3.4.1 结构中常用材料的特性
空间格构结构中所采用的各种原材料的化学成分和机械力学性能应符合符合国家标准，对有些必须经过冷、热加工后方能使用的材料，其加工后的机械力学性能也应符合国家标准。对于所采用的新材料应进行必要的试验。
3.4.1.1 常用材料
空间构格结构的构件中主要采用的材料有碳素结构钢，主要的牌号如Q235；优质碳素结构钢，主要的牌号如20、35和45号钢；低合金高强度结构钢，主要的牌号如Q345、Q390和Q420；合金结构钢，主要的牌号如20MnTiB、40Cr、35CrMo、40B和15MnVB。
碳素结构钢的原材料化学成分和机械力学性能、碳素结构钢的冷弯试验及其强度设计值；优质碳素结构钢的原材料化学成分和机械力学性能及其强度设计值；低合金高强度结构钢原材料的化学成分和机械力学性能及其强度设计值；合金结构钢的原材料化学成分和机械力学性能及合金结构钢经热处理后的力学性能均应符合国家标准。
高强度钢棒和索结构用索所采用的高强度钢丝的原材料化学成分和机械力学性能应符合国家标准，但是，经过股绞后的索的机械力学性能应根据产品规格经试验确定。
在各种工况下，用于结构的索内力设计值应满足下列公式：
式中，Ps为索的内力设计值；
Psb为索破断力；
γs为索材料的抗力系数。
钢索在低应力状态下可认为是线弹性材料，处于高应力状态下的钢索，当索的预张拉强度为破坏强度的一半、索在预张拉强度的四分之三内呈弹性性状、索的极限应变钢丝绳为3%，钢绞线为2%时，索的线性与非线性阶段的应力应变关系如图3.4.1所示。弹性模量可按式（3.4.2）计算。
图3.4.1 索的线性与非线性阶段的应力应变关系
式中，σu为索的极限应力；
εu为索的极限应变；
σe为索的弹性极限应力；
εe为索的弹性极限应变。
图中，E0为钢索在零应力态时的弹性模量；
E为钢索在线弹性阶段的弹性模量。
3.4.1.2 铸钢的原材料化学成分和机械力学性能
空间格构结构所推荐采用的铸钢原材料的牌号及化学成分应符合表3.4.1的规定，经热处理后的机械力学性能应符合表3.4.2的规定，铸钢件的弹性模量及屈服强度σs应经试验确定，考虑铸钢件的表面强度和芯部强度有较大差别，表面强度低于芯部强度，所以铸钢件的强度设计值fZG可取（0.9～0.95）σs。
表3.4.1-1 推荐采用的铸钢原材料的牌号及化学成分
注：上表引用国家标准《焊接结构用碳素钢铸件》（GB7659—87）。
表3.4.1-2 推荐采用的铸钢原材料的牌号及化学成分
注：①含碳量大于0.23%，强度级别超出表中规定，及其他低合金钢应经专门试验验证。
②V、Al都为晶粒细化元素，可以单独或同时加入，当同时加入时，至少其中一种元素的量大于表中下限值。
③表中规定为酸溶铝，如果测定为总铝量，则为0.020%。
④碳当量CE＝C＋1／6Mn＋1／5（Cr＋Mo＋V）＋1／15（Ni＋Cu）。
以上碳当量的计算公式是世界上比较多的标准和协会所采用，如：ASTM、IIW国际焊接协会、LR、GL、NK等。也有采用下式：
Ceq＝C＋Mn／6＋Si／24＋Ni／40＋Cr／5＋Mo／4＋V／14
或采用下式计算裂纹敏感系数：
Pcm＝C＋Si／30＋（Mn＋Cr＋Cu）／20＋Ni／60＋Mo／15＋V／10＋5B
以上是日本工业标准提出的计算公式。在铸件生产中用CE比较广泛，用Ceq少，用Pcm更少。
关于铸件化学成分分析方法，以往标准都采用GB223钢铁及合金化学分析方法。随着近年光谱分析仪的不断普及，已经提出碳素钢和低合金钢的光电发射分析方法。由于光谱分析法速度快、分析元素多、稳定精确，这种方法将逐步取代传统的分析方法。由于要对碳当量进行计算考核，所以采用光谱分析仪更好。
表3.4.2-1 铸钢原材料的机械力学性能
注：上表引用国家标准《焊接结构用碳素钢铸件》（GB7659—87）。
表3.4.2-2 铸钢原材料的机械力学性能
注：①可在上表规定范围内用内插法确定其他最低屈服强度级别的铸钢件。
②低温冲击或常温冲击，可以根据需要选择其中一种进行。
③拉伸试验时一般选择5倍标距测试伸长率。
在表3.4.2铸钢原材料的机械力学性能表中，最低级别为ZG200-400。最高的两个牌号为ZG360-500，ZG420-530，这两个牌号，前者相当于DIN17182GS20Mn5V，后者相当于JIS-G5102SCW620；这两个牌号，铸件有效厚度在30mm以下的可以用正火处理，铸件有效厚度在30mm以上的可能要调质处理。所以对此两个牌号的铸件硫、磷的控制更为严格：S含量≤0.015%、P含量≤0.020%。其中ZG360 500广泛在国内重大工程中采用，比较成熟。
试样拉伸试验时，一般取d＝14mm，5倍标距。当d＝10mm作为试样拉伸试验时，代表性不好。当铸件按ASTM A370标准验收时，试样加工为：d＝12.5mm，4倍标距。标距倍数相同，不同直径试样的延伸率基本一致。标距倍数不相同，同直径试样的延伸率稍有区别。
铸钢的断面收缩率可以达到相当高的水平，对此，国外有的规范如JIS，DIN中不加以规定或供选择性规定，如ISO。考虑到建筑工程铸件对其塑性指标考核的重要性，对铸钢的断面收缩率应加以规定。但是，收缩率太低的也不能接受。当铸件断面收缩率较低时往往伴随铸件的脆性增加，这是危险的。
3.4.1.3 锚具的合金铸钢的原材料化学成分和机械力学性能
空间格构结构用于锚具的合金铸钢原材料的化学成分应符合表3.4.1的规定，机械力学性能应符合表3.4.2的规定。压制锚所用合金铸钢的化学成分应符合表3.4.3的规定，机械力学性能应符合表3.4.4的规定。
表3.4.3 压制锚合金铸钢的化学成分
表3.4.4 压制锚合金铸钢的机械力学性能
冷铸锚采用的冷铸填料为高密度聚乙烯材料，由环氧树脂、固化剂、稀释剂和填充料等组成，应符合CJ／T3078要求，也可用冷浇铸树脂。每批冷铸锚的冷铸体在浇铸时，须同时制作一组三个尺寸的φ25mm×30mm的圆柱体试件同炉固化，冷铸体的抗压强度在常温下应不低于147N／mm2。
热铸锚采用的铸体填料为低熔点锌铜合金（巴氏合金），其中，锌含量为（98±0.2）%，铜含量为（2±0.2）%。
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