3.0.1 交错桁架钢框架结构宜采用牌号为Q235,质量等级为B(其脱氧方法为镇静钢)、C、D的碳素结构钢以及牌号为Q345、Q390和Q420,质量等级为B、C、D、E的低合金高强度结构钢。钢材的质量应符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T 700或《低合金高强度结构钢》GB/T 1591的规定。当有可靠依据时,可采用其他牌号的钢材,但应符合国家现行相关标准的规定和要求。
3.0.2 在技术经济合理的情况下,同一结构中可采用不同牌号的钢材。
3.0.3 交错桁架钢框架结构采用的钢材,应具有屈服强度、抗拉强度、伸长率、冷弯试验、冲击韧性和碳、硫、磷含量的合格保证。有抗震设防要求时,还要求钢材的屈服强度实测值与抗拉强度实测值的比值不应大于0.85,伸长率不应小于20%,且钢材有明显的屈服台阶和良好的焊接性。
3.0.4 在结构设计图纸和材料订货文件中,应注明所采用钢材的牌号和质量等级、供货条件等以及连接材料的型号(或钢材的牌号)。必要时,尚应注明对钢材所要求的力学性能和化学成分的附加保证项目。
3.0.5 钢材的强度设计值和物理性能指标,应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017的规定执行。
3.0.6 交错桁架钢框架结构的焊接和螺栓连接材料及其强度设计指标,应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017的规定执行。
3.0.7 栓钉连接件的材料应符合现行国家标准《电弧螺柱焊用圆柱头焊钉》GB/T 10433的规定。
3.0.8 锚栓的材料可采用Q235钢或Q345钢,其质量应分别符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T 700和《低合金高强度结构钢》GB/T 1591的规定。
3.0.9 钢管混凝土柱宜采用强度等级为C30~C80的混凝土。钢管混凝土柱的设计,应符合国家现行标准的相关规定。
3.0.10 楼板混凝土的强度等级不应低于C30。当采用装配整体式叠合楼板时,叠合层混凝土强度等级不应低于C35。当采用轻骨料混凝土时,其强度等级不应低于LC35,力学性能应符合国家现行标准的有关规定。
3.0.11 交错桁架钢框架结构中的钢筋混凝土材料选用和构件设计,均应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的相关规定。
条文说明
3 材 料
3.0.1 现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017规定了承重结构的钢材宜采用Q235钢、Q345钢、Q390钢和Q420钢。交错桁架钢框架结构是一种承重结构,采用的钢材应该具有屈服强度、抗拉强度、伸长率、冲击韧性和硫、磷含量的合格保证,同时作为焊接承重结构,采用的钢材还应该具有碳含量的合格保证和冷弯试验的合格保证。现行国家标准《碳素结构钢》GB/T 700将Q235钢分为A、B、C、D四个等级,其中A级钢不要求做冲击试验,碳含量(不大于0.22%)不作为交货条件,且焊接结构的碳含量不应大于0.2%,故不建议采用Q235A钢。现行国家标准《低合金高强度结构钢》GB/T 1591将Q345钢、Q390钢、Q420钢分为A、B、C、D、E五个等级,其碳含量均小于0.2%,焊接性能较好,但A级钢无冲击试验要求,故也不建议采用。
Q235 B级钢按脱氧方法可以分为沸腾钢和镇静钢,其中沸腾钢脱氧不充分,含氧量高,内部组织不够致密,硫、磷偏析大,氮是以固溶氮形式存在,故其冲击韧性低,冷脆和时效影响也大。目前,我国的钢材绝大多数采用转炉和连铸方法生产,而这种方法生产的钢材均为镇静钢;而沸腾钢的产量很少,市场价格反而偏高。因此,规定当采用Q235 B级钢时,应选用镇静钢。Q235 C级钢全为镇静钢,Q235 D级钢全为特殊镇静钢。
3.0.2 交错桁架钢框架结构设计中,可根据构件受力情况采用不同的钢材,优化结构用钢。框架柱和桁架弦杆受力较大,可采用强度较高的钢材;桁架腹杆受力相对较小,可采用强度较低的钢材。
3.0.3 本条系综合考虑了现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017和《建筑抗震设计规范》GB 50011的规定。交错桁架钢框架结构以焊接承重结构为主,需保证相应的力学性能和化学成分要求(见第3.0.1条条文说明)。
参考美国加州规范,作出了屈强比和伸长率等要求。对有抗震设防要求的承重结构,应保证钢材有明显的屈服台阶、较高的延性和冲击韧性要求;其良好的焊接性能要求,是为了保证焊接后不会引起材料的焊接缺陷。
3.0.4 本条参考现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017制定,提出了在设计和材料订货中应具体考虑的一些注意事项。
3.0.9 根据工程实践经验,钢管混凝土结构的混凝土强度等级不宜低于C30。参考现行协会标准《矩形钢管混凝土结构技术规程》CECS 159和韩林海、杨有福的著作《现代钢管混凝土结构技术》(中国建筑工业出版社,2007),按常用的钢管和混凝土承载力匹配关系,建议Q235钢管配置C30~C40级混凝土;Q345钢管配置C40~C60级混凝土;Q390和Q420钢管配置C50级及以上混凝土。
3.0.10 交错桁架钢框架结构中,承担水平作用的桁架在上下相邻层交错布置,抗侧构件竖向不连续,结构的全部水平剪力都需完全通过楼板逐层向下传递;因此交错桁架钢框架结构中钢筋混凝土楼板比普通结构体系中的楼板承担更大的剪力作用,其混凝土强度等级不应过低。采用轻骨料混凝土楼板,可以降低地基与基础费用,减轻结构自重,减小地震作用。