建筑结构用钢新标准介绍 与舞钢产品结构有关的新标准王王 丽丽 敏敏:内容提要内容提要1对建筑钢材生产与使用的新要求对建筑钢材生产与使用的新要求几个重要建筑结构用新标准介绍几个重要建筑结构用新标准介绍234 建筑用钢是拉动钢材消费引擎建筑用钢的概念建筑用钢的概念:1 建筑用钢是拉动钢材消费引擎2019年中国钢年中国钢材消费总量为材消费总量为5.3 亿，其中，亿，其中，建筑用占钢材消建筑用占钢材消费费53%左右。左右。1.1 国内市场:重点投资方向及其对钢材需求影响重点投资方向及其对钢材需求影响使用建筑用钢拉动经济增长的投资约占90%电力能源交通运输灾后重建安居工程铁路城市轨道公路港口机场1 建筑用钢是拉动钢材消费引擎1.1 1.1 国内市场国内市场: 1.2 1.2 国际市场国际市场建筑用钢也占国际钢材消费总量的建筑用钢也占国际钢材消费总量的50%以上以上1 建筑用钢是拉动钢材消费引擎: 2.1 2.1 建筑用钢的范围建筑用钢的范围 我国建筑用钢主要包括建筑用钢结构，钢筋混凝土用钢筋，钢绞线，钢丝，门我国建筑用钢主要包括建筑用钢结构，钢筋混凝土用钢筋，钢绞线，钢丝，门窗以及等，而建筑钢结构主要包括中厚板、彩涂板、冷轧板、窗以及等，而建筑钢结构主要包括中厚板、彩涂板、冷轧板、H H型钢与各类型型钢与各类型钢与焊接钢管等。钢与焊接钢管等。 2 建筑用钢的概念注：图中彩涂板包括镀锌板注：图中彩涂板包括镀锌板图中厚板包括特厚板图中厚板包括特厚板2.2各主要品种主要用途各主要品种主要用途根据钢结构类型不同其所根据钢结构类型不同其所用的产品的品种也有所侧重：用的产品的品种也有所侧重：低层与轻钢结构主要用彩涂钢板；低层与轻钢结构主要用彩涂钢板；高层及超高层钢结构以及大跨度高层及超高层钢结构以及大跨度主要用高强度以及带有特殊性能主要用高强度以及带有特殊性能的钢板与的钢板与H型钢。型钢。:3 对钢材生产与使用的新要求 3.1 性能要求越来越高性能要求越来越高 从安全性与经济性考虑：从安全性与经济性考虑： 高强度、高韧性、低屈强比高强度、高韧性、低屈强比; 从改善加工性考虑：从改善加工性考虑： 良好的焊接性能；良好的焊接性能； 从耐久性与安全性考虑：从耐久性与安全性考虑： 耐蚀性、耐候性、耐火性、抗震性。耐蚀性、耐候性、耐火性、抗震性。:3 对钢材生产与使用的新要求3.1.1 3.1.1 高强度高强度 建筑结构所需要的尺寸是根据它的最大承载应力与结构材料的最小建筑结构所需要的尺寸是根据它的最大承载应力与结构材料的最小屈服强度计算确定的。钢板屈服强度提高，可以减小结构的厚度，降屈服强度计算确定的。钢板屈服强度提高，可以减小结构的厚度，降低建造成本，提高结构的综合性能、安全可靠性、建筑物有效利用空低建造成本，提高结构的综合性能、安全可靠性、建筑物有效利用空间和性价比间和性价比 。变化：。变化： Q235 Q235、Q345Q345、Q420Q420、Q460Q460、Q500Q500、Q690Q690甚至更高。甚至更高。 3.1.2 高韧性高韧性 高韧性保证材料在裂纹开始扩张高韧性保证材料在裂纹开始扩张之前具有足够的塑性变形能力，之前具有足够的塑性变形能力，不发生脆性断裂。不发生脆性断裂。 材料的屈服强度提高，所需的断材料的屈服强度提高，所需的断裂力学积分特征值几乎是随着屈裂力学积分特征值几乎是随着屈服强度的平方增加的服强度的平方增加的, 因而因而, 采用采用高强度钢的建筑钢结构高强度钢的建筑钢结构,对冲击韧对冲击韧性以及伸长率的要求更高。性以及伸长率的要求更高。:3 3 对钢材生产与使用的新要求对钢材生产与使用的新要求 3.1.3 良好的可焊性良好的可焊性 保证焊接性能良好的主要指标是碳当量保证焊接性能良好的主要指标是碳当量Ceq和和裂纹敏感系数裂纹敏感系数Pcm值。值。 碳当量降低可以提高焊缝和热影响区的韧性；碳当量降低可以提高焊缝和热影响区的韧性；裂纹敏感系数降低可以保证焊后不产生裂纹，对于裂纹敏感系数降低可以保证焊后不产生裂纹，对于钢结构的整体安全性十分重要。由于钢结构制作和钢结构的整体安全性十分重要。由于钢结构制作和安装多数在现场焊接，不能进行预热和焊后处理，安装多数在现场焊接，不能进行预热和焊后处理，且经常采用大线能量的高速焊接，对钢材焊接性能且经常采用大线能量的高速焊接，对钢材焊接性能的要求尤其严格。的要求尤其严格。:3 对钢材生产与使用的新要求3.1.4 3.1.4 抗层状撕裂性能抗层状撕裂性能 在建筑钢结构中梁和柱之间的焊接和在建筑钢结构中梁和柱之间的焊接和节点很多，这些焊接接头沿钢板厚度方向节点很多，这些焊接接头沿钢板厚度方向的拘束度会导致钢板的层状撕裂，因此要的拘束度会导致钢板的层状撕裂，因此要求钢板必须具有一定级别的抗层状撕裂能求钢板必须具有一定级别的抗层状撕裂能力，防止钢板沿厚度方向开裂。表征性能力，防止钢板沿厚度方向开裂。表征性能为为Z Z向性能，如向性能，如Z15Z15。:3 对钢材生产与使用的新要求3.1.5 3.1.5 耐侯性耐侯性 耐大气腐蚀钢的开发在耐大气腐蚀钢的开发在2020世纪初，最初发现的是铜和磷对世纪初，最初发现的是铜和磷对钢的耐蚀性的显著效果，以后就出现了著名的钢的耐蚀性的显著效果，以后就出现了著名的CortenCorten钢和世钢和世界各国的耐大气腐蚀钢，也叫做耐候钢。界各国的耐大气腐蚀钢，也叫做耐候钢。 我国的耐大气腐蚀钢研制从我国的耐大气腐蚀钢研制从2020世纪世纪6060年代开始，自年代开始，自1965196519791979年有年有1919种含种含CuCu及及P P、RERE、TiTi的低合金钢在风沙干燥、工业的低合金钢在风沙干燥、工业大气、潮湿都市和农村等大气、潮湿都市和农村等1010个不同的环境下进行长达个不同的环境下进行长达1515年的年的大气曝露试验，取得了宝贵的第一手数据，于大气曝露试验，取得了宝贵的第一手数据，于19841984年制定了年制定了我国耐大气腐蚀钢标准我国耐大气腐蚀钢标准(GB 4171-84(GB 4171-84及及GB 4172-84)GB 4172-84)，纳入了，纳入了高耐候性的高耐候性的3 3个牌号：个牌号：090CuPCrNiA090CuPCrNiA、09CuPCrNiB09CuPCrNiB、09CuP09CuP和焊和焊接结构用耐候钢的接结构用耐候钢的4 4个牌号：个牌号：16CuCr16CuCr、1MnCuCr1MnCuCr、15MnCuCr15MnCuCr及及15MnCuCr-QT15MnCuCr-QT。 :3 对钢材生产与使用的新要求3.1.6 3.1.6 耐火性耐火性 耐火钢一般在常温下承载，遇到火灾600左右下保持13h后，其强度不低于室温强度的2/3，以保证建筑结构的安全性，属于低合金结构用钢highstrength low alloy steels，即HSLA 钢）。 新日铁开发了一类在耐火钢成分体系的基础上添加耐候元素Cu和Cr的耐火耐候钢品种系列NSFR400WNSFR490W）。 据有关资料，耐火耐候钢在日本建筑行业的需求量呈快速增长的势头。 :3 对钢材生产与使用的新要求3.1.7 3.1.7 抗震性抗震性 地震earthquake是一种自然现象，它带给世界人类的损失是巨大的。汶川地震中不抗震的建筑结构夺走了7万多中国同胞兄弟的生命！:3 对钢材生产与使用的新要求 3.1.7 3.1.7 抗震性抗震性中国中国建筑抗震设计规范（建筑抗震设计规范（GB500112019）钢材的抗拉强度与屈服强度的实测值之比不应小于钢材的抗拉强度与屈服强度的实测值之比不应小于1.2；钢材的伸长率应大于钢材的伸长率应大于20%，且应有明显的屈服台阶；，且应有明显的屈服台阶；钢材应有良好的焊接性和合格的冲击韧性；钢材应有良好的焊接性和合格的冲击韧性；Dr.PeterLangenbergEurocodeY/TisdefinetlynotrepresentativefortoughnessY/ThasnothingtodowithbrittlefractureY/Tratiomightbeusefulwheremembersareunderpuretension.Eurocodelimitat0,9fortensileloadedmembers:3 对钢材生产与使用的新要求3.1.9 3.1.9 抗震性抗震性 (Canada) (Canada):抗震性抗震性USAUSA）ANSI/AISC 360ANSI/AISC 360ANSI/AISC 341ANSI/AISC 3413对钢材生产与使用的新要求对钢材生产与使用的新要求:3 3 对钢材生产与使用的新要求对钢材生产与使用的新要求 3.2 工艺节奏越来越紧凑 在面对建筑结构在面对建筑结构用钢要求越来越苛刻用钢要求越来越苛刻的同时，还面临着节的同时，还面临着节约资源与减低成本的约资源与减低成本的压力，因此钢结构用压力，因此钢结构用钢生产必须走低成本、钢生产必须走低成本、高效能工艺路线。高效能工艺路线。世界各国围绕着轧制工艺与轧制技术的世界各国围绕着轧制工艺与轧制技术的创新，先后研究出热轧创新，先后研究出热轧淬火与回火淬火与回火( (离线离线)( (热机械控制轧制热机械控制轧制) )与与( (淬火加自回火淬火加自回火) )的新工艺。的新工艺。 :3 对钢材生产与使用的新要求 金相金相组织组织的变化的变化3.3 3.3 金相组织金相组织 从奥氏体钢从奥氏体钢回火马氏体钢回火马氏体钢铁素体贝氏体双相钢铁素体贝氏体双相钢DU），），复相钢复相钢TRIP），同时晶粒越来越细化见上图）。），同时晶粒越来越细化见上图）。:3 对钢材生产与使用的新要求3.4 3.4 化学成分化学成分碳越来越低，碳越来越低，合金元素合金元素越来越少，越来越少，大都是微大都是微合金高强钢。合金高强钢。(ASTMA913):4 几个重要建筑结构用新标准介绍2019 至2208年为了配合钢铁工业的技术进步与结构调整，我们修订了380多个国家标准:4 几个重要建筑结构用新标准介绍一些重要一些重要的基础标的基础标准都进行准都进行了修订，了修订，都有了新都有了新标准标准: 4 几个重要建筑结构用新标准介绍 4.1 GB/T 1591-2019 4.1 GB/T 1591-2019 低合金高强度结构钢（低合金高强度结构钢（2021-10-012021-10-01） GB/T1591 GB/T1591 是重要的钢材基础标准，尤其在调结构、上水平、节是重要的钢材基础标准，尤其在调结构、上水平、节约资源的新形势下，它的重要性就更重要。约资源的新形势下，它的重要性就更重要。 GB/T1591 GB/T1591 在修订遵循了在修订遵循了以下原则：以下原则： 1. 1.充分反映钢铁企业的技术进步的新科研成果充分反映钢铁企业的技术进步的新科研成果 。 2. 2.满足用户行业对低合金钢高强度、高韧性、易焊接及厚度方向性满足用户行业对低合金钢高强度、高韧性、易焊接及厚度方向性 能等要求。能等要求。 3. 3.推动和促进新工艺、新技术的发展推动和促进新工艺、新技术的发展 4. 4.与国际、国外先进标准接轨。与国际、国外先进标准接轨。 5. 5.充分考虑节约资源。充分考虑节约资源。:4 几个重要建筑结构用新标准介绍大规格大规格高强度高强度高纯精度高纯精度易焊接本标准的本标准的最大厚度最大厚度扩大到扩大到 400mm 400mm增加增加Q500Q500、Q550Q550、Q620Q620、Q690Q690取消取消Q295Q295加严了加严了对磷、对磷、硫等有硫等有害元素害元素的控制的控制增加了钢材增加了钢材碳当量及裂碳当量及裂纹敏感系数纹敏感系数的计算公式的计算公式及规定及规定4.1 GB/T 1591-2019 4.1 GB/T 1591-2019 低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢:4 几个重要建筑结构用新标准介绍新工艺新工艺高性能高性能高韧性高韧性Z向性能 修改了钢材的交修改了钢材的交货状态为钢材以货状态为钢材以热轧、控轧、正热轧、控轧、正火火/ /正火轧制或正火轧制或正火加回正火加回 火、火、热机械轧制或热热机械轧制或热机械轧制加回火机械轧制加回火状态交货。取消状态交货。取消了调质规定了调质规定修改了钢修改了钢材力学性材力学性能，加严能，加严了厚度效了厚度效应引起的应引起的屈服强度屈服强度降低值；降低值；提高了提高了冲击吸冲击吸收能量收能量值；值；增加了各牌增加了各牌号钢的厚度号钢的厚度方向性能要方向性能要求。求。4.1 GB/T 1591-2019 低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢:4 几个重要建筑结构用新标准介绍1Q235qC E、Q345qCE、Q370qCE、Q420qCE、Q460qCEQ460qCE、Q500qDE、Q550qDE、Q620qDE、Q690qDE Q345qCE、Q370qCE、Q420qCE、Q460qCE热轧、控轧、正火热轧、控轧、正火 热机械轧制热机械轧制调质淬火调质淬火+回火）回火）4.2 GB/T 714-2019 4.2 GB/T 714-2019 桥梁用结构钢桥梁用结构钢1 1 新牌号新牌号:4 几个重要建筑结构用新标准介绍减少了厚度效应减少了厚度效应增加了个牌号的增加了个牌号的-40冲击值冲击值增加了厚度方向性能的要求增加了厚度方向性能的要求2 2 新变化新变化4.2 GB/T 714-2019 4.2 GB/T 714-2019 桥梁用结构钢桥梁用结构钢:4 几个重要建筑结构用新标准介绍GB/T4171-2000高耐候结构钢高耐候结构钢GB/T4172-2000焊接结构用耐候钢焊接结构用耐候钢GB/T 18982-2019集装箱用耐腐蚀钢板及钢带集装箱用耐腐蚀钢板及钢带GB/T 4171-2019 耐耐候结构钢候结构钢4.2 GB/T 4171-2019 4.2 GB/T 4171-2019 耐候结构钢（耐候结构钢（2021-05-2021-05-0101）1 1 整合整合 武钢技术中心科技大厦高27层，总建筑面积33000多平方米，为全钢结构大楼，总用钢量3000吨，钢柱采用钢管砼结构，梁采用焊接H型钢，全部采用耐火耐候钢， :2 2 简化简化 4 几个重要建筑结构用新标准介绍4.3 GB/T 4171 -2019 4.3 GB/T 4171 -2019 耐候结构钢耐候结构钢类 别牌 号用 途高耐候钢Q265GNH、Q295GNH 、Q310GNH、Q355GNH车辆、集装箱、建筑、塔架或其它结构件等结构用，与一般耐候钢相比，具有较好的耐大气腐蚀性能焊接耐候钢Q235NH、Q295NH、Q355NHQ415NH、Q460NH、Q500NHQ550NH车辆、桥梁、集装箱、建筑或其它结构件等结构用，与高耐候钢相比，具有较好的焊接性能。:改善钢质与耐蚀性改善钢质与耐蚀性改善钢质与耐蚀性改善钢质与耐蚀性改善焊接性改善焊接性改善焊接性改善焊接性方便设计与选用方便设计与选用方便设计与选用方便设计与选用降降P P提提CrCr降C加微合金增加了耐腐蚀信息4 4 几个重要建筑结构用新标准介绍几个重要建筑结构用新标准介绍4.3 GB/T 4171 -2019 4.3 GB/T 4171 -2019 耐候结构钢耐候结构钢3 技术路线明确:4 4 几个重要建筑结构用新标准介绍几个重要建筑结构用新标准介绍硫硫含含量量低低温温冲冲击击厚厚度度负负偏偏差差 厚度规格120mm 100mm-0.30 -0.2534J27J-40-30新变化4.4 GB/T 3531-2019 4.4 GB/T 3531-2019 低温压力容器用低合金钢钢板低温压力容器用低合金钢钢板:4 4 几个重要建筑结构用新标准介绍几个重要建筑结构用新标准介绍4.5 GB/T -2019低温压力容器用低温压力容器用9Ni钢板钢板 低温压力容器用含镍钢板是我国民用钢材中技术水平很高、生产难度很大的产品，它的生产和研制需要利用冶金企业生产工艺流程中最先进的装备条件和技术路线，包括高纯净冶炼、高合金连铸、控制轧制和先进热处理组织控制技术。因而，此次制定国家标准，修改采用欧标和中国船级社规范，参考国外先进标准，制定的低温压力容器用9Ni钢板系列标准能够满足LNG（Liquefied Natural Gas储罐、LNG船舶的设计和建造要求，并能促进我国生产的低温压力容器用含镍钢板实物质量稳定提高和达到国际先进水平，也能推动企业技术进步，为我国企业加入国际市场竞争创造更有利的条件。:4 4 几个重要建筑结构用新标准介绍几个重要建筑结构用新标准介绍4.5 GB/T -2019低温压力容器用低温压力容器用9Ni钢板钢板 本标准与船级社规范、欧标、美标与日标的对比见表2标准号标准号牌号牌号试验温度，试验温度，冲击吸收能量冲击吸收能量KVKV2 2 a a，J J（横向）（横向）冲击吸收能量冲击吸收能量KVKV2 2 a a，J J（纵向）（纵向）3 3个样平均值个样平均值单个最小值单个最小值3 3个样平均值个样平均值单个最小值单个最小值本标准本标准9Ni4909Ni490-196-19640402828505035359Ni590A9Ni590A-196-19650503535707049499Ni590B9Ni590B808056561001007070CCSCCS9Ni9Ni-196-1962727191941412727EN 10028-4EN 10028-4X8Ni9 +NT640X8Ni9 +NT640X8Ni9 +QT640X8Ni9 +QT640-196-1964040282850503535X8Ni9 +QT680X8Ni9 +QT680-196-1965050353570704949X7Ni9X7Ni9808056561001007070ASME SA553-ASME SA553-20192019类类-195-1952727202034342727JIS G 3127JIS G 31279Ni5909Ni590-196-196-41413434:4 4 几个重要建筑结构用新标准介绍几个重要建筑结构用新标准介绍4.6 GB/T -2019工程机械用高强度耐磨钢板工程机械用高强度耐磨钢板 耐磨钢板广泛应用于工作条件特别恶劣，要求高强度，高耐磨性能的工程、采矿、建筑、农业、水泥生产、港口、电力以及冶金等机械产品上。如推土机等。在应用于上述机械产品中关键的问题就是耐磨性，尤其是接触岩石、矿料等受磨擦、撞击、冲刷的结构。近几处，在钢铁企业研发高强钢的同时，耐磨钢的研究逐步被重视。据统计，工业发达的国家，机械装备及其零件的磨损所造成的经济损失占国民经济总产值4%左右。因而，解决磨损和延长机械设备及其部件的使用寿命成为工业界人士在设计、制造和使用各种机械设备所需要考虑的首要问题。在国外已有企业生产高强度耐磨钢并得到应用，如德国蒂森克卢伯XAR、迪林根Dillidur；瑞典奥克隆德公司HARDOX以及日本JFE，美国MITTAL等已生产出耐磨寿命比普通钢高出4倍左右的耐磨钢材。我国舞阳、鞍钢、武刚一优产品供应，湖南涟源钢厂也在试制。但是总体一讲，我国耐磨钢在强度级别和性能等方面还存在不小的差距。国内多数使用NM360400，国际上NM400550，年消耗在3060万吨。:淬火、淬火或DQ）+回火、TMCP+回火或回火状态交货 C、Mn、Si之外，还采用Cr、Mo、B、Ni等作为主要合金元素 ANM300、NM360、NM400、NM450 、NM500 、NM550和NM600汉语拼音与布什硬度的平均值轧制工艺轧制工艺技术路线技术路线牌号系列牌号系列NM500 4 4 几个重要建筑结构用新标准介绍几个重要建筑结构用新标准介绍 4.6 GB/T -2019工程机械用高强度耐磨钢板工程机械用高强度耐磨钢板:4.6 GB/T -20194.6 GB/T -2019工程机械用高强度耐磨钢板工程机械用高强度耐磨钢板标准牌 号厚度mm抗拉强度Rm MP a延伸率A50 %冲击功(纵向)硬度HBW温度，AkV / J本标准NM30068010001424270330270330NM360680110012-2024340390NM400680120012-2024370430NM45068012507-2024420480NM500670/470NM550670/530NM600660/570瑞典SB40550125010-2020360430SB45550150010-2020430480SB50550170010-2020450520Hardox450550140010-4035425475Hardox500550/-4030450540Hardox550550/-4024520570Hardox6001030560640美国mitta400F550425475500F550450540德国迪林根dillidur400V810013001250400500V1650825500:4 4 几个重要建筑结构用新标准介绍几个重要建筑结构用新标准介绍焊焊接接性性强度级别 厚度规格150mm 100mmQ800Q800、Q890Q890和和Q960 Q960 删除了删除了Q420 Q420 增加了增加了CeqCeq的要求的要求 新变化4.7 GB/T GB/T 162702004.7 GB/T GB/T 16270200高强度结构用调质钢板高强度结构用调质钢板强强度度级级别别:4 几个重要建筑结构用新标准介绍本标准GB/T16270-2019EN10025-6：2019（E）ISO4950.3-2019Q460QCQ460QDQ460QEQ460QFQ460CQ460DQ460ES460QS460QLS460QL1E460DDE460EQ500QCQ500QDQ500QEQ500QFQ500DQ500ES500QS500QLS500QL1Q550QCQ550QDQ550QEQ550QFQ550DQ550ES550QS550QLS550QL1E550DDE550EQ620QCQ620QDQ620QEQ620QFQ620DQ620ES620QS620QLS620QL1Q690QCQ690QDQ690QEQ690FQ690DQ690ES690QS690QLS690QL1E690DDE690EQ800QCQ800QDQ800QEQ800QFQ890QCQ890QDQ890QEQ890QFS890QS890QLS890QL1Q960QCQ960QDQ960QEQ960QFS960QS960QL:结束语结束语主导更多的国家标准的值修订化危为机化危为机调结构上水平打市场转观念调结构上水平打市场:cmisi: