耐候钢用于建筑结构设计中应满足的要求

耐候钢用于建筑结构设计中应满足的要求

北京首钢国际工程技术有限公司 张渊

根据首钢总公司会议精神及《北京静态交通研发示范基地三期建设工程例会会议纪要》，新库型立体公交停车库钢结构框架设计考虑耐火耐候钢的选用，以便对首钢自产的耐火耐侯钢进行展示，起到宣传的作用。由于耐候结构钢的相关国家或行业标准还未建立或健全，影响设计者对耐候钢选用的积极性。如在锈层的折减计算、耐候性钢板的构造细节、制作与拼装的配套材料如焊材、螺栓等都缺乏系统数据与标准。

为此查阅了相关规范和资料，在我国桥梁结构中耐候钢用的比较多，建筑结构相对要少很多。毕竟桥梁结构地理位置偏远，后期维护不方便，因此有使用耐候钢的自身需求。但耐候钢是我国早已制定标准并可批量生产的钢种，现可生产Q235NH ，Q355NH ，Q415NH 、Q460NH 等六个牌号焊接结构用耐候钢，其新能与《低合金高强度结构钢》GB/T1591系列钢材相当。除力学性能、延性和韧性性能有保证外，其耐腐蚀性能可为普通钢材的2倍以上，并可显著提高涂装附着性能，故用于外露大气环境中有较好的耐腐蚀效果。选用时作为量化的性能指标宜要求其晶粒度不小于7级，耐腐蚀性指标不小于6。但由于以往建筑钢结构工程中耐候钢应用不多，现行国家标准《钢结构设计规范》

GB50017亦未对其抗力分项系数和强度设计值做出规定，如在工程中选用时需按照该规范的规定进行钢材试样统计分析，以确定抗力分项系数和强度设计值。

由于现行《钢结构设计规范》GB50017没有提及耐候钢，同样《抗规》（2016版）中没有提及耐候钢。但如采用耐候钢，其材料力学性能应满足《抗规》（2016版）中对钢材材质的要求：

3.9.2条：钢结构的钢材应符合下列规定：

1）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。 2）钢材应具有明显的屈服台阶，且伸长率不应小于20%； 3）钢材应有良好的焊接性和合格的冲击韧性。 3.9.3条：钢结构的钢材宜采用Q235等级B 、C 、D 的碳素结构钢及Q345等级B 、C 、D 、E 的低合金高强度结构钢；当有可靠依据时，尚可采用其他钢种和钢号。

《高层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ99-2015）发布较迟，因此对耐候钢结构进行了说明。其第4.1.2条：外露承重钢结构可选用Q235NH 、Q355NH 或Q415NH 等牌号的焊接耐候钢，其材质和材料性能要求应符合现行国家标准《耐候结构钢》GB/T 4171的规定。选用时宜附加要求保证晶粒度不小于7级，耐腐蚀指数不小于6.0。承重构件所用钢材的质量等级不宜低于B 级；抗震等级为二级及以上的高层民用建筑钢结构，其框架梁、柱和抗侧力支撑等主要抗侧力构件钢材的质量等级不宜低于C 级。

《高钢规》4.1.3条：承重构件所用钢材应具有屈服强度、抗拉强度、伸长率等力学性能和冷弯试验的合格保证；同时尚应具有碳、硫、磷等化学成分的合格保证。焊接结构所用钢材尚应具有良好的焊接性能，其碳当量或焊接裂纹敏感性指数应符合设计要求或相关标准的规定。《高钢规》4.1.4条：高层民用建筑中抗震设计的框架梁、柱和抗侧力支撑等主要抗侧力构件，其钢材性能要求尚应符合下列规定：

1. 钢材抗拉性能应有明显的屈服台阶，其断后伸长率A 不应小于20%； 2. 钢材屈服强度波动范围不应大于120N/mm2，钢材实物的实测屈强比不应大于0.85；

3. 抗震等级为三级及以上的高层民用建筑钢结构，其主要抗侧力构件所用钢材应具有于其工作温度相应的冲击韧性合格保证。

《高钢规》4.1.7条：偏心支撑框架中的消能梁段所用钢材的屈服强度不应大于345N/mm2，屈强比不应大于0.8；且屈服强度波动范围不应大于100 N/mm2。

本体公交立体车库设计中，首钢技术研究院提供了首钢现有耐候钢库存信息：

1、热轧H 型钢

2、热轧钢板

研究院提供的耐候钢材。