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1、1浅谈某工程的 Q235 钢与 Q345 钢选用问题摘要：本文以具体的工程为实例，分析在门式刚架设计中采用Q235 钢与 345 钢都可行的情况下，从哪些角度考虑选用哪种钢更为经济、合理。关键词：门式刚架，Q235 钢，Q345 钢，造价国家“十二五”规划继续将节约能源作为基本国策，提出发展循环经济，保护生态环境，节约资源，实现可持续发展，作为重要的节能建筑形式，钢结构建筑资源消耗量较少，其中约有一半还可再回收利用。我国建筑用钢量占总用钢量的 30%，美国、日本等发达国家已达到 50%55%，我国建筑用钢量中钢结构用量占 10%，而美国则达到 40%50%，可见钢结构的应用在发达国家是十分普遍
2、的，而我国目前的钢结构发展水平与之存在着一定的差距。门式刚架作为钢结构的一种已广泛地应用于工业建筑，研究如何降低门式刚架用钢量有着巨大的社会经济效益，能极大促进钢结构行业的发展。门式刚架的梁柱一般采用等截面或变截面的焊接 H 型钢或成品 H 型钢，檩条采用 C 型或 Z 型钢，其他辅助结构构件均采用成品型钢，如角钢、圆钢、圆管等，每平方米用钢量一般在十几千克到五十几千克不等。另一方面，建筑钢材市场近年来波动很大，铁矿石作为冶炼钢铁的重要原材料，其供应都必须依赖于垄断的国际矿商。但 Q235 钢2与 Q345 钢价格差距却是在变小，一般维持在 150 元/吨200 元/吨。如 2011 年 5
3、月 19 日无锡市市场价格 Q235 钢（普中板 14mm20mm 产地西城）4790 元/吨，Q345 钢（普中板 14mm20mm 产地西城）5110元/吨，价格差仅为 3%，然而 Q345 钢的强度设计值却远高于 Q235钢，如 Q345 的抗弯强度比 Q235 钢大 44%，因此，有必要分析怎样合理选择钢材，以充分利用材料，降低造价。下面本文通过具体的工程实例来分析 Q235 钢与 Q345 钢合理选用应考虑的一些因素。安徽蚌埠某工程建筑条件：丁类车间，跨度 18 米，开间 8 米，双跨，单跨单坡，檐口标高7.550 米，围护结构屋面采用单层彩钢板加保温的做法，墙面采用砖墙围护，混凝土
4、外天沟，无吊车，建筑剖面如下图所示3结构参数：屋面恒荷载标准值 0.25kN/m2，基本风压 0.35 kN/m2，雪压 0.45 kN/m2，抗震设防裂度为 7 度，设计基本地震加速度为 0.15g，场地土类别为三类设计软件：PKPM-STS主要参考规范：GB50009-2001建筑结构荷载规范 、GB50011-2001建筑抗震设计规范 、CECS102:2002门式钢架轻型房屋结构技术规程以下为 Q345 钢的最终计算截面其应力如下图所示4其超限信息如下：* 柱构件计算超限信息 * * 梁构件计算超限信息 *变截面 H 形截面 H: B1= 180, B2= 180, H1= 400,
5、H2= 700 T1= 6 T2= 8 T3= 8* 梁高厚比超限 计算值： 89.000，容许值： 56.453变截面 H 形截面 H: B1= 180, B2= 180, H1= 700, H2= 400 T1= 6 T2= 8 T3= 8* 梁高厚比超限 计算值： 89.000，容许值： 56.453* 柱顶位移超限信息 * 超限信息只有中部钢梁的高厚比超限，为钢梁的局部稳定问题，可通过加加劲肋的方法去解决，在绘图过程中加上加劲肋即可。以上 Q345 钢模型应力整体来说还是偏小的，但若要继续将截面改小，就无法满足钢梁的挠度要求，按 CECS102:2002门式钢架轻型房屋结构技术规程要求
6、钢梁的挠度和跨度比控制在 1/180 以内，此时钢梁是受其挠度控制的，笔者由此就考虑变更钢材材质，即将Q345 钢改为 Q235 钢，是否更为经济合理。以下为 Q235 钢的最终计算截面5其应力如下图所示柱、梁、位移等计算均未超限。以上 Q235 钢的计算模型同样可行，应力与 Q345 钢相比较，稍微偏大，但还是在比较合理的范围内。我们通过以下几点来进一步分析采用哪种钢更为合理。1、用钢量对比6Q345 钢：所有钢柱的总重量 (Kg)=1125，所有钢梁的总重量 (Kg)= 1532，钢梁与钢柱重量之和 (Kg)=2657，合计为 12.3Kg/m2。Q235 钢：所有钢柱的总重量 (Kg)=
7、1144，所有钢梁的总重量 (Kg)= 1972，钢梁与钢柱重量之和 (Kg)=3116，合计为 14.4Kg/m2。本工程建筑面积为 8737.5 m2，Q345 钢主结构用钢量为 12.3 Kg/m2 *8737.5 m2 =107471.25 Kg，约 107.5 吨；Q235 钢主结构用钢量为 14.4 Kg/m2 *8737.5 m2 =125820 Kg，约 125.8 吨；Q235 钢比 Q345 钢主结构用钢量多出约 125.8 吨 - 107.5 吨 = 18.3 吨钢材。2、造价对比目前钢材市场上 Q235 钢与 Q345 钢的差价基本维持在 150 元/吨200 元/吨，
8、我们取差价为 170 元/吨，Q235 钢的近期市场价约为4900 元/吨，则 Q345 钢的市场价约为 5070 元/吨， ，本工程 Q345 钢的主结构造价为 107.5 吨 * 5070 元/吨 = 545025 元，约 54.5 万元；Q235 钢的主结构造价为 125.8 吨 * 4900 元/吨 = 616420 元，约 61.6万元；Q235 钢比 Q345 钢主结构造价多出约 61.6 万元 54.5 万元 = 7.1 万元。此差价还未考虑因钢材用钢量大而多出的加工、运输、安装等费用。3、主要结构参数对比Q345 钢：（1）风荷载作用下柱顶最大水平（X 向）位移 dx = 28
9、.272(mm) = H/276 柱顶位移容许值: H/100；（2）地震荷载作7用下柱顶最大水平（X 向）位移 dx = 33.402(mm) = H/234 柱顶位移容许值: H/100；（3）梁的(恒+活)最大挠度:挠跨比 = 1/203 梁的容许挠跨比: 1/180。构件应力详见 Q345 钢的应力图。Q235 钢：（1）风荷载作用下柱顶最大水平（X 向）位移 dx = 21.482(mm) = H/363 柱顶位移容许值: H/100；（2）地震荷载作用下柱顶最大水平（X 向）位移 dx = 30.334(mm) = H/257 柱顶位移容许值: H/100；（3）梁的(恒+活)最大
10、挠度:挠跨比 = 1/261 梁的容许挠跨比: 1/180。构件应力详见 Q235 钢的应力图。由以上数据看来，Q235 钢的风荷载作用、地震荷载作用下的柱顶位移要及梁的最大挠度值都要比 Q345 钢略好，但从两者的应力图来比较，Q345 钢的应力储备是大于 Q235 钢的。由以上几项对比综合考虑造价、加工、运输、安装等因素,本工程选用 Q345 钢较为合理。结语：本文通过典型的具体工程来讨论了 Q345 钢与 Q235 钢的选用问题，此问题在门式钢架的设计中较为普遍，由此举一反三，合理地选择 Q345 钢或 Q235 钢，可以减少刚架的用钢量，降低工程造价，更有力的倡导节能观念，也有利于促进钢结构的技术进步和工程普及。
