六、中国产钢材在新加坡钢结构工程中应用

　　新加坡圣淘沙名胜世界工程有119个单体为钢结构建筑，结构类型多样，有型钢混凝土组合柱、大跨度箱型桁架结构、铰接柱脚空间支撑结构、大跨度轧制H型钢桁架、悬挑桁架结构、各类曲线曲面圆管、方矩管屋顶结构以及造型奇特的钢管、索膜结构（ETFE或PTFE）。该工程所用钢材品种有热轧钢板、热轧型钢（H型钢、槽钢、角钢、钢棒）、热轧无缝钢、冷成型方矩管、直缝焊管、不锈钢拉索、拉棒、栓钉、镀锌压型板和彩涂钢板等。除高强度连接螺栓和锚栓在新加坡采购外，该工程全部使用的是中国国产钢材，总用钢量约2。4万吨。

　　⑴钢材品种

　　低合金高强度结构钢占整个工程总用钢量的96。5%。其中，高性能建筑结构用钢占28。2%，普通低合金高强度结构钢占68。3%。碳素结构钢仅占总用钢量的1。3%，主要是槽钢、角钢等轧制型材，材质为Q235B。原设计的槽钢、角钢边也是采用低合金结构钢，因国内Q345级型材产量少，订货困难，经设计方同意后更换成碳素钢。目前，低合金高强度结构钢已成为建筑钢结构的主力钢材。合金钢主要用于销轴、螺栓、锚头等部位，本工程拉索及链接锚具全部采用不锈钢（牌号为Q304），以满足耐久性要求。

　　⑵钢材产品质量证明文件

　　钢厂提供的产品质量证明书（材质单）中，记录了钢材的化学成分、拉伸、冷弯和冲击试验数据。钢厂的检验是按批进行的，每批由同一牌号、同一质量等级、同一炉罐号、同一品种、同一尺寸、同一热处理制度的钢材组成，每批钢材重量不大于60吨。当附加有Z向性能和超声探伤要求时，应按照相关标准《厚度方性能钢板》GB/T5313和《厚钢板超声波检验方法》GB/T2970及合同要求进行。

　　生产钢材的厂家都具有新加坡BC1：2008所要求的FPC（生产认证）证书，满足1级结构钢材的条件。

　　⑶钢材复验

　　钢材进场后，在新加坡业主方委托的现场监理的见证下，由国家建筑钢材质量监督检验中心（简称CSTC）进行取样，取样数量按BCI及施工合同规定，为同一钢厂、同一采购批、每一厚度（对钢板）或每一种截面（对型钢）取一组样品，取样数量不因不同炉号或不同批次而增加。

　　中、英标准相比，英方的复检量要少很多，但监理方、设计方、业主和业主现场代表有时会提出增加复检或指定某件产品进行某项复检。试样样坯在各钢结构加工厂切取，再运至北京后由中国京冶工程技术有限公司统一组织加工成试件，委托CSTC进行试验并提出报告。

　　⑷中国和新加坡在钢材力学性能测试方面差别

　　①早期的中英规范规定的钢材屈服强度并未明确是上屈服强度（ReH）还是下屈服强度（Rel），为安全精确地表达结构设计对材料性能的要求，多数国家的规范已明确采用下屈服强度作为钢材的屈服强度指标。2005年，我国颁布的国家标准《建筑结构用钢板》（GB19879）在性能表中标记的是上屈服强度（ReH）。但是，在实际工作中，从我们得到资料来看，无论是钢厂提供的质量证明书，还是第三方检测报告，在屈服强度栏目内均标记为Rel，因此，我们也是以下屈服强度作为统计评定的指标。对此，《建筑结构用钢板》（GB19879）应予以说明。


　　②中国的规范在力学性能测试中均要求作冷弯试验，并根据钢板的厚度规定了弯心直径。而在BCI相关的材料标准中无此项要求。值得一提的是，本工程所用钢材的钢厂测试和第三检测都进行了冷弯试验且全部合格。

　　③在伸长率测定时，测定的基准标距为5。65S0，S0为试件横截面面积。

　　BCI的材料标准中，伸长率栏中常有两个数值，分别对应纵向试件和横向试件，本工程所用钢材的检测均为纵向试件（沿轧制方向）。

　　④冲击韧性试验，中、英标准均采用V型缺口试件。对于低合金结构钢，我国标准规定的各级温度下冲击功合格值为34焦耳（在-40℃为27J），而英国标准规定的为27焦耳，本次检验合格标准取34焦耳。对碳素结构钢，中英标准取值相同，相应于各级温度下的冲击功合格值为27焦耳。

　　⑤中国和新加坡在化学成分分析方面的差别有两点。

　　第一，我国《碳素结构钢》（GB/T700—2006）标准规定的化学成分为C（碳）、Si（硅）、Mn（锰）、P（磷）、S（硫）5种元素；在《低合金高强度结构钢》（GB/T1591—1994）标准中规定的化学成分有C、Si、Mn、P、S和V（钒）、Nb（铌）、Ti（钛）、Al（铝）、Cr（铬）、Ni（镍）11种元素；而在（GB/T1591—2009）版标准中，又新增了Cu（铜）、N（氮）、Mo（钼）、B（硼）4种元素。在BCI的化学成分测试中要求全部检测以上14种元素（硼除外），并要求根据实测元素含量计算CEV（碳当量），并记录在检测报告上。我国一般不要求做化学成分复检，即使复检也只做5种主要元素（C、Si、Mn、S、P）的分析。

　　第二，在检测方法上，我国的建筑钢结构检测单位大都仍沿用钢铁及合金化学分析方法（GB/T223），测试时间长且测定的元素种类有限，而BC1要求采用火花源原子发射光谱分析方法，在几秒钟内即可把各种元素的含量全部测定打印出来。经过与新加坡有关方面的协商，根据测试条件和本工程的需求，钢材复检应对下列10种元素作定量分析：C、Si、Mn、P、S、Ni、Cr、Cu、Mo、V。七、钢材性能数据分析及结论⑴钢材性能数据分析样本分组

　　新加坡圣淘沙名胜世界钢结构工程总共采购约2。5万吨国产钢材，钢材的性能数据多数来源于钢厂提交的产品质量证明书（1310组），部分来源于第三方检测机构的复检报告（269组），总计1579组。每组母体（新加坡圣淘沙名胜世界钢结构工程所使用全部钢材）样本的性能数据包括力学性能（屈服强度、抗拉强度、延伸率、冷弯、冲击韧性、Z向断面收缩率）和化学成分（BC1指南要求的15种元素含量以及由相关元素含量计算得出的碳当量和裂纹敏感性指数）。

　　依据《低合金高强度钢》（GB/T1591—1994）的钢材厚度规划分组，并考虑到各种厚度钢材的数量和品种。

　　⑵钢材性能数据统计分析内容

　　对1579组数以万计数字通过以下项目分别进行数理统计分析：屈服强度、碳当量、裂纹敏感性指数、伸长率、屈强比和硫、磷含量。

　　⑶统计分析结论

　　中国国产钢材（Q235、Q345、Q345QJ）的各项指标（屈服强度、抗拉强度、延伸率、冷弯、冲击韧性、Z向断面收缩率、化学元素含量以及由相关元素含量计算得出的碳当量和裂纹敏感性指数）不仅符合中国钢材标准，也符合中国钢结构设计规范和英国/欧盟钢结构设计规范对钢材的要求（材料强度指标按中国标准取值），同时还符合《中国建筑抗震设计规范》（GB50011—2001）的规定：一是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；二是钢材应有明显的屈服台阶，且伸长率不应小于20%；三是钢材应有良好的焊接性和合格的冲击韧性。

　　此外，其也符合中、英钢结构设计规范对塑性设计的要求：一是按塑性设计时，钢材的力学性能应满足强屈比；二是伸长率；三是相应于抗拉强度的应变不小于20倍屈服点应变。