鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算tmp2-5

1、2-5 鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算2-5-1 鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算用表為保證承重結(jié)構(gòu)的承載能力和防止在一定條件下出現(xiàn)脆性破壞，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的重要性、荷載特征、結(jié)構(gòu)形式、應(yīng)力狀態(tài)、連接方法、鋼材厚度和工作環(huán)境等因素綜合考慮，選用合適的鋼材牌號(hào)和材性。承重結(jié)構(gòu)的鋼材宜采用Q235鋼、Q345鋼、Q390鋼和Q420鋼，其質(zhì)量應(yīng)分別符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)碳素結(jié)構(gòu)鋼GB/T 700和低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼GB/T 1591的規(guī)定。當(dāng)采用其他牌號(hào)的鋼材時(shí)，尚應(yīng)符合相應(yīng)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定和要求。對(duì)Q235鋼宜選用鎮(zhèn)靜鋼或半鎮(zhèn)靜鋼。承重結(jié)構(gòu)的鋼材應(yīng)具有抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、屈服強(qiáng)度和硫、磷含量的合格保證，對(duì)焊接結(jié)構(gòu)尚應(yīng)具有碳含量的合格保證。焊接承重結(jié)構(gòu)

2、以及重要的非焊接承重結(jié)構(gòu)的鋼材還應(yīng)具有冷彎試驗(yàn)的合格保證。對(duì)于需要驗(yàn)算疲勞的焊接結(jié)構(gòu)的鋼材，應(yīng)具有常溫沖擊韌性的合格保證。當(dāng)結(jié)構(gòu)工作溫度等于或低于0但高于-20時(shí)，Q235鋼和Q345鋼應(yīng)具有0C沖擊韌性的合格保證；對(duì)Q390鋼和Q420鋼應(yīng)具有-20沖擊韌性的合格保證。當(dāng)結(jié)構(gòu)工作溫度等于或低于-20時(shí)，對(duì)Q235鋼和Q345鋼應(yīng)具有-20沖擊韌性的合格保證；對(duì)Q390鋼和Q420鋼應(yīng)具有-40沖擊韌性的合格保證。對(duì)于需要驗(yàn)算疲勞的非焊接結(jié)構(gòu)的鋼材亦應(yīng)具有常溫沖擊韌性的合格保證，當(dāng)結(jié)構(gòu)工作溫度等于或低于-20時(shí)，對(duì)Q235鋼和Q345鋼應(yīng)具有0沖擊韌性的合格保證；對(duì)Q390鋼和Q420鋼應(yīng)具有

3、-20沖擊韌性的合格保證。當(dāng)焊接承重結(jié)構(gòu)為防止鋼材的層狀撕裂而采用Z向鋼時(shí)，其材質(zhì)應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)厚度方向性能鋼板GB/T 5313的規(guī)定。鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值除以抗力分項(xiàng)系數(shù)），應(yīng)根據(jù)鋼材厚度或直徑按表2-77采用。鋼鑄件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)按表2-78采用。連接的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)按表2-79至表2-81采用。鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（N/mm2） 表2-77鋼材抗拉、抗壓和抗彎f抗剪fv端面承壓（刨平頂緊）fce牌號(hào)厚度或直徑（mm）Q235鋼162151253251640205120406020011560100190110Q345鋼1631018040016352951703550265

4、15550100250145Q390鋼163502054151635335190355031518050100295170Q420鋼163802204401635360210355034019550100325185注：表中厚度系指計(jì)算點(diǎn)的鋼材厚度，對(duì)軸心受力構(gòu)件系指截面中較厚板件的厚度。鋼鑄件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（N/mm2） 表2-78鋼號(hào)抗拉、抗壓和抗彎f抗剪fv端面承壓（刨平頂緊）fceZG200-40015590260ZG230-450180105290ZG270-500210120325ZG310-570240140370焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（N/mm2） 表2-79焊接方法和焊條型號(hào)構(gòu)件鋼材

5、對(duì)接焊縫角焊縫牌號(hào)厚度或直徑（mm）抗壓fcw焊縫質(zhì)量為下列等級(jí)時(shí)，抗拉ftw抗剪抗拉、抗壓和抗剪一級(jí)、二級(jí)三級(jí)fvwffw自動(dòng)焊、半自動(dòng)焊和E43型焊條的手工焊Q235鋼162152151851251601640205205175120406020020017011560100190190160110自動(dòng)焊、半自動(dòng)焊和E50型焊條的手工焊Q345鋼163103102651802001635295295250170355026526522515550100250250210145自動(dòng)焊、半自動(dòng)焊和E55型焊條的手工焊Q390鋼1635035030020522016353353352851903

6、55031531527018050100295295250180自動(dòng)焊、半自動(dòng)焊和E55型焊條的手工焊Q420鋼163803803202202201635360360305210355034034029019550100325325275185注：1自動(dòng)焊和半自動(dòng)焊所采用的焊絲和焊劑，應(yīng)保證其熔敷金屬的力學(xué)性能不低于現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)碳素鋼埋弧焊用焊劑GB/T 5293和低合金鋼埋弧焊用焊劑GB/T 12470中相關(guān)的規(guī)定；2焊縫質(zhì)量等級(jí)應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范GB 50205的規(guī)定。其中厚度小于8mm鋼材的對(duì)接焊縫，不宜用超聲波探傷確定焊縫質(zhì)量等級(jí)；3對(duì)接焊縫抗彎受壓區(qū)強(qiáng)度設(shè)計(jì)

7、值取fcw，抗彎受拉區(qū)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值取ftw。螺栓連接的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（N/mm2） 表2-80承壓型連接高強(qiáng)度螺栓普通螺栓錨栓承壓型連接高強(qiáng)度螺栓C級(jí)螺栓A級(jí)、B級(jí)螺栓抗拉抗剪承壓抗拉抗剪承壓抗拉抗拉抗剪承壓ftbfvbfcbftbfvbfcbftaftbfvbfcb普通螺栓4.6級(jí)、4.8級(jí)170140-5.6級(jí)-210190-8.8級(jí)-400320-錨栓Q235鋼-140-Q345鋼-180-承壓型連接高強(qiáng)度螺栓8.8級(jí)-400250-10.9級(jí)-500310-構(gòu)件QZ35鋼-305-405-470Q345鋼-385-510-590Q390鋼-400-530-615Q420鋼-425-560-6

8、55注：1A級(jí)螺栓用于d24mm和l10d或l150mm（按較小值）的螺栓；B級(jí)螺栓用于d24mm或l10d或l150mm（按較小值）的螺栓。d為公稱直徑，l為螺桿公稱長(zhǎng)度；2A、B級(jí)螺栓孔的精度和孔壁表面粗糙度，C級(jí)螺栓孔的允許偏差和孔壁表面粗糙度，均應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范GB 50205的要求。鉚釘連接的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（N/mm2） 表2-81鉚釘鋼號(hào)和構(gòu)件鋼材牌號(hào)抗拉（釘頭拉脫）抗剪fvT承壓fcTftTI類孔II類孔I類孔II類孔鉚釘BL2或BL3120185155-構(gòu)件Q235鋼-450365Q345鋼-565460Q390鋼-590480注：1屬于下列情況者為I類

9、孔：1）在裝配好的構(gòu)件上按設(shè)計(jì)孔徑鉆成的孔；2）在單個(gè)零件和構(gòu)件上按設(shè)計(jì)孔徑分別用鉆模鉆成的孔；3）在單個(gè)零件上先鉆成或沖成較小的孔徑，然后在裝配好的構(gòu)件上再擴(kuò)鉆至設(shè)計(jì)孔徑的孔。2在單個(gè)零件上一次沖成或不用鉆模鉆成設(shè)計(jì)孔徑的孔屬于II類孔。計(jì)算下列情況的結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接時(shí)，上述強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)乘以相應(yīng)的折減系數(shù)：1單面連接的單角鋼1）按軸心受力計(jì)算強(qiáng)度和連接0.85；2）按軸心受壓計(jì)算穩(wěn)定性等邊角鋼0.60.0015，但不大于1.0：短邊相連的不等邊角鋼0.50.0025，但不大于1.0；長(zhǎng)邊相連的不等邊角鋼0.70；幾為長(zhǎng)細(xì)比，對(duì)中間無連接的單角鋼壓桿，應(yīng)按最小回轉(zhuǎn)半徑計(jì)算，當(dāng)20時(shí)，取20；2無

10、墊板的單面施焊對(duì)接焊縫0.85；3施工條件較差的高空安裝焊縫和鉚釘連接0.90；4沉頭和半沉頭鉚釘連接0.80。注：當(dāng)幾種情況同時(shí)存在時(shí)，其折減系數(shù)應(yīng)連乘。鋼材和鋼鑄件的物理性能指標(biāo)見表2-82。鋼材和鋼鑄件的物理性能指標(biāo) 表2-82彈性模量E（N/mm2）剪變模量G（N/mm2）線膨脹系數(shù)（以每計(jì)）質(zhì)量密度（kg/m3）206×10379×10312×10-67850吊車梁、樓蓋梁、屋蓋梁、工作平臺(tái)梁以及墻架構(gòu)件的撓度不宜超過表2-83所列的容許值。受彎構(gòu)件撓度允許值 表2-83項(xiàng)次構(gòu)件類別撓度允許值TQ1吊車梁和吊車桁架（按自重和起重量最大的一臺(tái)吊車計(jì)算撓度）

11、（1）手動(dòng)吊車和單梁吊車（含懸掛吊車）（2）輕級(jí)工作制橋式吊車（3）中級(jí)工作制橋式吊車（4）重級(jí)工作制橋式吊車l/500l/800l/1000l/12002手動(dòng)或電動(dòng)葫蘆的軌道梁l/4003有重軌（重量等于或大于38kg/m）軌道的工作平臺(tái)梁有輕軌（重量等于或大于24kg/m）軌道的工作平臺(tái)梁l/600l/4004樓（屋）蓋梁或桁架，工作平臺(tái)梁（第3項(xiàng)除外）和平臺(tái)板（1）主梁或銜架（包括設(shè)有懸掛起重設(shè)備的梁和桁架）（2）抹灰頂棚的次梁（3）除（1）、（2）款外的其他梁（包括樓梯梁）（4）屋蓋檁條支承無積灰的瓦楞鐵和石棉瓦屋面者支承壓型金屬板 有積灰的瓦楞鐵和石棉瓦等屋面者支承其他屋面材料者（5

12、）平臺(tái)板l/400l/250l/250l/150l/200l/200l/150l/500l/350l/3005墻架構(gòu)件（風(fēng)荷載不考慮陣風(fēng)系數(shù)）（1）支柱（2）抗風(fēng)桁架（作為連續(xù)支柱的支承時(shí)）（3）砌體墻的橫梁（水平方向）（4）支承壓型金屬板、瓦楞鐵和石棉瓦墻面的橫梁（水平方向）（5）帶有玻璃窗的橫梁（豎直和水平方向）l/200l/400l/1000l/300l/200l/200注：1l為受彎構(gòu)件的跨度（對(duì)懸臂梁和伸臂梁為懸伸長(zhǎng)度的2倍）。2T為全部荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的撓度（如有起拱應(yīng)減去拱度）允許值；Q為可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的撓度允許值?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的水平位移允許值：在風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下框架柱頂水平位移

13、和層間相對(duì)位移不宜超過下列數(shù)值。1無橋式吊車的單層框架的柱頂位移H/1502有橋式吊車的單層框架的柱頂位移H/4003多層框架的柱頂位移H/5004多層框架的層間相對(duì)位移h/400H為自基礎(chǔ)頂面至柱頂?shù)目偢叨龋籬為層高。注：1對(duì)室內(nèi)裝修要求較高的民用建筑多層框架結(jié)構(gòu)，層間相對(duì)位移宜適當(dāng)減小。無墻壁的多層框架結(jié)構(gòu)，層間相對(duì)位移可適當(dāng)放寬。2對(duì)輕型框架結(jié)構(gòu)的柱頂水平位移和層間位移均可適當(dāng)放寬。桁架弦桿和單系腹桿的計(jì)算長(zhǎng)度見表2-84。桁架弦桿和單系腹桿的計(jì)算長(zhǎng)度l0 表2-84項(xiàng)次彎曲方向弦桿腹桿支座斜桿和支座豎桿其他腹桿1在桁架平面內(nèi)ll0.8l2在桁架平面外l1ll3斜平面-l0.9l注：1l

14、為構(gòu)件的幾何長(zhǎng)度（節(jié)點(diǎn)中心間距離）；l1為桁架弦桿側(cè)向支承點(diǎn)之間的距離。2斜平面系指與桁架平面斜交的平面，適用于構(gòu)件截面兩主軸均不在桁架平面內(nèi)的單角鋼腹桿和雙角鋼十字形截面腹桿。3無節(jié)點(diǎn)板的腹桿計(jì)算長(zhǎng)度在任意平面內(nèi)均取其等于幾何長(zhǎng)度（鋼管結(jié)構(gòu)除外）。受拉構(gòu)件的允許長(zhǎng)細(xì)比見表2-85。受壓構(gòu)件的允許長(zhǎng)細(xì)比見表2-86。受拉構(gòu)件的允許長(zhǎng)細(xì)比 表2-85項(xiàng)次構(gòu)件名稱承受靜力荷載或間接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)直接承受動(dòng)力荷載和結(jié)構(gòu)一般建筑結(jié)構(gòu)有重級(jí)工作制吊車的廠房1桁架的桿件3502502502吊車梁或吊車桁架以下的柱間支撐300200-3其他拉桿、支撐、系桿等（張緊的圓鋼除外）400350-注：1承受靜力

15、荷載的結(jié)構(gòu)中，可僅計(jì)算受拉構(gòu)件在豎向平面內(nèi)的長(zhǎng)細(xì)比。2在直接或間接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)中，單角鋼受拉構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比的計(jì)算方法與表2-86注2相同。3中、重級(jí)工作制吊車桁架下弦桿的長(zhǎng)細(xì)比不宜超過200。4在設(shè)有夾鉗或剛性料耙等硬鉤吊車的廠房中，支撐（表中第2項(xiàng)除外）的長(zhǎng)細(xì)比不宜超過300。5受拉構(gòu)件在永久荷載與風(fēng)荷載組合作用下受壓時(shí)，其長(zhǎng)細(xì)比不宜超過250。6跨度等于或大于60m的桁架，其受拉弦桿和腹桿的長(zhǎng)細(xì)比不宜超過300（承受靜力荷載或間接承受動(dòng)力荷載）或250（直接承受動(dòng)力荷載）。受壓構(gòu)件的允許長(zhǎng)細(xì)比 表2-86項(xiàng)次構(gòu)件名稱允許長(zhǎng)細(xì)比1柱、桁架和天窗架中的桿件150柱的綴條、吊車梁或吊車桁架以下

16、的柱間支撐2支撐（吊車梁或吊車桁架以下的柱間支撐除外）200用以減少受壓構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比的桿件注：1桁架（包括空間桁架）的受壓腹桿，當(dāng)其內(nèi)力等于或小于承載能力的50%時(shí)，允許長(zhǎng)細(xì)比值可取為200。2計(jì)算單角鋼受壓構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比時(shí)，應(yīng)采用角鋼的最小回轉(zhuǎn)半徑，但在計(jì)算交叉桿件平面外的長(zhǎng)細(xì)比時(shí)，可采用與角鋼肢邊平行軸的回轉(zhuǎn)半徑。3跨度等于或大于60m的桁架，其受壓弦桿和端壓桿的允許長(zhǎng)細(xì)比值宜取為100，其他受壓腹桿可取為150（承受靜力荷載或間接承受動(dòng)力荷載）或120（直接承受動(dòng)力荷載）。單層廠房階形柱計(jì)算長(zhǎng)度的折減系數(shù)見表2-87。單層廠房階形柱計(jì)算長(zhǎng)度的折減系數(shù) 表2-87廠房類型折減系數(shù)單跨或多跨縱向

17、溫度區(qū)段內(nèi)一個(gè)柱列的柱子數(shù)屋面情況廠房?jī)蓚?cè)是否有通長(zhǎng)的屋蓋縱向水平支撐單跨等于或少于6個(gè)-0.9多于6個(gè)非大型混凝土屋面板的屋面無縱向水平支撐有縱向水平支撐0.8大型混凝土屋面板的屋面-多跨-非大型混凝土屋面板的屋面無縱向水平支撐有縱向水平支撐0.7大型混凝土屋面板的屋面-注：有橫梁的露天結(jié)構(gòu)（如落錘車間等），其折減系數(shù)可采用0.9。摩擦型高強(qiáng)度螺栓中摩擦面抗滑移系數(shù)見表2-88。一個(gè)高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力見表2-89。摩擦面的抗滑移系數(shù) 表2-88在連接處構(gòu)件接觸面的處理方法構(gòu)件的鋼號(hào)Q235鋼Q345鋼、Q390鋼Q420鋼噴砂（丸）0.450.500.50噴砂（丸）后涂無機(jī)富鋅漆0.350.

18、400.40噴砂（丸）后生赤銹0.450.500.50鋼絲刷清除浮銹或未經(jīng)處理的干凈軋制表面0.300.350.40一個(gè)高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力P（kN） 表2-89螺栓的性能等級(jí)螺栓公稱直徑（mm）M16M20M22M24M27M308.8級(jí)8012515017523028010.9級(jí)100155190225290355螺栓或鉚釘?shù)脑试S距離見表2-90。螺栓或鉚釘?shù)淖畲?、最小允許距離 表2-90名稱位置和方向最大允許距離（取兩者的較小值）最小允許距離中心間距外排（垂直內(nèi)力方向或順內(nèi)力方向）8d0或12t3d0中間排垂直內(nèi)力方向16d0或24t順內(nèi)力方向構(gòu)件受壓力12d0或18t構(gòu)件受拉力16d0或

19、24t沿對(duì)角線方向-中心至構(gòu)件邊緣距離順內(nèi)力方向4d0或8t2d0垂直內(nèi)力方向剪切邊或手工氣割邊1.5d0軋制邊、自動(dòng)氣割或鋸割邊高強(qiáng)度螺栓其他螺栓或鉚釘1.2d0注：1d0為螺栓或鉚釘?shù)目讖?，t為外層較薄板件的厚度。2鋼板邊緣與剛性構(gòu)件（如角鋼、槽鋼等）相連的螺栓或鉚釘?shù)淖畲箝g距，可按中間排的數(shù)值采用。常見型鋼及其組合截面的回轉(zhuǎn)半徑的近似值見表2-91。常見型鋼及其組合截面的回轉(zhuǎn)半徑的近似值表 表2-91圓形鋼管規(guī)格及截面特征見表2-92。圓形鋼管規(guī)格及截面特征表 表2-92直徑外徑D（mm）壁厚t（mm）截面面積（cm2）理論重量（kg/m）外表面積（m2/m）截面特征I（cm4）W（cm

20、3）i（cm）Ik（cm4）Z0（cm）（mm）（in）401½483.54.893.840.151502573.55.884.620.17921.147.421.9042.272.85603.56.214.880.18824.888.302.0049.773.00702½75.73.88.566.640.23755.1614.592.54110.323.78764.09.057.100.23958.8115.482.55117.623.805.011.158.750.23970.6218.592.52141.253.8080388.54.010.628.340.27894

21、.9921.442.99189.974.43894.010.688.400.28096.6821.733.01193.364.455.013.209.240.280116.7926.242.98233.584.4510041084.013.0710.300.339176.9532.773.68353.915.406.019.2315.090.339250.9040.463.61501.815.401144.013.8210.850.358209.3536.733.89418.705.7012551334.016.2112.730.418339.5350.764.56675.056.656.02

22、3.9418.790.418483.7272.744.50967.436.651404.519.1615.400.410440.1262.874.79880.247.0015061594.521.8417.150.500652.2782.055.461304.547.956.028.8422.640.500845.19106.315.421690.387.951654.522.6917.810.518731.2188.635.681462.418.2520082196.940.1531.520.6882278.74208.107.534557.5910.959.059.3846.610.688

23、3279.13299.467.436558.2510.95250102738.066.6852.280.8585851.73428.709.3711702.4613.6511.090.6271.090.8587782.56570.159.2715565.1113.65300123258.079.6762.541.02110013.94616.2411.2120027.8116.2513.0124.42100.031.02115531.78955.8011.0431063.5716.25注：I毛截面慣性矩；W毛截面抵抗矩；i回轉(zhuǎn)半徑；Ik抗扭慣性矩；Z0截面重心到邊緣距離。2-5-2 鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算公式1構(gòu)件的強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算公式（表2-93）強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算表 表2-932連接計(jì)算公式（表2-94）連接計(jì)算公式 表2-942-5-3 鋼管結(jié)構(gòu)計(jì)算1適用于不直接承受動(dòng)力荷載，在節(jié)點(diǎn)處直接焊接的鋼管桁架結(jié)構(gòu)。鋼管外徑與壁厚之比，不應(yīng)超過100（）。軸心受壓方管或矩形管的最大外緣尺寸與壁厚之比，不應(yīng)超40。2鋼管節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造應(yīng)符合下列要求：（1）主管外徑應(yīng)大于支管外徑，主管壁厚不應(yīng)小于支管壁厚。在支管與主管連接處不得將支管穿入主管內(nèi)。（2）主管和支管或兩支管軸線之間的夾角i不宜小于30&