3.1 钢材与钢筋

3.1.1 本条规定了组合结构中采用的常规结构钢材的要求。
    近年来，结构钢材品种增加、质量提高，已形成了不同性能的钢种牌号系列，并可按不同质量等级供用户选用。工程经验表明，正确合理地选用钢材的牌号与质量等级，对保证工程结构的质量与承载功能至关重要。对钢材化学成分、力学性能等指标保证限值的规定，一直是设计规范选材规定中被列为强条的重要内容，这些性能指标均为对钢材性能量化判定的重要基本依据。如屈服强度与设计强度、伸长率与塑性、屈强比与延性、冲击功与韧性、碳当量与焊接性能、冷弯与加工性等均是互为依据的关系。设计选材时应严格按结构使用条件和本条规定提出各项性能保证要求，以保证结构良好的承载性能。
    1 组合结构中承重组合构件和钢构件所用的钢材应具有屈服强度、伸长率、抗拉强度和碳、硫、磷含量的合格保证。
    2 对焊接结构尚应具有碳或碳当量的合格保证。焊接承重结构以及重要的非焊接承重结构所用的钢材，应具有冷弯试验的合格保证。
    3 对承受直接动力荷载作用并需计算疲劳的结构，其钢材应在保证良好综合性能基础上，严格保证冲击功的合格指标。此外，工程质量事故的经验与研究表明，当板件厚度较大并在低温环境下受拉时，其低温脆断倾向性明显增加，因而对其质量等级也作出了较严格的规定。
    钢材质量等级是对钢材质量细化控制，并与国际上钢材标准有关规定接轨而作出的规定。按硫、磷等化学元素含量的不同与不同环境温度下冲击功保证值的不同，共分为A、B、C、D、E5个质量等级，故也是一个材质综合评定的指标。因A级钢在保证力学性能合格的条件下，交货时可不保证化学成分的限值指标，故承重结构一般不应选用A级钢。
    4 在T形、十字形和角形焊接的连接节点中，当其板件厚度大于等于40mm且沿板厚方向有较强撕裂拉力作用时（含较高约束拉应力作用），该部位板件钢材应具有厚度方向抗撕裂性能（Z向性能）的合格保证，其沿板厚方向断面收缩率不应小于15％。
    工程经验与国内外研究均表明，在焊接结构的焊接节点中，当较厚板件沿板厚方向受有较大的撕裂拉应力（含较高的约束拉应力）时，可能引起的钢板的层间（Z向）裂缝，严重影响结构的安全使用。其主要原因是焊接构造或工艺缺陷造成板内过大的Z向焊接约束应力，再是钢板钢材含硫量较高，易形成硫化锰的层间夹杂物缺陷，使钢材分层。这种裂缝常会在焊接区冷却过程中即开始产生。近年来在我国一些高层钢结构工程中的梁柱节点区均产生过这种钢板层裂的质量事故，有的工程还因此造成了重大经济损失。为避免此类问题的发生，应注意采用合理的焊接构造与工艺，避免过大的焊接约束应力，同时应提高钢材的抗撕裂性能（Z向性能）。
    5 塑性设计是利用钢材的塑性性能，以结构在荷载作用下陆续出现塑性铰直至形成机构作为其承载力的极限状态，故要求结构钢材有良好的塑性性能，以达到结构进入塑性工作状态后可靠地实现内力重分配。
    此外，抗震设防的高层组合结构，其框架梁、柱、抗侧力支撑等抗侧力构件，在罕遇地震作用时，会进入非弹性工作状态，要求结构钢材在有较高强度的同时，还应具有适应更大应变与塑性变形的延性和韧性性能，从而实现地震作用能量与结构变形能量的转换，有效地减小地震作用，达到结构大震不倒的设防目标。且其屈服强度实测值与其标准值之比不应太大，以免影响结构塑性铰的形成和地震能量的耗散。
3.1.2 本条规定了组合结构中采用的常规钢筋的要求。
    1 钢筋除应具有屈服强度外，由于结构抗倒塌设计的需求，还应具有抗拉强度，即钢筋拉断前相应于最大拉力下的强度。
    2 组合结构用钢筋由于要和钢构件连接，因此对延性（最大拉力下总伸长率）和可焊性有要求。
3.1.3 本条规定了组合结构中采用钢材和钢筋的强度设计值及分项系数的要求。
    1 各类钢材和钢筋的材料分项系数取值是经过对大批实物强度的统计和可靠度指标校准分析等专题研究而确定的。其中强度标准值应具有不小于95％的保证率。本款是针对已经广泛应用的钢材和钢筋。
    2 对于满足本规范第3.1.1条、第3.1.2条要求的其他牌号的钢材和钢筋，本款提出了需要有可靠的工程经验或必要的试验研究结果作为基础的要求来确定材料分项系数。其中必要的试验研究结果是指以少量试验分析认定材料分项系数的方法，该试验的试件数量不应少于30个，通过试验统计分析结果可以得到该钢材或钢筋的材料分项系数；可靠的工程经验主要是指有些钢种已经得到了应用，例如建筑结构用钢绞线、桥梁用预应力钢绞线。本款没有给出具体取值，但给出了最低要求。建筑结构用钢材与普通钢筋的材料分项系数不应小于1.10，桥梁结构用钢材的材料分项系数不应小于1.30，桥梁结构用普通钢筋的材料分项系数不应小于1.20，桥梁结构用预应力筋的材料分项系数不应小于1.47。