钢结构设计原理

碳素结构钢牌号由 Q（屈服点）+屈服点数值+质量等级（A/B/C/D）+脱氧方法组成。常用 Q195、Q215、Q235、Q255、Q275；钢结构最常用 Q235。A 级保证抗拉、屈服与伸长；B/C/D 另保证冷弯及相应温度冲击韧性（约 $+20^{\circ}\mathrm{C}/0^{\circ}\mathrm{C}/-20^{\circ}\mathrm{C}$）。脱氧：F 沸腾、b 半镇静、Z 镇静、TZ 特殊镇静。

低合金高强度结构钢常用 Q295、Q345、Q390、Q420、Q460；质量等级 A–E，E 级要求 $-40^{\circ}\mathrm{C}$ 冲击。一般为镇静钢，牌号常省略脱氧符号。优质碳素结构钢如 45 钢可用于高强螺栓。

选材应考虑：结构重要性；荷载性质（动力/抗震）；连接方法（焊接对碳含量与可焊性更严）；工作环境（低温用镇静钢，室外注意时效腐蚀疲劳）；厚度（厚板强度塑韧焊性较差）。Q235 沸腾钢不得用于若干焊接/低温/疲劳承重场合（如焊接且直接承受动力需验疲劳等）。

承重结构钢材应保证抗拉强度、屈服点、伸长率及硫磷限值；焊接结构尚应保证碳含量。Q235A 因碳含量为报告值且不保证冲击，不适用于焊接承重结构。需验算疲劳的结构尚应按温度要求保证冲击韧性。

热轧钢板：厚板厚约 $4.5\sim 60\,\mathrm{mm}$，薄板 $0.35\sim 4\,\mathrm{mm}$；表示如 —8×600×1200。热轧型钢：等边角钢 L100×8，不等边 L100×80×8；工字钢 I30a；H 型钢如 HM340×250×9×14；槽钢 [30a；钢管 Φ400×16。

高强钢丝用于悬索等结构，经多次冷拔，$f_u$ 约 $1570\sim 1700\,\mathrm{N/mm}^2$，伸长率较小（最小约 $4\%$），需注意松弛。平行钢丝束常用 7、19、37、61 丝。