不同种类建筑钢材力学性能检测技术差异性研究

汪博昆段瑞斌许田富赵正明

（1 广东省建设工程质量安全检测总站有限公司)

(2 广东省建筑科学研究院集团股份有限公司）

0 引言

建筑钢材通常是指钢结构建筑用钢，主要为普通碳素结构钢和低合金结构钢。随着我国经济的繁荣发展，高层建筑、超高层建筑、大跨度体育场馆、会展中心以及钢结构厂房等大型结构工程日益增多，需要使用高性能的钢结构用钢[1-2]。钢结构工程和建筑钢材质量成为关注的焦点，对整个工程的质量安全有着重要影响，而钢材质量检测为钢结构建筑质量安全保驾护航。

建筑钢材的主要产品标准有《优质碳素结构钢》GB/T 699-2015、《碳素结构钢》GB/T 700-2006、《低合金高强度结构钢》GB/T 1591-2018、《碳素结构钢和低合金结构钢热轧钢板和钢带》GB/T 3274-2017、《建筑结构用钢板》GB/T 19879-2015 等标准。虽然此类标准中的检测参数类似，均为拉伸性能参数，如屈服强度、抗拉强度、断后伸长率、以及冲击吸收功等，但这些标准适用范围不同、产品标准牌号不同、技术要求不同，在检测过程中可能会因为选择的检验依据不当或技术要求使用错误而造成检测结果的偏差。另外，工程中用的钢材，其产品表面普遍无产品标准号、牌号等标识，施工方目测检查无法辨识，容易被用错，给工程质量管理以及控制带来诸多麻烦[3-4]。

本文分析了常用钢材的产品标准在标准适用范围、技术要求、试验方法等方面的主要差异，并辅以实际案例分析，为生产厂家、施工单位以及检测机构提供参考。

1 产品标准的适用范围

《优质碳素结构钢》GB/T 699-2015、《碳素结构钢》GB/T 700-2006、《低合金高强度结构钢》GB/T 1591-2018、《碳素结构钢和低合金结构钢热轧钢板和钢带》GB/T 3274-2017、《建筑结构用钢板》GB/T 19879-2015，5 个常用标准的使用范围不完全相同。其中GB/T 1591-2018 的适用范围广；GB/T 699-2015 以及GB/T 3274-2017 对产品的外型尺寸作了限制要求；而GB/T 700-2006 和GB/T 19879-2015 则在产品用途上作了限制，并且GB/T 19879-2015 还在不同牌号的钢材外型尺寸上作了规定限制[5]。5个标准的适用范围和标准起源见表1。

表1 常用建筑钢材产品标准的适用范围及标准起源[6-10]

2 产品标准性能参数差异

由于GB/T 3274-2017 中规定厚度小于3mm 的钢板和钢带的抗拉强度和断后伸长率应符合GB/T 700、GB/T 1591 的规定，断后伸长率允许比GB/T 700 或GB/T 1591 的规定降低5%（绝对值）。根据需方要求，钢板和钢带的屈服强度可按GB/T 700、GB/T 1591 的规定，因此本小节不对GB/T 3274-2017 进行参数对比。又根据GB/T 699-2015 中适用的钢材与其他3 个标准完全不同，因此也不进行对比分析。

GB/T 700-2006 中将钢材分为Q195、Q215、Q235、Q275 四个牌号，质量等级分为A、B、C、D 四个等级；GB/T1591-2018 中将热轧钢材分为Q355、Q390、Q420C、Q460C四个牌号，质量等级分为B、C、D 三个等级；GB/T 19879-2015 中将钢材分为Q235GJ、Q345GJ、Q390GJ、Q420GJ、Q460GJ、Q500GJ、Q550GJ、Q620GJ、Q690GJ9 个牌号，质量等级分为C、D、E三个等级。

由上可知，钢材的种类、牌号众多，相应的力学性能指标要求各异。以工程项目中常见的种类和牌号为例进行分析研究。分别选择GB/T 1591-2018中的Q390和GB/T 19879-2015 的Q390GJ 以 及GB/T 700-2006 中 的Q235 和GB/T 19879-2015 中的Q235GJ 进行参数对比，详见表2、表3。

由表2 可知，标准GB/T1591-2018、GB/T19879-2015对拉伸性能、冲击等参数指标均有涉及，而对于断后伸长率以及冲击吸收能量这两个指标，GB/T1591-2018 将试件分为纵向和横向，并且除了试件方向为纵向、且厚度或直径≤40mm 的条件下，GB/T19879-2015 中对断后伸长率的要求比GB/T1591-2018 更高。类似的，抗拉强度以及冲击吸收能量这两个指标也是GB/T19879-2015 要求更高。

表2 GB/T 1591-2018与GB/T 19879-2015对比分析

由表3 可知，标准GB/T700-2006、GB/T19879-2015对对拉伸性能、冲击等参数指标均有涉及。对于检测抗拉强度GB/T19879-2015 中对试件的厚度或直径做了一定限制，而GB/T700-2006 没作限制，适用范围较宽，并且GB/T19879-2015 中对抗拉强度的要求更高，冲击吸收能量也是GB/T19879-2015 要求更高。至于断后伸长率则是与抗拉强度相反，GB/T700-2006 中对试件的厚度或直径做了一定限制，而GB/T19879-2015 没做任何限制。对于屈服强度，两本标准都对试件的厚度或直径做了限制，但通过总结分析得出，GB/T19879-2015 适用的范围小于GB/T700-2006，强度要求高于GB/T700-2006。

表3 GB/T 700-2006与GB/T 19879-2015对比分析

3 试验方法

建筑钢材的物理力学性能试验试验方法，基本上在产品标准里都有规定，不同产品标准里的试验方法既有共通之处，也有差异之处。本文将5 个常用的建筑钢材标准物理力学试验方法的差异性进行对比分析，见表4。

由表4 可以看出，5 个标准中，对于拉伸、冲击性能的测试方法以及取样部位基本一致，但是在取样数量上有些许差异；而弯曲试验GB/T 699-2015 标准中没有涉及试验方法，其他4 个标准的弯曲试验方法以及取样部位和数量一致。5 个标准中的拉伸、冲击、弯曲试验方法分别按照GB/T 228.1、GB/T 229、GB/T 232 标准实行，取样部位按照GB/T 2975实行。

表4 不同标准的钢材力学性能试验

4 案例分析

⑴某工程项目，使用出厂检验标准为《碳素结构钢》GB/T 700-2006，板厚20mm，牌号为Q235 的钢板。工程使用前进行常规见证送检至某第三方检测机构，委托时将牌号填写为Q235GJ，抗拉强度检验结果390MPa，不合格。就检验标准技术要求进行原因分析，发现委托方送检的实际样品为Q235 钢板，标准要求抗拉强度在370-500MPa 范围内即合格，检测人员在出具报告时按照送样人员填写的Q235GJ 对抗拉强度进行评定，而Q235GJ 抗拉强度技术要求为400-510MPa。Q235GJ 的技术要求大于Q235 的技术要求，导致了抗拉强度检测结果判定不合格。反之假设厂家按《建筑结构用钢板》GB/T 19879-2015 标准生产的板厚20mm、牌号为Q235GJ的钢板，委托时错误地将牌号填写为Q235，检测结果可能会是合格，但由于牌号填写错误，则结果视为无效，原因是检测出的性能指标无法反应材料的真实质量。

⑵某工程项目，使用出厂检验标准《低合金高强度结构钢》GB/T 1591-2018，牌号为Q390的钢板V型纵向冲击试样。工程使用前进行常规见证送检至某第三方检测机构。由于检测员的失误在做冲击试验时，使用的标准为GB/T 19879-2015，冲击吸收能量检验结果为40J，不合格。就检验标准技术要求进行原因分析，委托方送检的实际样品为Q390，纵向冲击样品，标准要求冲击吸收能量应不小于34J 即合格。而由于检测人员失误，用错标准，GB/T 19879-20151 中冲击吸收能量时不小于47J才合格，因此检测结果为不合格。

5 结语

通过对常用建筑钢材的产品标准进行对比研究，以及实际案例分析，总结了在建筑钢材检测过程中，一些常见的结果差异性问题。只胡保证钢材在送检过程中样品信息无错误、检测过程中实验人员无失误、验收过程中按照产品标准的规定进行，才能从根本上解决检测结果差异性的问题。