大型建筑结构采用的国内、国外部分标准及牌号/高建钢 国内外材料牌号对照表

大型建筑结构采用的国内、国外部分标准及牌号表1:

主要国家或地区标准

典型牌号

中国

GB700-88

Q215B、Q235C、Q255B、Q275等

GB/T1591-94

Q345C、Q390D、Q420D、Q460E等

YB4104-2000

Q235GJZ35D、Q345GJZ35E等

GB/T19879-2005

Q235GJD-Z35、Q345GJE-Z35等

日本

JISG3106-1999

SM400B、SM490C、SM520C、SM570等

JISG3136-1994

SN400B、SN490C等

美国

ASTM A36/A36M-96

A36

ASTM A572/A572M-97

A572Gr42、A572Gr50、A572Gr60等

ASTM A283/A283M-93

A283/B、A283/C等

德国

DIN 17102-81

StE355等

英国

BS4360-1986

43B、50D、55E等

欧洲

EN10025:1990+A1:1993

S235JR、S355K2G4、E295、E355等

EN10113-2:1993

S275NL、S355N、S420N、S460N等

EN10113-3:1993

S275M、S355ML、S420M、S460ML等

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舞钢建筑结构用钢板产品技术特点

为满足以上特殊性能要求,舞钢公司在钢板的成分和性能指标设计、生产工艺控制等方面进行了深入细致的研究,成功开发出不同级别系列的高层建筑结构用钢板。从目前市场需求来看,使用的钢板大部分为屈服强度235MPa和345MPa两个级别。

公司生产的屈服强度为235MPa和345MPa的建筑用钢板具有以下技术特点:

(1)良好的综合力学性能钢板具有适宜的强度,足够的塑性和韧性。

(2)焊接碳当量低

屈服强度为235MPa的高层建筑用钢板,焊接碳当量一般不大于0.35%;屈服强度为345MPa的高层建筑用钢板,焊接碳当量一般不大于0.43%,可保证钢板具有良好的焊接性能。

(3)有害元素含量低

钢中的有害元素含量一般为:S≤0.005%,P≤0.015%。钢质比较纯净,有利于提高钢板的综合性能,尤其是Z向性能。

(4)低屈强比

公司研制的级别为235Mpa的高层建筑结构用钢,其屈强比一般为0.55-0.70;级别为345Mpa的高层建筑结构用钢,其屈强比一般为0.60-0.78。我公司研制的这些高层建筑结构用钢具有良好的冷变形能力和较高的塑性变形功,低于日本工业标准中规定的屈强比不大于0.80的要求。

(5)屈服强度波动小

屈服强度的波动范围,对热轧钢板可控制在100Mpa以下,对正火钢板可控制在80Mpa以下,优于日本标准中规定其不大于120Mpa,YB4104标准中规定其不大于110Mpa的要求。

(6)Z向性能优良

公司高层建筑结构用钢板的Z向断面收缩率一般能达到50-70%,远高于日本标准中规定的Z25要求,具有良好的抗层状撕裂能力。

(7)内部质量好

钢板的内部质量检测可以按照中国(JB4730、GB/T2970)、美国(A435、A577、A578)、日本(JISG0801、JISG0901)、德国(SEL072)、英国(BS5996)、法国(NFA04-305)等国内外探伤标准进行检验。

(8)品种、规格齐全

可以按照国内、国外不同标准,生产屈服强度在195~460Mpa之间的众多牌号的高层建筑结构用钢板。

产品规格范围广,可以生产厚度8~300mm、宽度1100~3900mm、长度1200~27000mm的特厚、特宽钢板。

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GB/T19879标准及特点

GB/T19879标准

日本建筑结构用钢标准的技术水平处于世界前列。GB/T19879标准是在非等效采用日本先进的JIS G3136-1994标准的基础上,并结合国内实际情况而制定的一部建筑结构用钢板国家标准

GB/T19879与 JIS G 3136-1994相比,优化了以下技术要求:

(1)提高了强度级别,增加了390MPa、420MPa、460MPa三个屈服强度级别。

(2) 降低了P、S含量和焊接碳当量。

(3)提高了屈服强度下限值,降低了强度的厚度效应。

(4) 提高了冲击功。

(5) 增加了冷弯试验。

(6) 厚度方向性能可以保证到Z35级别。

GB/T19879标准特点

GB/T19879-2005与GB/T1591-1994相比,具有钢质更为纯净、焊接性好、板厚效应小、抗震性好等特点。

(1)钢质纯净

GB/T198790标准要求P、S含量更低,钢质更为纯净。如GB/T700-1988标准中,Q235C要求P≤0.040%、S≤0.040%;GB/T19879标准中,Q235GJC要求P≤0.025%、S≤0.015%;GB/T1591-1994标准中,Q345C要求P≤0.035%、S≤0.035%;GB/T19879标准中,Q345GJC要求P≤0.025%、S≤0.015%。

(2)焊接性能好

GB/T700-1988、GB/T1591-1994标准没有规定各牌号的焊接碳当量,GB/T19879标准则明确规定了各个牌号的焊接碳当量。其中Q235GJ规定钢板的焊接碳当量不大于0.36%。对于Q345GJ规定:厚度≤50mm钢板的焊接碳当量不大于0.42%;厚度>50~100mm钢板的焊接碳当量不大于0.45%。采用GB/T19879标准,有利于提高材料的焊接性能。

(3)板厚效应小

GB/T700-1988、GB/T1591-1994标准中,随着钢板厚度的增加,Re指标急剧降低。GB/T19879标准中,随着钢板厚度的增加,Re指标几乎不降低。以厚度>60~100mm钢板为例,Q235要求Re最低为205MPa,Q235GJ要求Re最低为215MPa;Q345要求Re最低为275MPa,Q345GJ要求Re最低为325MPa(性能对比详见表24)。因此,选用YB4104标准中的牌号,可以相应减少钢板的厚度。

表2: Q345和Q345GJ、 Q235和Q235GJ性能对比

牌号

标准

Re,MPa

Rm

MPa

钢板厚度,mm

≤16

>16~35

>35~50

>50~100

Q345

GB/T1591-1994

≥345

≥325

≥295

≥275

470~630

Q345GJ

GB/T19879-2005

≥345

≥345~455

≥335~445

大型建筑结构采用的国内、国外部分标准及牌号/高建钢 国内外材料牌号对照表

≥325~435

490~610

Q235

GB/T700-1988

≥235

≥225

(16~40mm)

≥215

(40~60mm)

≥205

(60~100mm)

375~500

Q235GJ

GB/T19879-2005

≥235

≥235~345

≥225~335

≥215~325

400~510

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(4)窄屈服点

GB/T700-1988、GB/T1591-1994标准,没有规定各牌号的屈服点波动范围。GB/T19879则将各钢号的屈服点波动范围限定在110~140MPa之内。

(5)低屈强比

GB/T700-1988、GB/T1591-1994标准,没有规定各牌号的屈强比。GB/T19879对各牌号的屈强度比进行了相应的规定

舞钢建筑结构用钢板的应用

自1996年10份至今,舞钢公司先后承接了天津云顶花园大厦、大连云山大厦、北京中银大厦、厦门国际会展中心、国家大剧院、上海新国际博览中心、国家大剧院、上海文献大厦、北京中关村金融中心、北京电视中心、首都机场、中央电视台、国家体育场等大跨度、高层、超高层建筑结构用钢板的供货合同,开发高层建筑结构用钢板数十万吨,揭开了国产高层建筑结构用钢板的序幕。

表3:建筑钢结构用钢板部分业绩

用途

牌号

技术条件

供货量

供货时间

天津云顶大厦

SM490B

SM490B/Z25

JISG 3106

JISG 3136

附加特殊要求

7600

1996

大连云山大厦

Q345B

Q345/Z25

GB/T1591

附加特殊要求

2000

1996

上海东方明珠电视塔

St52-3

DIN17102

1500

1988

北京中银大厦

A572Gr50

A572/A572M

附加特殊要求

1300

1997

上海信息枢纽大厦

SM490B

SM490B/Z25

JISG 3106

附加特殊要求

3000

1998-1999

厦门国际会展中心

SM490B

SM490B/Z25

JISG 3106

附加特殊要求

12000

1998-1999

深圳世贸中心

Q345B

Q345B-Z25

GB/T1591

附加特殊要求

1200

1998

广州奥林匹克

体育大厦

Q345B-Z25

(替代进口)

GB/T1591

附加特殊要求

1000

1999

成都电信大厦

Q345B-Z15

GB/T1591

附加特殊要求

2000

2000-2001

广州体育中心

Q345B

Q345B-Z15

GB/T1591

附加特殊要求

7600

1999-2000

上海新国际博览中心

Q345B

Q345B-Z15

GB/T1591

附加特殊要求

1020

2002

国家大剧院

Q345D

Q345D/Z25

Q345D/Z35

GB/T1591

4800

2002

上海世贸大厦

Q345C

Q345C/Z15

GB/T1591

附加特殊要求

3000

2002

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继表4:建筑钢结构用钢板部分业绩

用途

牌号

技术条件

供货量

供货时间

上海文献大厦

Q345B

Q345B/Z15

Q345B/Z25

Q345GJZ25C

Q345GJZ35C

GB/T1591

YB4104

6000

2003

北京中关村金融中心

Q345GJC

Q345GJZ15C

YB4104

4400

2003

北京电视中心

Q345B,Q345B/Z15

Q345GJC,Q345GJZ15C

GB/T1591

YB4104

2450

2003

首都机场

Q345GJZ25C

YB4104

7100

2005

中央电视台

Q345GJZ35C

Q390D-Z35

Q420D-Z25

Q460E-Z35

YB4104

GB/T1591

附加特殊要求

12000

2005

国家图书馆

Q345C-Z15

GB/T1591

6000

2005

国家体育场

Q345GJZ25D, Q345GJZ35D

Q460E-Z35

YB4104

GB/T1591

附加特殊要求

3700

2005

Q345GJD实物质量

弹性模量(E)试验

对65mm厚的正火Q345GJD,按GB/T2105-91做金属材料杨氏模量试验,所测结果分别为:212.9GPa、212.4GPa、211.3GPa,平均为212.2Gpa。

NDT落锤试验

对板厚为65mm,正火的Q345GJD做NDT落锤试验,测得零塑性转变温度为-60℃

疲劳裂纹扩展速率da/dN试验

对板厚为65mm,正火的Q345GJD,按GB6398-86进行疲劳裂纹扩展速率da/dN试验,测得的da/dN-Δk表达式为:

lg(da/dN)=-7.8603+2.7941lg(Δk) (R=0.9845)

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裂纹尖端张开位移CTOD试验

对板厚为65mm,正火的Q345GJD,按GB2358-94进行裂纹尖端张开位移CTOD试验,结果见表26。

表5:裂纹尖端张开位移CTOD试验

试样类型

裂纹面取向

试验温度

δ0.05(mm)

δi(mm)

δm(mm)

SE(B)

T-L

-20℃

0.363

0.595

1.894

测得的δR-Δa阻力曲线方程为:

δR=1.5470Δa+0.2854±0.0696(R=0.9918,S=0.0696)

金相检验

对板厚为65mm,正火的Q345GJD,进行夹杂物、晶粒度、组织检验,结果表明钢质纯净、夹杂物含量低、晶粒比较细小(结果见表27)

表6:金相检验

夹杂 物

晶粒度

组织

A 类

B类

C类

D类

0

1.5

0

1.0

9.5级

F+P

建筑结构用Q390D实物性能

供中电视台用Q390D钢板的实物性能如下:

表7:供中央电视台用Q390D实物性能

牌号

规格

mm

Re

MPa

Rm

MPa

A5

%

Rm/Re

AKV, J

纵向,-20℃

Zz

%

Q390D-Z25

60

395

545

31.5

1.38

250

285

296

71

71

63

Q390D-Z25

80

385

560

31

1.45

180

172

233

37

36.5

51.5

Q390D-Z25

90

370

555

28.5

1.5

193

167

184

58

59.5

58

Q390D-Z35

100

380

555

27.5

1.46

173

207

197

44.5

46.5

51

Q390D/Z35

125

360

545

28

1.51

171

178

68

41

35

39.5

Q390D/Z35

135

355

540

32

1.52

158

175

171

48.5

36.5

36.5

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建筑结构用钢Q460E-Z35

随着钢结构建筑向大跨度、高层、超高层发展,钢结构受力越来越复杂,一些重要的梁与柱的断面尺寸变得越来越大,给现场施工和焊接带来的一些困难。为降低这引些梁与柱的断面尺寸,开始使用强度级别更高的钢板。国家体育场和中央电视台已开始应用Q460E钢板。

表8:供国家体育场和中央电视台用Q460E-Z35实物性能

牌号

规格

mm

Re

MPa

Rm

MPa

A5

%

Rm/Re

AKV, J

纵向,-40℃

Zz

%

Ceq%

Q460E-Z35

100

455

610

29

1.34

151

90

78

41

50

36.5

Q460E-Z35

100

425

575

27

1.35

119

106

125

38

50

36.5

0.47

Q460E-Z35

110

410

570

27

1.39

202

197

168

45.5

42.5

42.5

Q460E-Z35

110

430

595

29

1.38

159

180

185

46.5

44.5

48

舞钢建筑结构用钢的最新开发状况

面对高层建筑结构对钢板越来越高的要求,我公司正在进行耐火、耐侯钢板的研制开发,以及TMCP(温度─形变控制轧制)工艺生产高建用钢的研究。进展情况如下:

耐火建筑结构用钢板

通过调整C含量、加入适量的Mo、及微量的Nb、V微合金等,提高钢板的耐高温性能,试验钢在600℃的高温下测定屈服强度已超过室温的2/3以上,能满足建筑物抵御火灾的需要。

耐侯建筑结构用钢板

通过加入适量的Cu、Cr、Ni等合金元素,在金属基体表面形成保护层,满足建筑物耐大气腐蚀的要求,目前我公司已批量生产供货CortenB、16CuCr、15MnCuCr、09CuPCrNiA等耐侯钢数万吨。

TMCP工艺研究

采用TMCP工艺,可以进一步降低碳当量,提高钢板的综合性能。我公司采用TMCP工艺,开发了可用于“西气东输”工程的直缝焊管用钢板X70。为了保证高层建筑结构用钢板对低屈强比的要求,TMCP工艺还需进一步深入研究。

  

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