1、中國鋼材在新加坡鋼結構工程中應用中國鋼材在新加坡鋼結構工程中應用一、概況新加坡原是英聯邦成員之一，1957年脫離英聯邦，于1965年獨立。獨立后的新加坡共和國經濟快速發展，建 設工程規模不斷擴大，英國、歐盟、美國、中國、日本廣泛參與了新加坡的建設。1990年1992年，中國京冶工程技術有限公司（以下簡稱中國京冶）承建了新加坡PSA碼頭倉庫。該工程由兩個120米X 120米、兩個120米X 90米的懸掛式空間網架組成，總建筑面積為 6萬平方米，網架在現場組裝并 整體提升到位。1997年1999年，中國京冶建造了新加坡國際會展中心。新加坡國際會展中心共設八個展區，每個展區面積為 100米X 100

2、米。屋蓋為大跨度梭形桁架，桁架弦桿采用鋼管，腹桿為 H型鋼，現場組裝后整體吊裝。按設計要 求，桁架桿件鋼材牌號為 S355J2G3,次構件鋼材牌號為 S355J0,總用鋼量為8000噸。鋼材全部按英國標準生 產，由英國鋼鐵聯盟供貨。2008年2010年，中國京冶承建了新加坡圣淘沙名勝世界工程，有119個單體為鋼結構建筑，結構類型多樣，有型鋼混凝土組合柱及大跨度箱型桁架結構、較接柱腳空間支撐結構及大跨度軋制H型鋼桁架和懸挑桁架結構、各類曲線曲面圓管和方矩管屋頂結構，造型奇特的鋼管及索膜結構 （ETFE PTFE。所用鋼材品種有熱軋鋼板、熱軋型鋼（H型鋼、槽鋼、角鋼、鋼棒）、熱軋無縫鋼、冷成型方矩

3、管、直縫焊管、不銹鋼拉索及拉棒、栓釘、 鍍鋅壓型板和彩涂鋼板等，除高強度連接螺栓和錨栓在現場采購外，全部使用中國國產鋼材。總用鋼量約2.4萬噸。中國鋼材的性能和質量完全滿足設計和建造要求，工程建設速度和施工質量也得到業主和國際同行好評。由于歷史原因，新加坡在鋼結構建筑工程中一直沿用英國鋼結構設計規范BS5950。為適應國際化發展要求，新加坡建設局于 2008 年頒布了DesignGuideonuseofA代ernativesteelMaterialstoBS5950» （以下簡稱 BC1）,對那些不是按英國標準生產的鋼材，如果要在按BS5950標準設計的結構中替代應用，就應遵照BC1

4、規定的流程評估并進行鋼材分級，以保證鋼材質量能可靠地應用于BS5950的結構設計。在BC1中，英國/歐洲標準、美國標準、日本標準、澳大利亞 /新西蘭標準和中國標準已得到認證。對于已認證的中國標準和已認證的鋼材產品， 其力學性能、化學成分、表面質量、尺寸偏差等判別是否合格將以中國標準為準，BC1和基于BS5950要求的檢測項目和檢測數據，將記錄在鋼廠產品質量證明書和復檢報告中，以供參考。二、BS5950替代鋼材設計指南（BC1:2008）介紹BC1:2008設計指南發布的背景和意義、BC1:2008設計指南作為按照英國 BS5950規范設計和加工時鋼材替換的實施規程。根據BC1:2008設計指南

5、，對于那些非BS5950規范中指定的鋼材應該設置或取消一定的限制條件。BC1:2008設計指南的目的是， 不論加工的鋼材符合何種標準，只要性能合適和質量可靠的鋼材即可在鋼結構設計中運用，從而保證公共安全。BC1:2008設計指南僅為按照 BS5950規范進行的結構設計給予指導，從而只適用于設計階段。在指南的起草階 段就已經假定BC1:2008指南的執行必須委托適當的人根據相關規范控制鋼結構的材料、加工和安裝。BC1:2008作為實施規程，承擔建議和指導的作用。毫無疑問，它只是作為一個技術規程，在引用時必須非常謹 慎，以確保各項要求沒有被誤用。對于BC1:2008設計指南以外的建議可以參考BS5

6、950規范各部分。BC1:2008設計指南并非旨在包含合同中所有必備條款，使用者應該對它們的正確運用負責。適用范圍：根據設計指南中的條款，非英國標準生產的替代鋼材可以在基于BS5950標準的結構設計中采用。為了保持其一致性，這份設計指南簡述了對所有的鋼材的性能要求和質量保證要求，包括基于英國標準生產的 并打算按照BS5950標準進行使用的鋼材。替代鋼材：所謂替代鋼材是那些不是按照英國標準生產的，在BS5950標準內容中未涵蓋的鋼材。因此，如果要在BS5950標準設計中采用替代鋼材，那么應該根據BC1:2008設計指南中有關替代鋼材分級中介紹的內容，考慮各種可替換鋼材的建議和限制來使用。經過認證

7、的鋼材：是能夠在新加坡采購到的，并且是按照下面5個國際標準中的一個來生產的可替換鋼材。這5個國際標準是英國（BS/EN 、美國（API/AST&AWS、日本（JIS ）、澳大利亞（AS/NZS&AS、中國（GB）。其工廠生產規程通過嚴格的評價已經證明能符合基本材料性能的要求。但并不是所有上述5個國際標準生產制造的可替換鋼材，都在經過認證的鋼材中，只有那些符合本指南規定的性能要求的才引入其中。BC1:2008主要內容BC1:2008分引言、鋼材性能要求、鋼材質量保證要求、可替換鋼材的分級、設計建議等5章以及附錄A:認證鋼材目錄、附錄 B:鋼材性能試驗、附錄 C:鋼結構設計與鋼材標

8、準等內容。替換鋼材的分級可替代鋼材的分級全過程應遵循材料測試（材料試驗）采購前進行的試驗，為認證而做；材料檢驗（測試驗證） 采購后進行的試驗，為現場復驗（應注明鋼材數量、批文、爐號）。進入材料測試流程的三種情況，一是已列入BCI材料目錄，但生產廠商未進行工廠生產控制的第三方認證；二是未列入BCI材料目錄，已通過工廠生產控制的第三方認證；三是未列入BCI材料目錄，也未進行工廠生產控制的第三方認證?？商娲摬膽撛趯︿摬牡男阅芤蠛唾|量保證要求的驗證的基礎上進行1級、2級、3級的分級，分成3級。其定義如下：第一，1級可替代鋼材。1級可替代鋼材是按照被批準的質量保證體系所生產出來的認證的鋼材。只有那

9、些根據生產商提供的質量保證證書，屬于經過認證了的材料目錄中的材料才有資格成為1級可替代鋼材。第二，2級可替代鋼材。2級可替代鋼材是那些未列入 BCI認證材料目錄，但通過材料測試，滿足材料性能要求， 并且按照批準的質量保證要求生產出來的鋼材。沒有列入經過認證了的材料目錄中的材料，根據生產商提供的 質量保證證書，只能有資格成為2級可替代鋼材。第三，3級可替代鋼材。3級可替代鋼材是那些不能夠滿足材 料性能要求和質量保證要求中的任一個要求的鋼材。第四，可替代鋼材特例。在提交個案由BCA批準的基礎上，如果這種鋼材的適用性和可靠性在現場能通過嚴格的材料控制和測試計劃，就有可能被視為2級。作為最低要求：這種

10、書面計劃對供貨情況和尺寸控制進行100%的目測和無損檢測，對所有批次和/或爐號，應經過SINGLAS認可的實驗室或/和SINGLAS互認協議認可的其他實驗室的100%的材料測試，還應包括一份由獨立的專業顧問單位給出的材料合格報告。三、新加坡認證的中國技術標準和鋼材產品認證的中國標準以下是中國獲得新加坡建設局認可并已列入BC1目錄的鋼結構設計標準和鋼材標準，相關標準均由中國國家標準化管理委員會發布。中國鋼結構設計標準GB5001A2003鋼結構設計規范、 GB50018-2002薄壁型鋼結構技術規范、JGJ812002建筑鋼結構焊接技術規程、JGJ821991結構高強度螺栓連接的設計、施工及驗收

11、規程、中國鋼材標準GB/T700 2006碳素結構鋼、GB/T9121989碳素結構鋼和低合金結構鋼熱軋薄鋼板及鋼帶（已由GB/T912 2008 代替）、GB/T1591 1994低合金高強度鋼（已由 GB/T1591 2008 代替）、GB/T3274 1988 碳素結構鋼和低合金結構鋼熱軋厚鋼板及鋼帶（已由 GB/T3274 2007代替）、GB/T41712000高耐候結 構鋼（已由GB/T41712008耐候結構鋼代替）、GB/T41722000焊接結構用耐候鋼（已由GB/T4171 2008耐候結構鋼代替）、GB/T5313 1985厚度方向性能鋼板、GB/T8162 1999結構

12、用無縫鋼管、GB/T13304 1991鋼分類、 GB/T15574 1995鋼產品分類、YB4104 2000高層建筑結構用鋼板（已由GB/T19879 2005建筑結構用鋼板代替）。中國鋼材公差標準GB/T706 1988熱軋工字鋼尺寸、外形、重量及允許偏差；GB/T7071988熱軋槽鋼尺寸、外形、重量及允許偏差等。已認證的中國鋼材以下是中國獲得新加坡建設局認可并已列入BC1目錄的鋼材產品標準，相關標準均由中國國家標準化管理委員會發布。已認證的中國鋼板依據相關標準生產的鋼材品種有GB/T4171 2000 （E由GB/T41712008耐候結構鋼代替）、GB/T4172 2000（已由G

13、B/T4171 2008耐候結構鋼代替）等。已認證的中國熱軋型鋼依據相關標準生產的鋼材品種有GB/T4171 2000 （E由GB/T41712008耐候結構鋼代替）、GB/T4172 2000（已由GB/T4171 2008耐候結構鋼代替）等。已認證的中國空心型鋼依據相關標準生產的鋼材品種有GB/T700 2006等。淬火加回火鋼未認證。已認證的用于冷成型的中國鋼材依據相關標準生產的鋼材品種有GB/T700 2006等。淬火回火鋼未認證。四、中國鋼廠生產過程控制的認證根據BC1規定，按照上述標準生產鋼材的鋼廠，應經過獨立的國際第三方機構（認證機構）進行必要的檢查、 評估和測試，履行審查鋼廠生

14、產過程責任，即通過工廠生產過程控制認證后就能在新加坡使用。我國尚未建立鋼廠生產過程控制的認證制度，多數鋼廠只是應國外用戶的要求，對船用板、容器板、海洋平臺和油氣管線用鋼板進行認證，對建筑鋼材很少進行國際認證。按 BCI規定，對已列入BC1的鋼材標準和產品，又經國際認證的建筑鋼材在提供質量合格的檢測報告后，就可以在國外工程中按中國標準規定的性能指標被設 計采用。如果未經過認證，將被降低強度級別及質量等級后才能采用，這勢必增加鋼材用量加大工程成本，在 經濟上和技術上均是無法接受的。如果采用進口英國標準鋼材，將鋼材運回國內加工制作，然后又運往海外工 程所在地安裝，不僅鋼材價格和運輸成本增高，還會因鋼

15、材軋制周期、船期和海運的不確定性無法控制，難保 鋼構件的制作、安裝工期。若發生漏訂、誤運鋼材，再補訂和發運會使工程嚴重滯后。我國眾多鋼廠具有健全 的質量管理體系，又具備先進的鋼材生產設備和檢查檢測能力，認證工作可以高效順利完成。鋼廠生產過程控制（以下簡稱FPQ認證包括11項內容：第一，質量保證體系評估；第二，工程技術控制；第三，采購；第四，進貨檢驗程序；第五，材料搬運和儲存；第六，無損檢測和力學試驗；第七，工具和計量器 具的控制；第八，焊工資格及焊接工藝規程；第九，不合格材料控制；第十，不合格產品整改；第十一，工廠 生產控制。建立生產控制體系、編制管理文件，按 BC1規定應增加以下7項內容：一

16、是建立原材料準入流程，記錄保存原材料性能數據，保證鋼材產品質量7年內具有可追溯性；二是建立工廠設備檢測保養規程，記錄維修保養內容； 三是向無損檢測人員提供操作規程，并按規程評估產品質量；四是為保證產品質量與標準要求一致，應進行產 品試驗。在新產品上市前應完成評估產品特性的初型試驗，然后對新產品進行常規試驗，并按生產部門所接定 單提出的標準和附加技術條件進行指定試驗；五是產品標識應能全面反映技術性能；六是建立不合格項處置規 程，按規程整改并作出書面記錄；七是建立客戶檔案，訂單評審記錄，質量異議處理及客戶滿意度調查。五、中國鋼材替代設計原則 1級鋼材設計強度只有列入BC1指南目錄，又是由FPC認證

17、鋼廠生產的鋼材，并提供了經授權的測試驗證的鋼材產品，才能作為 1級鋼材應用于新加坡建設工程，在按BS5950進行鋼結構設計時，可采用生產國鋼材標準規定的屈服強度作為 設計強度。2級鋼材設計強度對于那些經FPC認證鋼廠生產的，也能提供經授權的測試報告，但未列入BC1指南名錄的鋼材產品；或者雖已列入BC1指南名錄，也能提供經授權的測試報告，但未經 FPC認證鋼廠生產的鋼材，BC1規定列為2級鋼材。2級鋼材設計的原則是取附加安全系數1.1 ,降低其設計強度，即由鋼材標準規定的屈服強度除以1.1后才能取為設計強度。3級鋼材設計強度對于那些既未列入 BC1指南材料目錄，又是未經 FPC認證鋼廠生產的，雖

18、然具有測試驗證的鋼材產品，也只能 作為3級鋼材使用。3級鋼材不分原材強度高低，其設計強度一律降至最低值。特例鋼材作為已判為 3級鋼材的特例，在向新加坡建設局提交個案報告被批準的基礎上，如果這批鋼材在工程現場通過嚴格檢查和測試后，能被證實完全符合鋼材標準，就有可能被視為2級鋼。補救措施的最低要求是，測試計劃就尺寸公差和內在質量而言，應至少包括100%勺目測和無損檢測；就所有批次和/或爐號而言，應包括經新加坡試驗室認證機構認可或互認試驗室100%勺材料測試（拉伸、沖擊、硬度、焊件拉伸、化學分析），還應提交由獨立的有經驗的顧問出具的合格報告。這種挽救處理流程長，要求苛刻，對已處于建設中的工程幾乎是不

19、可能辦到的。因此，在國外建設工程中，對 中國鋼材標準的認可和鋼廠生產認證應及早辦理，增加認證廠家，擴大認證產品范圍，同時要以我國鋼材生產 的先進設備、嚴密的管理制度和優良的產品品質保證，贏得國外建筑界同行的信賴。六、中國產鋼材在新加坡鋼結構工程中應用新加坡圣淘沙名勝世界工程有 119個單體為鋼結構建筑，結構類型多樣，有型鋼混凝土組合柱、大跨度箱型桁 架結構、較接柱腳空間支撐結構、大跨度軋制H型鋼桁架、懸挑桁架結構、各類曲線曲面圓管、方矩管屋頂結構以及造型奇特的鋼管、索膜結構（ ETFE或PTFB o該工程所用鋼材品種有熱軋鋼板、熱軋型鋼（H型鋼、槽鋼、角鋼、鋼棒）、熱軋無縫鋼、冷成型方矩管、直

20、縫焊管、不銹鋼拉索、拉棒、栓釘、鍍鋅壓型板和彩涂鋼 板等。除高強度連接螺栓和錨栓在新加坡采購外，該工程全部使用的是中國國產鋼材，總用鋼量約2.4萬噸。鋼材品種低合金高強度結構鋼占整個工程總用鋼量的 構鋼占68.3%。碳素結構鋼僅占總用鋼量的 鋼、角鋼邊也是采用低合金結構鋼，因國內96.5%。其中，高性能建筑結構用鋼占28.2%,普通低合金高強度結1.3%,主要是槽鋼、角鋼等軋制型材，材質為Q235B原設計的槽Q345級型材產量少，訂貨困難，經設計方同意后更換成碳素鋼。目前，低合金高強度結構鋼已成為建筑鋼結構的主力鋼材。合金鋼主要用于銷軸、螺栓、錨頭等部位，本工程拉 索及鏈接錨具全部采用不銹鋼（

21、牌號為Q304）,以滿足耐久性要求。鋼材產品質量證明文件鋼廠提供的產品質量證明書（材質單）中，記錄了鋼材的化學成分、拉伸、冷彎和沖擊試驗數據。鋼廠的檢驗 是按批進行的，每批由同一牌號、同一質量等級、同一爐罐號、同一品種、同一尺寸、同一熱處理制度的鋼材 組成，每批鋼材重量不大于 60噸。當附加有Z向性能和超聲探傷要求時，應按照相關標準厚度方性能鋼板 GB/T5313和厚鋼板超聲波檢驗方法GB/T2970及合同要求進行。生產鋼材的廠家都具有新加坡 BC1:2008所要求的FPC （生產認證）證書，滿足 1級結構鋼材的條件鋼材復驗鋼材進場后，在新加坡業主方委托的現場監理的見證下，由國家建筑鋼材質量監

22、督檢驗中心（簡稱CSTC進行取樣，取樣數量按 BCI及施工合同規定，為同一鋼廠、同一采購批、每一厚度（對鋼板）或每一種截面（對型 鋼）取一組樣品，取樣數量不因不同爐號或不同批次而增加。中、英標準相比，英方的復檢量要少很多，但監理方、設計方、業主和業主現場代表有時會提出增加復檢或指 定某件產品進行某項復檢。試樣樣坯在各鋼結構加工廠切取，再運至北京后由中國京冶工程技術有限公司統一 組織加工成試件，委托 CSTC進行試驗并提出報告。中國和新加坡在鋼材力學性能測試方面差別早期的中英規范規定的鋼材屈服強度并未明確是上屈服強度（ReH還是下屈服強度（Rel）,為安全精確地表達結構設計對材料性能的要求，多數

23、國家的規范已明確采用下屈服強度作為鋼材的屈服強度指標。2005年,我國頒布的國家標準建筑結構用鋼板（GB19879在性能表中標記的是上屈服強度（ReH）。但是，在實際工作中，從我們得到資料來看，無論是鋼廠提供的質量證明書，還是第三方檢測報告，在屈服強度欄目內均標 記為Rel,因此，我們也是以下屈服強度作為統計評定的指標。對此，建筑結構用鋼板（GB19879應予以說明。中國的規范在力學性能測試中均要求作冷彎試驗，并根據鋼板的厚度規定了彎心直徑。而在BCI相關的材料標準中無此項要求。值得一提的是，本工程所用鋼材的鋼廠測試和第三檢測都進行了冷彎試驗且全部合格。在伸長率測定時，測定的基準標距為5.65

24、S0 , S0為試件橫截面面積。BCI的材料標準中，伸長率欄中常有兩個數值，分別對應縱向試件和橫向試件，本工程所用鋼材的檢測均為縱 向試件（沿軋制方向）。沖擊韌性試驗，中、英標準均采用V型缺口試件。對于低合金結構鋼，我國標準規定的各級溫度下沖擊功合格值為34焦耳（在-40 C為27J）,而英國標準規定的為 27焦耳，本次檢驗合格標準取 34焦耳。對碳素結構 鋼，中英標準取值相同，相應于各級溫度下的沖擊功合格值為27焦耳。中國和新加坡在化學成分分析方面的差別有兩點。第一，我國碳素結構鋼（GB/T700-2006）標準規定的化學成分為 C （碳）、Si （硅）、Mn （鎰）、P （磷）、 S （硫

25、）5種元素；在低合金高強度結構鋼（GB/T15911994）標準中規定的化學成分有C、Si、MnP、S和V （銳）、Nb （鋁）、Ti （鈦）、Al （鋁）、Cr（銘）、Ni （銀）11種元素；而在（GB/T1591 2009）版標準 中，又新增了 Cu （銅）、N （氮）、Mo （鋁）、B （硼）4種元素。在BCI的化學成分測試中要求全部檢測以上 14種元素（硼除外），并要求根據實測元素含量計算 CEV（碳當量），并記錄在檢測報告上。我國一般不要求 做化學成分復檢，即使復檢也只做5種主要元素（C Si、Mn S、P）的分析。第二，在檢測方法上，我國的建筑鋼結構檢測單位大都仍沿用鋼鐵及合金化學分析方法（GB/T223）,測試時間長且測定的元