摘要:在鋼結構施工中,材料的選擇使用是一項極為關(guān)鍵重要的工作。但是,我們發(fā)現,在鋼板厚度允許偏差上,由于國家標準的不統一、不具體、不明確、不銜接,使得在監理及施工單位的理解執行中,由于不同的選擇誤差很大,可以選擇的選項多,因此,無(wú)法做出唯一性選擇,也就無(wú)法判定那個(gè)選擇是正確的。
鋼板的厚度尺寸是影響承載力的主要因素,如果板厚尺寸偏差不明確,不是造成安全隱患,就是造成不必要的浪費。因此,明確和理順各標準之間的關(guān)系,確定標準的具體執行指標,對于提高材料利用率,確保結構安全具有重要意義。
關(guān)鍵詞:鋼板厚度 允許偏差
1、造成鋼板厚度偏差尺寸無(wú)法具體界定的原因分析
在鋼結構質(zhì)量驗收、設計、原材產(chǎn)品等國家標準中,《鋼結構工程施工質(zhì)量驗收規范》GB50205—2001,《鋼結構設計規范》GB50017—2003,以及《熱軋鋼板和帶鋼的尺寸、外形、重量及允許偏差》GB/T709—2006等三個(gè)國家標準是執行判定鋼板厚度允許偏差的主要國家標準。
1.1上述三個(gè)標準的有關(guān)內容
(1)《鋼結構工程施工質(zhì)量驗收規范》GB50205—2001的相關(guān)要求
在規范中第6頁(yè)第4部分原材料及成品進(jìn)場(chǎng)中4.2關(guān)于鋼材的規定如下:
Ⅰ 主控項目4.2.1規定,“鋼材、鑄鋼件的品種、規格、性能等應符合國家產(chǎn)品標準和設計要求”。
在這里關(guān)于規格要求一是符合國家產(chǎn)品標準,二是符合設計要求。
Ⅱ 一般項目4.2.3規定,“鋼板厚度及允許偏差應符合其產(chǎn)品標準的要求”。
在這里關(guān)于鋼板厚度及允許偏差要求符合產(chǎn)品標準的要求。
(2)《鋼結構設計規范》GB50017—2003的相關(guān)要求
在規范中第14頁(yè)3.3關(guān)于材料選用規定如下:
在規范中“3.3.1 為保證承重結構的承載能力和防止在一定條件下出現脆性破壞,應根據結構的重要性、荷載特性、結構形式、應力狀態(tài)、連接方法、鋼材厚度和工作環(huán)境等因素綜合考慮,選用合適的鋼材牌號和材性。”
“承重結構的鋼材宜采用Q235鋼、Q345鋼、Q390鋼和Q420鋼,其質(zhì)量應分別符合現行國家標準《碳素結構鋼》GB/T700和《低合金高強度結構鋼》GB/T1591的規定。當采用其它牌號的鋼材時(shí),尚應符合相應有關(guān)標準的規定和要求。”
其中,鋼結構設計規范涉及的國家標準《碳素結構鋼》GB/T700第4款中和《低合金高強度結構鋼》GB/T1591第5款中關(guān)于尺寸、外形、重量及允許偏差規定分別為:
“鋼板、帶鋼、型鋼和鋼棒的尺寸、外形、重量及允許偏差應分別符合相應標準的規定。”和“尺寸、外形、重量及允許偏差應分別符合相應標準的規定。”
在設計規范中,關(guān)于尺寸、外形、重量及允許偏差同樣要求分別應符合相應標準的規定。其最終指向仍為產(chǎn)品標準《熱軋鋼板和帶鋼的尺寸、外形、重量及允許偏差》GB/T709—2006
(3)《熱軋鋼板和帶鋼的尺寸、外形、重量及允許偏差》GB/T709—2006的相關(guān)要求
關(guān)于板厚允偏差的有關(guān)規定如下:
在規范中4.2 按厚度偏差種類(lèi)分為
N類(lèi)偏差:正偏差和負偏差相等;
A類(lèi)偏差:按公稱(chēng)厚度規定負偏差;
B類(lèi)偏差:固定負偏差為0.3mm;
C類(lèi)偏差:固定負偏差為零,按公稱(chēng)厚度規定正偏差。
在規范中5.2 鋼板和帶鋼推薦的公稱(chēng)尺寸
在規范 5.2.1單扎鋼板的公稱(chēng)厚度在3-30 mm范圍內的鋼板按0.5 mm倍數的任何尺寸;厚度在30-400 mm范圍內的鋼板按1 mm倍數的任何尺寸。
在規范中5.2.3帶鋼(包括連軋鋼板)的公稱(chēng)厚度在0.8-25.4mm范圍內,按0.1mm倍數的任何尺寸。
在規范中5.2.6 根據需方要求,經(jīng)供需雙方協(xié)議,可以供應推薦公稱(chēng)尺寸
以外的其它尺寸的鋼板和鋼帶。
從上述條文可以看出,在產(chǎn)品標準中,其公稱(chēng)尺寸分別為0.1mm、0.5 mm和1 mm的倍數等三個(gè)級別,而設計規范的公稱(chēng)尺寸只是按1 mm倍數計算標注的。
在規范中 6.1厚度允許偏差
在規范中6.1.1單扎鋼板厚度允許偏差應符合表1(N類(lèi))的規定。
規范6.1.3帶鋼(包括連軋鋼板)的厚度偏差應符合表5的規定。
1.2標準之間的差距
從上述三個(gè)國家規范標準中不難看出,《鋼結構工程施工質(zhì)量驗收規范》GB50205—2001和《鋼結構設計規范》GB50017—2003關(guān)于厚度尺寸的標準最終均指向為《熱軋鋼板和帶鋼的尺寸、外形、重量及允許偏差》GB/T709—2006這個(gè)標準。但《熱軋鋼板和帶鋼的尺寸、外形、重量及允許偏差》GB/T709—2006作為鋼材產(chǎn)品標準,其厚度允許偏差并非單一指向一個(gè)特定情況,而其它標準要求采用該標準時(shí),由于要求不具體、不明確,使得執行起來(lái)偏差很大。
(1)首先,鋼材標準按種類(lèi)和精度分為不同的六種情況,而驗收和設計規范并未具體指明執行哪種情況。
(2)設計規范中的公稱(chēng)尺寸是以毫米為單位標注的,而鋼材標準的公稱(chēng)尺寸包括0.1和0.5毫米倍數。公稱(chēng)尺寸相差巨大,材料使用、驗收及資料填寫(xiě),無(wú)法確認應采用那個(gè)尺寸。
(3)從鋼材標準表1中可以看出,板寬不同,則厚度允許的偏差不同,但在組成構件的零件中,由于采用不同板寬的原材下料,生產(chǎn)出的零件厚度偏差就不同,因此,同樣的公稱(chēng)厚度板材,采用不同板寬生產(chǎn)的零件將產(chǎn)生近一倍的厚度偏差誤差。
(4)由于設計規范并未明確其設計計算允許的厚度偏差是按什么確定的,偏差多少為合理或安全值,因此,在引用鋼材標準時(shí)也無(wú)法準確套用那種種類(lèi)或精度。
(5)由于單扎和連軋、中厚板和厚板的公稱(chēng)尺寸分別是以0.1,0.5,1.0毫米為單位的,如何采用就沒(méi)有了唯一性,使得引用標準者茫然。
1.3標準不確定造成的誤區及后果
由于執行標準的具體內容不確定,從而使得采用具體材料不一致,導致不是浪費就是安全隱患,具體舉例如下:
(1)相對于某一個(gè)構件中的一個(gè)設計8毫米厚的零件A,如果同樣按照公稱(chēng)尺寸為厚度8毫米的標準,分別采購單扎鋼板寬度4000毫米(表1)和帶鋼(包括連軋鋼板)寬度1200毫米(表5)的兩塊鋼板原材下料制造零件。從表中可以看出,由于單扎版N類(lèi)厚度允許偏差為±0.9,而連扎版厚度允許偏差為±0.32,二者相差0.58,前者為后者的2.8倍多。差距部分占板厚的7.25?。也就是說(shuō),偏差值相同,但材料相差7.25?,這已經(jīng)相當于企業(yè)的生產(chǎn)利潤。
(2)按設計要求,某一構件中的零件B,其板厚公稱(chēng)尺寸為25毫米。如果設計按照表1(N類(lèi))允許偏差的標準計算零件B是安全的,我們可以查出,在采購4000板寬的情況下,其實(shí)測厚度為25±1.2均屬安全,也就是說(shuō)厚度只要不低于23.8毫米就符合設計要求。那么我們再看能滿(mǎn)足這一要求的帶鋼(包括連軋鋼板)是什么規格。由于帶鋼和連軋鋼板是以0.1毫米為公稱(chēng)單位出廠(chǎng)的,從表5可以看出,采購一批厚度23.4±0.40最低仍不小于23.8毫米的鋼板就可滿(mǎn)足設計要求。不難看出,采購23.4毫米的鋼板比25毫米的鋼板從經(jīng)濟上好很多,但1.6毫米的偏差是否影響結構安全就不得而知。如果不影響安全相對于這么大的材料節約,是否可以采用也沒(méi)有確切說(shuō)明。
(3)同樣是單扎鋼板,同樣是厚度公稱(chēng)尺寸8mm,如果采用1500mm以下的鋼板其厚度偏差最大為±0.55mm,而采用4000mm-4800mm板寬的鋼板,則厚度允許偏差可達±0.90mm,相差0.45mm,接近絕對允許偏差差了一倍。超出的偏差值也占原材本身的5.635%,如果以科學(xué)的、負責任的態(tài)度衡量,這么大的誤差會(huì )造成巨大的浪費。
(4)在實(shí)際工程應用中,部分企業(yè)及供貨商正是利用了這一缺陷,張冠李戴,拿著(zhù)25毫米的材質(zhì)單,供應著(zhù)23.4毫米的鋼板。
2、對于上述問(wèn)題的解決方案
鋼板的厚度尺寸是影響承載力的主要因素,關(guān)乎材料的浪費節約及結構的安全,對于上述存在的問(wèn)題,解決的具體方案如下:
2.1鋼材厚度允許偏差應列入各標準規范的主控項目和強制性條文。
2.2設計規范應明確,以鋼材產(chǎn)品關(guān)于尺寸偏差的規范《熱軋鋼板和帶鋼的尺寸、外形、重量及允許偏差》GB/T709為依據,在設計公稱(chēng)尺寸條件下:
(1)按照N類(lèi)允許偏差的表1中1500-2500mm板寬計算允許偏差值,并規定偏差最大尺寸按照板寬1500-2500mm規定的偏差值執行。(避免板寬不同產(chǎn)生的厚度偏差)
(2)以設計公稱(chēng)尺寸為依據,明確可采用板厚允許偏差的最大值(絕對值或百分比均可)。
(3)明確允許使用連軋鋼板或帶鋼時(shí),采用的鋼板只要實(shí)際厚度不低于允許偏差最大值即可。(避免了公稱(chēng)尺寸的不同而產(chǎn)生的誤差)
2.3驗收規范應以材料及上述設計規范規定為依據,以理論尺寸為準繩,重點(diǎn)驗收實(shí)際尺寸是否滿(mǎn)足厚度偏差最大值的要求。(確保鋼板實(shí)際厚度滿(mǎn)足)
2.4驗收規范亦應明確材料尺寸驗收應以《熱軋鋼板和帶鋼的尺寸、外形、重量及允許偏差》GB/T709為依據。(應有具體的國家產(chǎn)品標準文號)
2.5資料管理規程應設置設計公稱(chēng)尺寸,設計允許偏差,材料公稱(chēng)厚度和材料實(shí)際測量厚度等內容。(既保證實(shí)際厚度尺寸滿(mǎn)足,又可以使用不同公稱(chēng)尺寸的鋼板以免浪費)
2.6對使用單扎或連軋及帶鋼的不同軋制鋼板做出明確要求。
2.7在規范未明確之前,考慮到設計應以最大允許偏差計算安全貯備,則可以允許用連軋或帶鋼的同類(lèi)鋼板代替單扎鋼板,只要實(shí)際厚度負偏差不大于單扎鋼板最大值即可。(以節約用鋼)
3、 結 語(yǔ)
規范是指導施工的強制性、法規性、綱領(lǐng)性、可操作性的指導文件,明確和統一規范的標準,確保國家規范標準之間的有效銜接,合理采用最佳的板材,是效益和安全的必然要求。我們將持續關(guān)注類(lèi)似問(wèn)題,以確保規范的權威性,可行性,合理性和可操作性。
作者簡(jiǎn)介:陳會(huì )榮 中國新興鋼結構公司