钢结构相关规范中钢板厚度偏差标准问题的思考(1)

钢结构相关规范中钢板厚度偏差标准问题的思考

在钢结构施工中,材料的选择使用是一项极为关键重要的工作。但是,我们发现,在钢板厚度允许偏差上,由于国家标准的不统一、不具体、不明确、不衔接,使得在监理及施工单位的理解执行中,由于不同的选择误差很大,可以选择的选项多,因此,无法做出唯一性选择,也就无法判定那个选择是正确的。

钢板的厚度尺寸是影响承载力的主要因素,如果板厚尺寸偏差不明确,不是造成安全隐患,就是造成不必要的浪费。因此,明确和理顺各标准之间的关系,确定标准的具体执行指标,对于提高材料利用率,确保结构安全具有重要意义。

在钢结构质量验收、设计、原材产品等国家标准中,《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205—2001,《钢结构设计规范》GB50017—200 3,以及《热轧钢板和带钢的尺寸、外形、重量及允许偏差》GB/T709—2006等三个国家标准是执行判定钢板厚度允许偏差的主要国家标准。

1.1上述三个标准的有关内容

(1)《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205—2001的相关要求

在规范中第6页第4部分原材料及成品进场中4.2关于钢材的规定如下:

Ⅰ主控项目4.2.1规定,“钢材、铸钢件的品种、规格、性能等应符合国家产品标准和设计要求”。

在这里关于规格要求一是符合国家产品标准,二是符合设计要求。

Ⅱ一般项目4.2.3规定,“钢板厚度及允许偏差应符合其产品标准的要求”。

在这里关于钢板厚度及允许偏差要求符合产品标准的要求。

(2)《钢结构设计规范》GB50017—2003的相关要求

在规范中第14页3.3关于材料选用规定如下:

在规范中“3.3.1 为保证承重结构的承载能力和防止在一定条件下出现脆性破坏,应根据结构的重要性、荷载特性、结构形式、应力状态、连接方法、钢材厚度和工作环境等因素综合考虑,选用合适的钢材牌号和材性。”

“承重结构的钢材宜采用Q235钢、Q345钢、Q390钢和Q420钢,其质量应分别符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T700和《低合金高强度结构钢》GB/T1591的规定。当采用其它牌号的钢材时,尚应符合相应有关标准的规定和要求。”

其中,钢结构设计规范涉及的国家标准《碳素结构钢》GB/T700第4款中和《低合金高强度结构钢》GB/T1591第5款中关于尺寸、外形、重量及允许偏差规定分别为:

“钢板、带钢、型钢和钢棒的尺寸、外形、重量及允许偏差应分别符合相应标准的规定。”和“尺寸、外形、重量及允许偏差应分别符合相应标准的规定。”

在设计规范中,关于尺寸、外形、重量及允许偏差同样要求分别应符合相应标准的规定。其最终指向仍为产品标准《热轧钢板和带钢的尺寸、外形、重量及允许偏差》GB/T709—2006

(3)《热轧钢板和带钢的尺寸、外形、重量及允许偏差》GB/T709—20 06的相关要求

关于板厚允偏差的有关规定如下:

在规范中4.2 按厚度偏差种类分为

N类偏差:正偏差和负偏差相等;

A类偏差:按公称厚度规定负偏差;

B类偏差:固定负偏差为0.3mm;

C类偏差:固定负偏差为零,按公称厚度规定正偏差。

在规范中5.2 钢板和带钢推荐的公称尺寸

在规范 5.2.1单扎钢板的公称厚度在3-30 mm范围内的钢板按0.5 mm倍数的任何尺寸;厚度在30-400 mm范围内的钢板按1 mm倍数的任何尺寸。

在规范中5.2.3带钢(包括连轧钢板)的公称厚度在0.8-25.4mm范围内,按0.1mm倍数的任何尺寸。

在规范中5.2.6 根据需方要求,经供需双方协议,可以供应推荐公称尺寸

以外的其它尺寸的钢板和钢带。

从上述条文可以看出,在产品标准中,其公称尺寸分别为0.1mm、0.5 mm和1 mm的倍数等三个级别,而设计规范的公称尺寸只是按1 mm 倍数计算标注的。

在规范中 6.1厚度允许偏差

在规范中6.1.1单扎钢板厚度允许偏差应符合表1(N类)的规定。

规范6.1.3带钢(包括连轧钢板)的厚度偏差应符合表5的规定。

1.2标准之间的差距

从上述三个国家规范标准中不难看出,《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205—2001和《钢结构设计规范》GB50017—2003关于厚度尺寸的标准最终均指向为《热轧钢板和带钢的尺寸、外形、重量及允

许偏差》GB/T709—2006这个标准。但《热轧钢板和带钢的尺寸、外形、重量及允许偏差》GB/T709—2006作为钢材产品标准,其厚度允许偏差并非单一指向一个特定情况,而其它标准要求采用该标准时,由于要求不具体、不明确,使得执行起来偏差很大。

(1)首先,钢材标准按种类和精度分为不同的六种情况,而验收和设计规范并未具体指明执行哪种情况。

(2)设计规范中的公称尺寸是以毫米为单位标注的,而钢材标准的公称尺寸包括0.1和0.5毫米倍数。公称尺寸相差巨大,材料使用、验收及资料填写,无法确认应采用那个尺寸。

(3)从钢材标准表1中可以看出,板宽不同,则厚度允许的偏差不同,但在组成构件的零件中,由于采用不同板宽的原材下料,生产出的零件厚度偏差就不同,因此,同样的公称厚度板材,采用不同板宽生产的零件将产生近一倍的厚度偏差误差。

(4)由于设计规范并未明确其设计计算允许的厚度偏差是按什么确定的,偏差多少为合理或安全值,因此,在引用钢材标准时也无法准确套用那种种类或精度。

(5)由于单扎和连轧、中厚板和厚板的公称尺寸分别是以0.1,0.5,1.0毫米为单位的,如何采用就没有了唯一性,使得引用标准者茫然。

1.3标准不确定造成的误区及后果

由于执行标准的具体内容不确定,从而使得采用具体材料不一致,导致不是浪费就是安全隐患,具体举例如下:

(1)相对于某一个构件中的一个设计8毫米厚的零件A,如果同样按照公称尺寸为厚度8毫米的标准,分别采购单扎钢板宽度4000毫米(表1)和带钢(包括连轧钢板)宽度1200毫米(表5)的两块钢板原材下料制造零件。从表中可以看出,由于单扎版N类厚度允许偏差为±0.9,而连扎版厚度允许偏差为±0.32,二者相差0.58,前者为后者的2.8倍多。差距部分占板厚的7.25?。也就是说,偏差值相同,但材料相差7.25?,这已经相当于企业的生产利润。

(2)按设计要求,某一构件中的零件B,其板厚公称尺寸为25毫米。如果设计按照表1(N类)允许偏差的标准计算零件B是安全的,我们可以查出,在采购4000板宽的情况下,其实测厚度为25±1.2均属安全,也就是说厚度只要不低于23.8毫米就符合设计要求。那么我们再看能满足这一要求的带钢(包括连轧钢板)是什么规格。由于带钢和连轧钢板是以0.1毫米为公称单位出厂的,从表5可以看出,采购一批厚度23.4±0.40最低仍不小于23.8毫米的钢板就可满足设计要求。不难看出,采购23.4毫米的钢板比25毫米的钢板从经济上好很多,但1.6毫米的偏差是否影响结构安全就不得而知。如果不影响安全相对于这么大的材料节约,是否可以采用也没有确切说明。

(3)同样是单扎钢板,同样是厚度公称尺寸8mm,如果采用1500mm以下的钢板其厚度偏差最大为±0.55mm,而采用4000mm-4800mm板宽