中文名：建筑钢材
外文名：Construction Steel
分类：钢结构用钢、钢筋混凝土用钢等
所属学科：材料科学、土木工程、冶金工程
应用领域：建筑工程、桥梁、高层建筑、隧道、轨道交通等
特性：高强度、可加工性、抗震性、组合结构优势
目录
1. 产品介绍
2. 分类体系
3. 化学成分与性能
4. 生产工艺
5. 力学性能与指标
6. 执行标准
7. 应用领域
8. 优缺点分析
9. 发展趋势与新技术
10. 注意事项与维护
11. 相关术语
12. 参考资料
1. 产品介绍
建筑钢材是指用于建筑工程的各类钢材，包括钢结构用型材（如角钢、工字钢、槽钢、钢管）和钢筋混凝土结构用钢筋、钢丝、钢绞线等。其以铁为主要元素，含碳量一般低于2%，并含有硅、锰、硫、磷等微量元素，通过调整成分与工艺赋予不同性能。建筑钢材是现代建筑的核心材料之一，兼具高强度、塑性、韧性及可加工性，广泛用于构建安全、耐久的结构体系。
2. 分类体系
建筑钢材的分类且系统，主要分类方式包括：
（1）按用途分类
● 钢结构用钢：型钢（如工字钢、H型钢、角钢）、钢管、钢板等，用于纯钢结构或组合结构；
● 钢筋混凝土用钢：钢筋（光圆、螺纹）、钢丝、钢绞线，用于增强混凝土抗拉性能。
（2）按化学成分分类
● 碳素钢：低碳钢（含碳量<0.25%）、中碳钢（0.25%~0.6%）、高碳钢（>0.6%）；
● 合金钢：低合金钢（合金元素<5%）、中合金钢（5%~10%）、高合金钢（>10%）。
（3）按脱氧程度分类（针对碳钢）
● 沸腾钢（F）：脱氧不完全，成本低，适用于一般建筑结构；
● 镇静钢（Z）：脱氧完全，性能均匀，用于重要结构；
● 半镇静钢（b）：性能介于两者之间。
（4）按品质（杂质含量）分类
● 普通钢（硫、磷含量较高）；
● 优质钢（杂质少，性能稳定）；
● 高级优质钢（极低杂质，特殊要求场合）。
（5）按加工方式分类（钢筋混凝土用钢）
● 热轧钢筋（HPB、HRB系列）；
● 热处理钢筋（高温处理增强强度）；
● 冷加工钢筋（冷拉、冷拔提高屈服强度）；
● 钢绞线（多股钢丝捻合，用于预应力结构）。
3. 化学成分与性能
钢材性能受化学成分显著影响：
● 碳（C）：决定强度与硬度，但高碳会降低塑性和可焊性；
● 硅（Si）、锰（Mn）：脱氧剂，提升强度与硬度；
● 硫（S）、磷（P）：有害元素，导致热脆性和冷脆性，需严格控制；
● 合金元素（如钒V、钛Ti、铬Cr）：改善强度、韧性、耐腐蚀性或耐高温性能。
4. 生产工艺
主要流程包括炼钢、轧制、热处理及表面处理：
● 炼钢：高炉或电炉冶炼，控制成分与杂质；
● 轧制：将钢坯轧制成所需截面形状（如钢筋、型钢）；
● 热处理：淬火、回火等调整力学性能；
● 表面处理：除锈、镀锌、涂层防腐。
5. 力学性能与指标
关键性能指标：
● 抗拉性能：屈服强度（σs）、抗拉强度（σb），反映承载能力；
● 塑性指标：伸长率（δ）、断面收缩率（ψ），评估变形能力；
● 冲击韧性（αk）：抵抗冲击荷载能力，低温韧性尤为重要；
● 疲劳强度：循环荷载下的耐久性。
典型钢材如低碳钢拉伸过程分为弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、颈缩阶段。
6. 执行标准
主要标准包括：
● 标准：
○ GB/T 700《碳素结构钢》；
○ GB/T 1591《低合金高强度结构钢》；
○ GB 1499《钢筋混凝土用钢》；
○ JGJ 95《冷轧带肋钢筋混凝土结构技术规程》。
● 标准：
○ ASTM A36（美国碳素结构钢）；
○ EN 10025（欧洲结构钢）；
○ ISO 6935（钢筋混凝土用钢筋）。
7. 应用领域
（1）钢结构建筑：大跨度厂房、体育场馆、超高层建筑，利用钢材自重轻、抗震性能好的优势；
（2）钢筋混凝土结构：桥梁、隧道、高层建筑、水坝等，钢筋与混凝土组合互补（钢筋抗拉，混凝土抗压）；
（3）特种结构：海洋平台（耐腐蚀钢）、核电设施（耐高温钢）、风电塔架（高强度钢）。
8. 优缺点分析
优点：
● 高强度，减轻结构自重；
● 塑性、韧性优良，抗震性好；
● 可加工性强（切割、焊接、连接方便）；
● 工业化生产，质量稳定。
缺点：
● 易锈蚀，需防腐处理；
● 耐火性差，高温下强度下降（需防火涂层）；
● 成本相对较高（但综合效益优于传统材料）。
9. 发展趋势与新技术
（1）高强度钢材：开发屈服强度≥500MPa的高强钢，减少用钢量；
（2）耐腐蚀钢：添加合金元素或涂层技术，延长建筑寿命；
（3）绿色钢材：低碳冶炼工艺，减少碳排放；
（4）智能制造：数字化轧制、AI质量检测提升生产效率与精度；
（5）组合结构创新：钢-混凝土组合梁、钢管混凝土柱等新型技术应用。
10. 注意事项与维护
● 施工：确保焊接、连接符合规范，避免应力集中；
● 防腐：定期检查涂层，必要时重新涂装或阴极保护；
● 防火：高温区域使用防火包覆或喷涂；
● 维护：避免机械损伤，定期检测结构关键部位。
11. 相关术语
● 屈强比（σs/σb）：屈服强度与抗拉强度比值，反映安全裕度；
● 时效敏感性：钢材随时间性能变化特性；
● 冷加工硬化：冷拉、冷拔提高强度但降低塑性；
● 预应力钢筋：使用前施加应力，抵消混凝土收缩应力。
12. 参考资料
● 《建筑钢材手册》（建筑工业出版社）；
● 《钢结构设计规范》（GB 50017）；
● 《钢筋混凝土结构设计规范》（GB 50010）；
● 《钢铁材料学》（冶金工业出版社）。