结构钢

结构钢属于钢的一个分类，用来制造各种形状的建筑施工材料。许多结构钢形状采取具有特定横截面轮廓的细长梁的形式。结构钢的形状，尺寸，化学成分，机械性能例如强度，存放方式等，在多数工业化国家均受标准规范。
大多数结构钢的形状，诸如I-beams ，具有很高的截面二次轴距，意味着它们相对于其横截面面积非常硬，因此可以支持高负荷，而不会发生过度下垂。
现在工程中可用的形状已在全球许多已发布的标准中进行了阐述，这些标准还提供了许多专业和专有的横截面。
许多型钢通过热轧或冷轧制作，其他则通过由焊接在一起的平坦或弯曲的钢板制作（例如，最大的圆形中空型钢由平板弯折成一个圆圈和缝焊制作而来）。
自从将锻铁替换成钢用于商业用途之前，术语“角铁” ，“槽铁”和“薄铁”一直很常用。在商业锻铁时代之后，它们就得以留存，在今天有时也能听到关于角钢，槽钢和薄板这些非正式词语，尽管有时它们是名词误用（与“锡箔纸”比较，有时仍以非正式的形式用于铝箔）。在针对金属加工环境的正式文书工作中，使用了诸如角钢，槽钢和板材之类的准确术语。
整个欧洲使用的大多数钢都符合欧洲标准EN 10025 。但是，许多国家标准仍然有效。
钢材典型的级别型号被定义为“S275J2”或“S355K2W”。在这些示例中，“ S”表示结构钢，而不是工程钢；275或355表示屈服强度，以牛顿/平方毫米或等效的兆帕斯卡为单位; J2或K2以夏比冲击试验值为参考表示材料韧性；W表示耐候钢。可以使用其他字母来表示细晶粒钢（“ N”或“ NL”）；调质钢（“ Q”或“ QL”）；以及热机械轧制钢（“ M”或“ ML”）。
1. S275JOH规范是EN 10219规范，EN 10210标准的钢种。最广泛使用的规范是EN10219标准，它是非合金钢和细晶粒钢的冷弯焊接结构空心型材。EN10219-1规定了圆形，方形或矩形的冷成型焊接结构空心型材的技术交货条件，并适用于未经后续热处理而冷成型的结构空心型材。S275JOH管道公差，尺寸和s275管道截面特性的要求包含在EN 10219-2中。
2. S275JOH钢管的制造工艺钢铁生产过程应由钢铁生产商自行决定。 S275JOH碳钢管可以采用ERW，SAW或无缝工艺制成。所有S275JOH钢材和S275JOH管道均应符合EN10219标准。
可用的正常屈服强度等级为195、235、275、355、420和460，尽管某些等级比其他等级更常用，例如在英国，几乎所有结构钢的等级均为S275和S355。淬火和回火材料的等级更高（500、550、620、690、890和960，尽管690以上的等级目前很少用于建筑）。
一系列欧洲规范定义了一组标准结构轮廓的形状：
美国用于建筑施工的钢使用ASTM International标识和指定的标准合金。这些钢的合金标识以A开头，然后是两个，三个或四个数字。通常用于机械工程，机器和车辆的AISI钢号为四种，是完全不同的规格系列。
常用的标准结构钢为：
《建筑产品指令》（CPD）引入了所有建筑产品和钢材的CE标志概念。 CPD是一项欧洲指令，可确保欧盟内所有建筑产品的自由流通。
由于钢部件是“安全关键”的部件，因此除非经过欧盟委员会批准的适当认证机构对用于生产钢部件的工厂生产控制（FPC）系统进行评估，否则不允许使用CE标志。
对于钢制品，例如型钢，螺栓和钢结构，CE标记表明该产品符合相关的协调标准。
对于钢结构，主要的协调标准是：
涵盖CE标记的标准是EN 1090 -1。该标准于2010年底生效。经过两年的过渡期，CE标记将在2012年初的某个时候在大多数欧洲国家强制执行。 过渡期的正式结束日期是2014年7月1日。
大多数建筑项目需要使用数百种不同的材料。这些范围包括所有不同规格的混凝土，不同规格的结构钢，粘土，砂浆，陶瓷，木材等。就承重结构框架而言，它们通常由结构钢，混凝土，砖石和/或木材组成，并使用每种材料的适当组合来产生有效的结构。大多数商业和工业建筑结构主要使用结构钢或钢筋混凝土建造。设计结构时，工程师必须确定最适合设计的材料，如果都不是最适合的则同时使用两种材料。选择建筑材料时要考虑许多因素。成本通常是控制全局的因素；但是，在做出最终决定之前，还会考虑其他因素，例如重量，强度，可施工性，可用性，可持续性和耐火性。
当今最高的结构（通常称为“摩天大楼”或高层建筑）由于其可施工性以及高强度重量比而使用结构钢建造。相比之下，混凝土虽然密度不如钢，但强度/重量比却低得多。这是由于结构混凝土构件承受相同的载荷所需的体积要更大；钢材虽然密度更高，但并不需要那么多的材料来承载载荷。但是，对于低层建筑物或几层以下的建筑物，此优势变得微不足道。低层建筑的负荷要比高层结构小得多，这使混凝土成为一个经济的选择。对于简单的结构（例如停车场）或任何具有简单直线形状的建筑物，尤其如此。
结构钢和钢筋混凝土并非总是作为建筑材料单独选择的，因为它们是结构的最理想材料。公司和设计师一样，都依赖于为任何建设项目获利的能力。原材料（钢，水泥，粗骨料，细骨料，模板用木材等）的价格不断变化。如果可以使用任何一种材料来构造结构，则这两种材料中最便宜的一种可能会得到青睐。另一个重要变量是项目的地理位置。最近的钢铁制造厂可能比最近的混凝土供应商离施工现场更远。能源和运输的高成本也将控制材料的选择。在开始建设项目的概念设计之前，所有这些成本都将被考虑在内。
两种材料组成的结构都利用了结构钢和钢筋混凝土的优点。在钢筋混凝土中，这已经是很普遍的做法，因为钢筋用于为结构混凝土构件提供钢的抗拉强度。一个常见的例子是停车场。一些停车场是使用钢结构柱和钢筋混凝土板建造的。混凝土将被浇筑作为基础，为停车场的地面提供了基础。钢柱将通过螺栓连接和/或焊接到从浇筑的混凝土楼板表面伸出的钢钉上，从而连接到钢板。预制混凝土梁可以在现场交付以安装到第二层，然后可以将混凝土楼板浇筑到人行道区域。可以针对多个情况执行此操作。 这种类型的停车场只是许多可能同时使用钢筋混凝土和结构钢的结构一个可能的例子。
结构工程师了解，有无数的设计可以建造出高效，安全和可承担的建筑。与业主，承包商和所有其他有关部门共同努力，生产出适合每个人需求的理想产品，这是工程师应该做的。 在为结构选择结构材料时，工程师要考虑许多变量，例如成本，强度/重量比，材料的可持续性，可施工性等。
钢的性能因为要取决于合金元素，从而相差很大。
钢的奥氏体化温度（钢转变为奥氏体晶体结构的温度）始于900 °C（1,650 °F）用于纯铁，然后随着更多的碳被添加进来，温度降至最低温724 °C（1,335 °F）用于低共熔钢（碳含量仅为0.83％的钢）。由于2.1％的碳（由质量）接近时，这个奥氏体化温度重新爬升回来，达到1,130 °C（2,070 °F）。类似地，钢的熔点根据合金而变化。
普通碳钢开始融化的最低融点是1,130 °C（2,070 °F）。低于此温度时钢永远不会变成液体。纯铁（碳含量为0％的“钢”）在1,492 °C（2,718 °F）熔化 ，并且在达到1,539 °C（2,802 °F）完全呈液体 。碳含量为2.1％的钢在1,130 °C（2,070 °F）开始熔化 ，并在达到1,315 °C（2,399 °F）完全熔化 。碳含量超过2.1％的“钢”不再是钢，而是被称为铸铁。
充分加热会使钢失去强度。钢构件达到其临界温度时就不能安全支撑其载荷了。建筑规范和结构工程实践标准根据结构元件的类型，配置，方向和载荷特性定义了不同的临界温度。临界温度通常被认为是其屈服应力已降至室温屈服应力60％的温度。 为了确定钢构件的耐火等级，可以使用公认的计算方法， 或可以进行阻燃测试，其临界温度是由具有管辖权的机构所接受的标准来设置的，例如建筑规范。在日本，这个数值低于400摄氏度。在中国，欧洲和北美（例如ASTM E-119），大约是1000-1300 °F（530-810 °C）。要测试的钢元件达到测试标准设定的温度所需的时间决定了耐火等级的持续时间。使用防火材料可以减慢钢的热传递，从而限制钢的温度。结构钢的常见防火方法包括覆盖膨胀型，吸热和灰泥型涂料以及设置干墙，硅酸钙覆层和布置矿棉隔热毯。
混凝土建筑结构通常是满足规范要求的耐火等级的，因为钢筋上的混凝土厚度可提供足够的耐火性。但是，混凝土可能会容易剥落，尤其是含水量较高时。尽管附加的防火措施并不经常应用于混凝土建筑结构，但有时会在交通隧道和更有可能发生烃类燃料着火的地方使用，因为与普通可燃物在同样的火灾周期内发生的火灾相比，易燃液体火灾为结构元件提供了更多的热量。钢结构防火材料包括膨胀型，吸热型和灰泥型涂料以及干墙，硅酸钙覆层以及矿物或高温隔热羊毛毯。施工时也要多注意连接，因为结构元件的热膨胀会损害耐火组件。
制造时通常用带锯将工件切成一定长度。
长期以来，束流钻孔线（钻孔线）一直被认为是在梁，通道和HSS元件上钻孔和铣槽的必不可少的方法。 CNC梁钻生产线通常配备有进料传送带和位置传感器，以将元件移动到钻孔位置，此外还具有探测功能，可以确定要切割孔或槽的精确位置。
为了在规定尺寸的（非板材）元件上切割不规则的开口或不均匀的末端，通常使用割炬。含氧燃料割炬是最常见的技术，从简单的手持割炬到自动CNC应对机器，均可根据编程至机器中的切削指令使割炬头围绕结构元件移动。
平板的制造是在钢板加工中心进行的，钢板被平放在固定的“工作台”上，不同的切割头从龙门式臂或“桥”横穿钢板。切割头可以包括冲头，钻头或火炬。