鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算公式

1、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)行國家標(biāo)準(zhǔn)碳素結(jié)構(gòu)鋼GB/T700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)

2、構(gòu)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 C但高于-20 C時(shí)，Q235鋼和Q345鋼應(yīng)具有0 C C沖 擊韌性的合格保證；對(duì) Q390鋼和Q420鋼應(yīng)具有-20 C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 C時(shí)，對(duì)Q235鋼和Q345鋼應(yīng)具有-20 C沖擊韌性的 合格保證；對(duì)Q390鋼和Q420鋼應(yīng)具有-40 C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 C時(shí)，對(duì)Q235鋼和Q345鋼應(yīng)具

3、有0 C沖擊韌性 的合格保證；對(duì)Q390鋼和Q420鋼應(yīng)具有-20 C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）f ce牌號(hào)厚度或直徑（mmQ235 鋼< 16215125325>16402

4、05120> 4060200115>60100190110Q345 鋼< 16310180400>1635295170>3550265155>50100250145Q390 鋼< 16350205415>1635335190>3550315180>50100295170Q420 鋼< 16380220440>1635360210>3550340195>50100325185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/mm）表2-78鋼號(hào)抗拉、抗壓和抗彎f抗剪

5、fv端面承壓（刨平頂緊）f ceZG200-40015590260ZG230-450180105290ZG270-500210120325ZG310-570240140370焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（N/mm）表2-79構(gòu)件鋼材對(duì)接焊縫角焊縫焊接方法和抗拉、抗壓抗壓-w f c焊縫質(zhì)量為卜列等級(jí)抗剪焊條型號(hào)牌號(hào)厚度或直徑（mr）i時(shí)，抗拉ftw和抗剪一級(jí)、二級(jí)三級(jí)丄 w f vffw自動(dòng)焊、半< 16215215185125自動(dòng)焊和Q235鋼>1640205205175120160E43型焊條>4060200200170115的手工焊>60100190190160110自動(dòng)焊、

6、半< 16310310265180自動(dòng)焊和Q345鋼>1635295295250170200E50型焊條>3550265265225155的手工焊>50100250250210145自動(dòng)焊、半< 16350350300205自動(dòng)焊和Q390鋼>1635335335285190220E55型焊條>3550315315270180的手工焊>50100295295250180自動(dòng)焊、半< 16380380320220自動(dòng)焊和Q420鋼>1635360360305210220E55型焊條>3550340340290195的手工焊>

7、50100325325275185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)行國家標(biāo)準(zhǔn)鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范GB50205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);螺栓連接的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（N/mrf）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ftbb fvbfcb ftbfvb fcaftb ftbfvb fc普通螺栓

8、級(jí)、級(jí)170140級(jí)-210190-級(jí)-400320-錨栓Q235鋼-140-Q345鋼-180-承壓型連接高強(qiáng)度螺栓級(jí)-400250-級(jí)-500310-構(gòu)件QZ35 鋼-305-405-470Q345鋼-385-510-590Q390鋼-400-530-615Q420鋼-425-560-655注：1 A級(jí)螺栓用于dw 24mm和I < 10d或I < 150mm（按較小值）的螺栓；B級(jí)螺栓用于d>24mm或 I > 10d或I > 150mm（按較小值）的螺栓。 d為公稱直徑，I為螺桿公稱長度；2. A、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

9、壁表面粗糙度,均應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(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/mrf）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fvTr T承壓f CftTI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

10、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；2）按軸心受壓計(jì)算穩(wěn)定性等邊角鋼+S,但不大于：短邊相連的不等邊角鋼+S,但不大于；長邊相連的不等邊角鋼；幾為長細(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)SV20 時(shí)，取 3= 20；2 無墊板的單面施焊對(duì)接焊縫；3 施工條件較差的高空安裝焊縫和鉚釘連接；4 沉頭和半沉頭鉚釘連接。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剪變模量G線膨脹系數(shù)a質(zhì)量密度P(

11、N/mnm)(N/mnm)（以每C計(jì)）3(kg/m )只八八4八33-6206X 1079 X 1012 X 107850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V TV q吊車梁和吊車桁架（按自重和起重量最大的 臺(tái)吊車計(jì)算撓度）（1）手動(dòng)吊車和單梁吊車（含懸掛吊車）1/5001（2）輕級(jí)工作制橋式吊車1/800（3）中級(jí)工作制橋式吊車l /1000（4）重級(jí)工作制橋式吊車l /12002手動(dòng)或電動(dòng)葫蘆的軌道梁1/4003有重軌（重量等于或大于38kg/m）軌道的工作平臺(tái)梁1/600有輕軌（重量等于或大

12、于24kg/m）軌道的工作平臺(tái)梁1/400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）1/4001 /500（2 ）抹灰頂棚的次梁1/2501 /350（3）除（1 ）、（2）款外的其他梁（包括樓梯梁）1/2501 /3004（4 ）屋蓋檁條1/150支承無積灰的瓦楞鐵和石棉瓦屋面者1/200支承壓型金屬板有積灰的瓦楞鐵和石棉瓦等屋面者1/200支承其他屋面材料者1/150（5）平臺(tái)板墻架構(gòu)件（風(fēng)荷載不考慮陣風(fēng)系數(shù)）5（1）支柱1 /400（2）抗風(fēng)桁架（作為連續(xù)支柱的支承時(shí)）1 /10001 /300（3）砌體墻的橫梁（水平方向）I/

13、200I /200（4）支承壓型金屬板、瓦楞鐵和石棉瓦墻面的橫梁（水平方向）I /200（5）帶有玻璃窗的橫梁（豎直和水平方向）注：1. l為受彎構(gòu)件的跨度（對(duì)懸臂梁和伸臂梁為懸伸長度的2倍）。2. V T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；V Q為可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的撓度允許值。框架結(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

14、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)算長度見表 2-84。桁架弦桿和單系腹桿的計(jì)算長度I 0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)II2在桁架平面外I 1II3斜平面-I注：1. I為構(gòu)件的幾何長度（節(jié)點(diǎn)中心間距離）；li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)算長度在任意平面內(nèi)均取其等于幾何長

15、度（鋼管結(jié)構(gòu)除外）受拉構(gòu)件的允許長細(xì)比見表2-85。受壓構(gòu)件的允許長細(xì)比見表 2-86受拉構(gòu)件的允許長細(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)力何載和結(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

16、房中，支撐（表中第2項(xiàng)除外）的長細(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)件的允許長細(xì)比表2-86項(xiàng)次構(gòu)件名稱允許長細(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%寸，允許長細(xì)比值可取為 200。2計(jì)算單角鋼受壓構(gòu)件的長細(xì)

17、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)算長度的折減系數(shù)見表2-87。單層廠房階形柱計(jì)算長度的折減系數(shù)表2-87廠房類型折減系數(shù)單跨或多跨縱向溫度區(qū)段內(nèi)一個(gè)柱列的柱子數(shù)屋面情況廠房兩側(cè)是否有通長的屋蓋縱向水平支撐單跨等于或少于6個(gè)-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

18、水平支撐有縱向水平支撐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。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)卩表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）噴砂（丸）后涂無機(jī)富鋅漆噴砂（丸）后生赤銹鋼絲刷清除浮銹或未經(jīng)處理的干凈軋制表面一個(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(mr)iM16M20M22M24M27M30級(jí)80125150175230280級(jí)100155190225290355螺栓或鉚釘?shù)脑试S距

19、離見表2-90螺栓或鉚釘?shù)淖畲蟆⒆钚≡试S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夕卜排(垂直內(nèi)力方向或順內(nèi)力方向)8do 或 12t3do中間排垂直內(nèi)力方向16do 或 24t順內(nèi)力方向構(gòu)件受壓力12do 或 18t構(gòu)件受拉力16do 或 24t沿對(duì)角線方向-中心至構(gòu)件邊緣距離順內(nèi)力方向4do 或 8t2do垂直剪切邊或手工氣割邊內(nèi)力方向軋制邊、自動(dòng)氣割或鋸割邊高強(qiáng)度螺栓其他螺栓或鉚釘注：1. do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)

20、半徑的近似值見表2-91 o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(mn)截面面積(cm2)理論重量(kg/m)外表面積(m/m)截面特征I(cm1)W(cm5)i(cm)I k(cm )Z(cm)(mm(in )401?485025760702?768038910041081141255133140150615916520082192501027330012325注：I 毛截面慣性矩； V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

21、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( 234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B i不宜小于30°。(3) 支管與主管的連接節(jié)點(diǎn)處，應(yīng)盡可能避免偏心。(4) 支管與主管的連接焊縫，應(yīng)沿全周連續(xù)焊接并平滑過渡。(5) 支管端部宜用自動(dòng)切管機(jī)切割，支管壁厚小于 6mm寸可不切坡口。3支管與主管的連接可沿全周用角焊縫，也可部分用角焊縫、部分用對(duì)接焊縫，支管管壁