户外大型钢结构广告牌选用钢材注意事项
户外大型钢结构广告牌长期暴露于自然环境中,需承受风荷载、自重、地震、腐蚀等多重作用,钢材作为核心材料,其性能直接决定结构的安全性、耐久性和经济性。选用时需从材料性能、环境适配、设计要求、加工施工等多维度综合考量,具体注意事项如下:
一、核心性能把控:匹配受力特性与安全底线
钢结构广告牌的不同构件(钢管柱、横梁、支撑、牌面框架等)受力形式差异大(受弯、受拉、受压、受剪等),钢材需满足对应的核心性能要求:
1、强度:与荷载需求精准匹配
1.1抗拉 / 抗压强度:核心承重构件(如钢管柱、主横梁)需承受风荷载产生的弯矩、广告牌自重产生的轴力,应选用屈服强度≥345MPa 的低合金高强度钢(如 Q355B),其强度比 Q235B(235MPa)高 40% 以上,可在相同荷载下减少截面尺寸,降低结构自重。
1.2局部承压强度:螺栓连接节点(如柱与横梁连接处)需考虑钢材的局部承压能力,避免螺栓孔周围钢材因挤压发生塑性变形,此时需保证钢材的极限强度与螺栓强度匹配(如 8.8 级螺栓对应钢材抗拉强度≥800MPa)。
2、塑性:避免脆性破坏的 “缓冲垫”
钢材的伸长率(δ₅)需≥20%(Q355B 标准要求),确保结构在超载或突发荷载(如强风、地震)下先发生塑性变形(而非突然断裂),为预警和维修争取时间。低温地区(-10℃以下)需额外关注钢材的塑性保持能力,避免低温脆化。
3、 韧性:抗冲击与交变荷载能力
户外广告牌长期受阵风、地震等交变荷载作用,易产生疲劳破坏,钢材需具备良好的韧性(以冲击功衡量):
3.1非低温地区:选用常温冲击功(20℃,Akv)≥34J 的钢材(Q355B 标准);
3.2寒冷地区(如东北、内蒙古):需选用 - 20℃冲击功≥34J 的 Q355D,或 - 40℃冲击功≥27J 的 Q355E,避免低温下受冲击断裂。
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4、可焊性:保证节点连接可靠性
钢结构大量依赖焊接连接(如柱与横梁焊接、牌面框架拼接),钢材的可焊性直接影响焊缝质量。低合金高强度钢(如 Q355)的碳当量(Ceq)需≤0.45%(Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15),碳当量过高会导致焊接时易产生冷裂纹,需通过预热(150-250℃)或选用低氢型焊条(如 E5015-G)弥补。
二、环境适配:针对性对抗自然侵蚀
户外环境的腐蚀、温差、紫外线等因素是钢材老化的主要诱因,需根据地域特点 “定制” 钢材选型:
1、腐蚀环境:优先耐候钢或强化防腐
1.1沿海/高湿度地区(如珠三角、长三角沿海):盐雾浓度高,普通钢材每年锈蚀速率达 0.1-0.3mm,建议选用耐候钢(如 Q355NH、Q295NH),其通过添加 Cr、Ni、Cu 等合金元素,表面形成致密氧化层(patina),耐腐蚀性是普通钢材的 2-8 倍,可减少 50% 以上的防腐维护成本。
1.2工业区/污染区(如化工园区、矿区):酸碱气体多,需在耐候钢基础上增加防腐涂层(如氟碳漆),或直接选用镀锌 + 涂漆复合防腐(锌层≥85μm + 漆层≥120μm),延长使用寿命至 15 年以上。
1.3干燥内陆地区:腐蚀较轻,可选用 Q355B + 热浸镀锌(锌层≥60μm),兼顾成本与耐久性。
2、 温差与日照:抗变形能力
高温地区(如华南)夏季钢材表面温度可达 60-70℃,低温地区冬季可达 - 30℃,温差导致钢材热胀冷缩,需选用线膨胀系数稳定(约 12×10⁻⁶/℃)的钢材,避免因变形过大导致节点松动。同时,钢材的导热系数不宜过高(普通钢材约 45W/(m・K)),可通过表面涂浅色反光漆降低吸热,减少温度应力。
三、钢材类型与牌号:按需选择 “性价比” 方案
不同类型钢材的特性差异显著,需结合构件功能选择:
构件类型 |
受力特点 |
推荐钢材类型 / 牌号 |
选择理由 |
钢管柱(主承重) |
受弯、受压、抗剪 |
Q355B 螺旋缝埋弧焊钢管、Q355NH 耐候钢管 |
强度高、焊缝质量稳定,耐候钢适合腐蚀环境 |
横梁、纵梁 |
受弯为主,局部受剪 |
Q355B 热轧 H 型钢、Q355B 钢板焊接组合截面 |
H 型钢截面惯性矩大,抗弯性能优;组合截面可按需设计,适应复杂受力 |
牌面框架 |
受拉、受弯(风荷载) |
Q235B 或 Q355B 冷弯薄壁型钢 |
自重轻、加工便捷,Q355B 可减薄壁厚,降低成本 |
连接节点(耳板、法兰) |
局部承压、受剪 |
Q355B 厚钢板(厚度≥16mm) |
厚钢板抗局部挤压能力强,避免节点变形 |
避免选用的钢材:不符合国标(如无材质证明的 “非标钢”)、含硫磷量过高(S≤0.045%,P≤0.045%)的钢材(易产生热脆或冷脆)、薄壁直缝焊管(焊缝强度低,易开裂)。
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四、质量控制:从进场到加工全流程把关
1、进场检验:杜绝 “不合格材料”
1.1需提供完整质量证明文件:材质证明书(含化学成分、力学性能)、探伤报告(无缝钢管需 100% 超声探伤,焊接钢管需 20% 探伤)、出厂合格证。
1.2外观检查:无裂纹、结疤、折叠、分层;锈蚀等级≤A(GB/T 8923 标准),否则需除锈后再使用;厚度偏差≤±10%(如设计壁厚 10mm,实际需≥9mm)。
1.3抽样复验:对重要构件用钢(如柱体钢管、厚钢板),需抽样送检力学性能(抗拉、屈服、伸长率)和化学成分,确保与材质书一致。
2、加工适配性:满足施工需求
1.1焊接加工:钢材需具备良好的焊接性,Q355B 焊接时需控制预热温度(环境温度<0℃时预热至 80-120℃),避免焊缝冷裂纹;厚钢板(≥25mm)焊接后需做消应力处理(250-350℃保温 2 小时),减少焊接残余应力。
1.2冷加工:冷弯薄壁型钢需保证冷弯性能(180° 弯曲试验无裂纹),避免加工时开裂;冷矫正、冷弯曲时,钢材温度不宜低于 - 16℃,防止低温脆断。
1.3切割与钻孔:钢材需易于切割(气割、等离子切割),钻孔时无撕裂、毛刺,确保螺栓连接紧密。
五、合规性:符合设计与地方规范
1、国家标准:需满足《钢结构设计标准》(GB 50017)、《户外广告设施技术规范》(CJJ 149)、《低合金高强度结构钢》(GB/T 1591)等,例如:广告牌钢结构设计使用年限≥15 年,钢材强度设计值需按规范取值(如 Q355 钢抗压 / 抗拉强度设计值为 305N/mm²)。
2、地方规范:不同地区有细化要求,如上海《户外广告设施设置技术规程》(DG/TJ08-2012)规定:沿海地区广告牌钢结构需采用耐候钢或等效防腐措施;北京要求钢材焊接节点需做 100% 无损检测。
六、后期维护关联:为耐久性 “兜底”
钢材选用需与后期维护方案匹配:
1、普通钢材(如 Q355B)需每 3-5 年检查防腐层,锈蚀面积>20% 时需重新除锈涂漆;
2、耐候钢(Q355NH)在形成稳定氧化层(约 1-2 年)后,可每 5-8 年检查一次,仅需清理表面浮锈,无需频繁涂漆;
3、螺栓连接部位的钢材(如法兰盘)需重点关注,建议选用镀锌 + 达克罗涂层的复合防腐,避免螺栓与钢材接触腐蚀(电化学腐蚀)。
综上,户外大型钢结构广告牌选用钢材需 “以安全为核心、以环境为导向、以规范为依据”,结合构件受力、地域环境、加工需求综合选择,同时严格把控进场质量与后期维护,才能确保结构长期稳定。