Q235-A(見該標準第4.2.2，4.2.3條)。這就表明Q235-A是可以用於焊接結構的。除了像吊車梁這樣以動荷載為主要荷載的承重結構，一般對衝擊韌性沒有特殊要求的承重結構都可以選用Q235-A。首先，評價一種鋼材的可焊性，並非僅僅由含碳量決定，而是由碳當量決定。目前我國生產的符合標準的Q235-A。其碳當量不會超過0.45％
，其可焊性是有保證的，可以用於焊接結構使用。其次，Q235-A的屈服強度、抗拉強度、伸shen長chang率lv是shi有you保bao證zheng的de
，隻zhi是shi當dang冷leng彎wan試shi驗yan合he格ge時shi
，抗kang拉la強qiang度du上shang限xian不bu保bao證zheng，而er設she計ji時shi
，一yi般ban都dou把ba屈qu服fu強qiang度du作zuo為wei強qiang度du計ji算suan和he穩wen定ding計ji算suan的de依yi據ju
，結jie構gou的de實shi際ji應ying力li值zhi都dou遠yuan低di於yu屈qu服fu強qiang度du，因yin此ci隻zhi要yao材cai料liao的de屈qu服fu強qiang度du有you保bao證zheng，則ze結jie構gou的de強qiang度du是shi有you保bao證zheng的de。至zhi於yu結jie構gou的de剛gang度du隻zhi與yu結jie構gou形xing式shi和he截jie麵mian尺chi寸cun有you關guan
，與yu抗kang拉la強qiang度du並bing無wu關guan係xi。一yi般ban而er言yan，當dang一yi種zhong鋼材的伸長率和冷彎試驗合格時，就表明它具有了一定的韌性。因此，對於一般承重結構所需要的基本力學性能
，Q235-A是可以保證的。

　　綜上所述，Q235-A是可以用於焊接承重結構的，但不能用於低溫環境和動荷載較大的結構(即對材料的韌性有較高要求的結構)。這一點已經為大量的工程實踐所證明。當然，在選用Q235-A時
，要附加冷彎試驗合格的保證
，並且要根據質保書核算碳當量是否滿足要求。為可靠起見
，板材的厚度一般不宜超過16mm。目前
，國內鋼材市場上Q235係列的板材和型材大都為Q235-A。如果不分場合，所有的承重結構都選擇Q235-B～D。則不僅工程造價提高，而且也給材料的采購帶來麻煩，以至延誤工期
，是不可取的。

　　2焊接檢驗

　　dangjiegoudemucaihehanjiecailiaoxuandingyihou
，jiuyaoquedinghanfengdezhiliangdengji。xuanzeheshidezhiliangdengjishifeichangzhongyaode，buqiadangditigaohanfengdezhiliangdengjijiangtigaogongchengzaojia。

　　鑒於現有的焊接技術shangwufabimianhanjieguochengzhonghanjiequexiandechansheng，yincibixucaiquyidingcuoshijianghanjiequexiankongzhizaiyunxudefanweinei。shijianzhengming，tongguozhidinghanjiequexianzhiliangyaoqiubiaozhunjinxingyueshushiyizhongyouxiaodeshouduan。zai《鋼結構工程施工質量驗收規範》(GB50205)中就將焊縫質量等級分為一、二
、三3個等級。如果經過檢查

，焊接缺陷不超過所要求的級別的各項規定，則焊接過程中焊接缺陷就得到了控製。

　　對dui於yu建jian築zhu鋼gang結jie構gou
，焊han縫feng質zhi量liang要yao達da到dao一yi級ji標biao準zhun是shi很hen困kun難nan的de。特te別bie是shi在zai采cai用yong手shou工gong電dian弧hu焊han且qie剖pou口kou較jiao深shen時shi

，一yi般ban的de焊han工gong很hen難nan做zuo到dao。在zai實shi際ji工gong程cheng中zhong，除chu了le大da跨kua度du重zhong級ji工gong作zuo製zhi吊diao車che梁liang的de下xia翼yi緣yuan對dui接jie，以yi及ji大da跨kua度du鋼gang橋qiao的de受shou拉la構gou件jian的de對dui接jie這zhe種zhong對dui質zhi量liang要yao求qiu很hen高gao的de焊han縫feng要yao求qiu一yi級ji焊han縫feng以yi外wai
，其qi他ta場chang合he很hen少shao用yong到dao一yi級ji
，一yi般ban都dou要yao求qiu二er級ji。

　　對於角焊縫
，除了在要求熔透的情況(如對於輪壓較大的吊車梁的上翼緣和腹板連接的角焊縫)，其質量等級要求二級外
，其他場合一般都用三級。

　　在《鋼結構工程施工質量驗收規範》(GB50205)中
，3個質量等級對於焊縫的內部缺陷檢驗
、外觀質量標準及檢驗方法都作了明確的規定：設計要求全焊透的一、二級焊縫應采用超聲波探傷進行內部缺陷的檢驗。焊縫內部缺陷分級及探傷方法應符合國家現行標準《鋼焊縫手工超聲波探傷方法及質量分級法》(GB11345)的規定，對於一、二級焊縫的探傷結果應符合表1的規定。

　　在CB11345中檢驗等級分為A
、B、C3個級別，評定等級分為I
、II
、III、Ⅳ4個級別。所謂檢驗等級就是檢驗方法(有的設計手冊把焊縫質量等級和檢驗等級混為一談，出現“一級焊縫應符合檢驗等級中的B級”這樣明顯的錯誤)。焊縫中缺陷的位置、形xing狀zhuang和he方fang向xiang直zhi接jie影ying響xiang缺que陷xian的de聲sheng反fan射she信xin號hao強qiang度du。由you於yu缺que陷xian存cun在zai的de任ren意yi性xing
，因yin此ci超chao聲sheng波bo探tan測ce焊han縫feng的de方fang向xiang愈yu多duo，波bo束shu垂chui直zhi於yu缺que陷xian平ping麵mian的de概gai率lv愈yu大da，則ze缺que陷xian的de檢jian出chu率lv也ye愈yu高gao。根gen據ju探tan測ce方fang向xiang(取決於探頭角度、探傷側、探傷麵及探頭移動角度等)的多少，分為A、B
、C3個級別，它體現了檢驗的完善程度
，按A、B
、C逐級提高，其檢驗工作的難度係數也逐級提高(A為1
，B為5-6，C為10～12)。各級別探傷麵、探傷側、探頭角度及探測方法等在GB11345中都有明確的規定。對於建築鋼結構以及壓力容器，目前我國超聲波探傷的檢驗等級都采用B級。當檢驗方法(即檢驗等級)quedingyihou，genjuyonggaizhongfangfajiancechuhanfengzhongquexiandeqingkuang，duiqijieguojinxingdengjifenlei
，jiushisuoweidepingdingdengji。duiyuhanfenghongguanzhiliangkongzhi
，quexiandechicunchaoguo1mm才有實際意義。CB11345根據缺陷的長度按表2中的規定予以評級。表2中的12
、8／3等均為超聲波探傷儀測出的缺陷尺寸。

　　3螺栓

　　建jian築zhu鋼gang結jie構gou所suo用yong的de螺luo栓shuan有you兩liang大da類lei，即ji普pu通tong螺luo栓shuan和he高gao強qiang度du螺luo栓shuan。普pu通tong螺luo栓shuan和he高gao強qiang度du螺luo栓shuan的de主zhu要yao區qu別bie在zai於yu其qi機ji械xie性xing能neng不bu同tong，也ye即ji性xing能neng等deng級ji不bu同tong。在zai設she計ji中zhong經jing常chang注zhu明ming的de“高強度螺栓8.8級”
，8.8即為性能等級
，小數點前一個數字8表示該螺栓材料熱處理後的抗拉強度為800 MPa
，小數點後一個數字8則表示該材料的屈強比(屈服強度與抗拉強度比值)0.8，10.9級則表示該材料的抗拉強度為1000MPa，屈強比為0.9。屈強比大，則材料的韌性差，不宜重複使用。尤其是10.9級的隻能用一次。目前我國使用的高強度螺栓隻有8.8級和10.9級，可以寫為8.8s和10.9s。普通螺栓如果用Q235(通常用Q235-B以保證有良好的韌性)則性能等級為4.6
，如果用Q345則為6.6級。普通螺栓一般在設計時不注明性能等級
，隻注明鋼號。

　　一些設計人員在設計說明中往往寫道：“高強度螺栓采用承壓型高強度螺栓10.9s”，這(zhe)是(shi)一(yi)種(zhong)不(bu)正(zheng)確(que)的(de)說(shuo)法(fa)。對(dui)於(yu)設(she)計(ji)者(zhe)隻(zhi)要(yao)給(gei)出(chu)高(gao)強(qiang)度(du)螺(luo)栓(shuan)的(de)性(xing)能(neng)等(deng)級(ji)和(he)連(lian)接(jie)材(cai)料(liao)摩(mo)擦(ca)麵(mian)的(de)抗(kang)滑(hua)移(yi)係(xi)數(shu)即(ji)可(ke)。不(bu)必(bi)規(gui)定(ding)製(zhi)造(zao)商(shang)采(cai)用(yong)何(he)種(zhong)螺(luo)栓(shuan)。當(dang)然(ran)，如(ru)果(guo)確(que)有(you)必(bi)要(yao)
，可(ke)以(yi)推(tui)薦(jian)用(yong)大(da)六(liu)角(jiao)頭(tou)高(gao)強(qiang)度(du)螺(luo)栓(shuan)
，或(huo)是(shi)扭(niu)剪(jian)型(xing)高(gao)強(qiang)度(du)螺(luo)栓(shuan)。

　　承壓型高強度螺栓(或摩擦型高強度螺栓)是一個錯誤的術語，它將螺栓的連接方式(連接的力學模式)和螺栓的種類(外形和性能)這兩個不相及的概念混為一談。談到承壓型(Bearing Type)與摩擦型(Friction Type)，它應該屬於連接形式(Type of Joint)defanchou。chengyaxinglianjiehemocaxinglianjiezhishikangjianlianjiedeliangzhongxingshi。qianmiantijideliangzhongluoshuanjikeyiyongyuchengyaxinglianjie

，yekeyiyongyumocaxinglianjie，xingnengdoushikekaode。zhiyuzheliangzhonglianjiexingshidequbiehejutijisuan，zaiguifan、教科書和設計手冊中都有詳盡的說明。目前高強度螺栓的連接多用於摩擦型連接，這種連接使得結構的剛度較大，是其主要的優點。

　　大六角頭高強度螺栓的外觀和普通螺栓基本一致

，隻是材料和擰緊的方式不同。扭剪型高強度螺栓為日本人首創
，20世紀70年nian代dai末mo隨sui寶bao鋼gang工gong程cheng引yin進jin。這zhe種zhong螺luo栓shuan的de尾wei部bu設she有you槽cao口kou和he梅mei花hua形xing卡ka頭tou，在zai擰ning緊jin螺luo母mu時shi用yong專zhuan用yong的de電dian動dong扳ban手shou套tao住zhu螺luo母mu和he卡ka頭tou一yi起qi擰ning。直zhi至zhi卡ka頭tou擰ning斷duan，此ci時shi螺luo栓shuan也ye達da到dao了le規gui定ding的de預yu拉la力li值zhi。這zhe種zhong高gao強qiang度du螺luo栓shuan緊jin固gu簡jian單dan，便bian於yu檢jian查zha是shi否fou有you漏lou擰ning或huo是shi欠qian擰ning
，但dan耗hao材cai略lve多duo
，預yu拉la力li值zhi離li散san性xing大da且qie需xu要yao專zhuan用yong扳ban手shou
，也ye是shi其qi缺que點dian。扭niu剪jian型xing高gao強qiang度du螺luo栓shuan目mu前qian我wo國guo隻zhi有you10.9級。這兩種高強度螺栓的類型與尺寸及性能都有對應的國家標準。所謂連接副指一個螺栓
、一個螺母和一個墊圈(大六角頭高強度螺栓為兩個墊圈)。大六角頭高強度螺栓之所以要兩個墊圈是因為其螺栓的加工精度較低，難以保證它與構件的緊密結合。

　　普通螺栓按製作精度分為A、B、C級3種，分別稱為精製螺栓、半精製螺栓和粗製螺栓。A、B級螺栓除了螺栓本身製作精度要求較高以外，對螺孔的精度也要求較高(I類孔)
，以前在建築鋼結構中多用於永久螺栓，現在已逐步為高強度螺栓所取代。這是因為如果用8.8級(ji)的(de)大(da)六(liu)角(jiao)頭(tou)高(gao)強(qiang)度(du)螺(luo)栓(shuan)，其(qi)價(jia)格(ge)與(yu)精(jing)製(zhi)螺(luo)栓(shuan)相(xiang)差(cha)不(bu)多(duo)，但(dan)高(gao)強(qiang)度(du)螺(luo)栓(shuan)對(dui)螺(luo)孔(kong)的(de)要(yao)求(qiu)和(he)粗(cu)製(zhi)螺(luo)栓(shuan)幾(ji)乎(hu)一(yi)樣(yang)，這(zhe)樣(yang)不(bu)僅(jin)構(gou)件(jian)的(de)製(zhi)作(zuo)和(he)安(an)裝(zhuang)成(cheng)本(ben)可(ke)以(yi)降(jiang)低(di)
，而(er)且(qie)施(shi)工(gong)方(fang)便(bian)且(qie)性(xing)能(neng)可(ke)靠(kao)。C級螺栓一般都用於安裝螺栓，地腳螺栓也屬於粗製螺栓。

　　4塗裝

　　塗裝其意思與防腐基本一致


，不僅包括塗料，還包括對鋼材表麵的除鏽要求。“鋼材表麵須認真除鏽”這樣的說明缺乏具體的標準
，應該注明除鏽等級Sa2.5

，或除鏽等級St3。Sal
、Sa2、Sa2.5、Sa3是噴射或拋射(通常說的噴砂隻是其中一種)的等級要求，共有4級。手工和動力工具除鏽等級隻有St2、St3兩種。我國對於除鏽等級早已有國家標準《塗裝前鋼材表麵鏽蝕等級和除鏽等級》(GB8923-88)。噴射除鏽不僅除鏽徹底，而且能在鋼材表麵形成微小的凸凹麵
，有利於塗料與鋼材的黏結，大大提高防腐年限。當構件有殘餘應力時，噴射還可以消除部分殘餘應力，值得大力推廣。

　　“紅丹兩度打底，調和漆兩度罩麵”這種說明使得塗料的品牌不清(紅丹有多種)
，漆膜層厚度不明(塗料應注明各層厚度)，而er且qie標biao準zhun也ye太tai低di
，這zhe表biao明ming一yi些xie設she計ji人ren員yuan對dui鋼gang結jie構gou的de防fang腐fu蝕shi重zhong要yao性xing仍reng認ren識shi不bu足zu。設she計ji人ren員yuan應ying該gai不bu斷duan學xue習xi


，掌zhang握wo一yi些xie塗tu料liao的de知zhi識shi，這zhe方fang麵mian的de知zhi識shi是shi非fei常chang豐feng富fu且qie在zai不bu斷duan發fa展zhan的de。