鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算公式及計(jì)算用表

1、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算公式及計(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)以及重

2、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-20c時(shí)，Q235鋼和Q345鋼應(yīng)具 有0CC沖擊韌性的合格保證；對Q390鋼和Q420鋼應(yīng)具有-20C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Q235鋼和Q345鋼應(yīng)具 有-20沖擊韌性的合格保證；對Q390鋼和Q420鋼應(yīng)具有-40沖擊韌性的 合格保證。對于需要驗(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Q235鋼和Q345鋼應(yīng)具有0C 沖擊韌性的合格保證；對Q390鋼

3、和Q420鋼應(yīng)具有-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1采用。鋼鑄件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)按表2采用。連接的強(qiáng)度 設(shè)計(jì)值應(yīng)按表35采用。13焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值表3鋼材抗拉、抗壓和抗彎f抗奧%端面承壓（包坪頂紫） 4e牌號厚度或直徑（加）Q235鋼215125325>1610205120>400200115>60100190110Q345 鋼W16310180400>1635295170>

4、3550265155>50100250145q3go 鋼E16350205415>16 飛 53351903550315180>50 100295170Qd20 鋼S16380220440>16 飛 5360210>36%0340195>50100325185注：表中厚度系指計(jì)算點(diǎn)的鋼材厚度，對軸心受力構(gòu)件系指截面中較厚板件的原 度。2鋼鑄件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值表2鋼號用立、抗壓彳昉杏 f抗翦 &端面承壓（刨平頂緊） 4eZG200-40015590260ZG230-450180105290ZG270-500210120325ZG310-570/14：iI4

5、i：370焊接方法和焊 茶型號構(gòu)件鋼材對摟厚建角焊縫牌號厚度或直徑 （ITUI）抗壓 個(gè)焊縫質(zhì)量為下列等級 時(shí)，抗拉抗剪抗拉、抗壓 樹亢藥一被、二蜴三級靖鏟目動(dòng)厚、半目 動(dòng)焊和E43型 焊條的手工焊Q235鋼WL6215215185125160>160205205175120>400200200170115>60100190190160110自動(dòng)焊、半自 動(dòng)彈和EEQ型 焊條的手工焊QMS鋼WL6310310265180200>163 5295295250170>3550265265225155>50100250250210145自動(dòng)焊、半自 動(dòng)厚和E55型

6、 焊條的手工焊Q390 鋼WL6350350300205220>16 飛 5335335285190>3550315315270180>50100295295250180自動(dòng)焊、半自 動(dòng)彈和E55型 焊條的手工焊Q42。鋼16380380320220220>1635360360305210>35 飛 0340340290195>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

7、等級應(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的規(guī)定。其中厚度小于8mm鋼材的對接焊縫，不宜用超聲波探傷確定焊縫質(zhì)量等級；（3）對接焊縫抗彎受壓區(qū)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值取few,抗彎受拉區(qū)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值取ftw。4螺栓連接的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（X/mmD表43承壓型連接高強(qiáng)度娘栓普通螺栓錨拴承壓型連接 高強(qiáng)度噱拴C圾螺栓微、B然噩抗剪承壓抗拉抗剪承壓抗拉抗拉抗剪承壓a必心a仲廬小普通螺栓4.6紡、4.8 圾1701405.6級210190一88級400320一一一錨栓Q235鋼一140一一Q345 鋼一180一承壓型連接高強(qiáng)度蟠栓8.醺40025010屈及500310構(gòu)件QZ3E 鋼305405一4

8、70Q345鋼一385510590Q39O 鋼一400一530一61504 20鋼425560一655注：（1） A級螺栓用于dW24mm和IWlOd或1W150mm （按較小值）的螺栓；B級螺 栓用于d>24mm或l>10d或（按較小值）的螺栓。d為公稱直徑，1 為螺桿公稱長度；（2） A、B級螺栓孔的精度和孔壁表面粗糙度，C級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。5釧釘連接的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（X/mmD 表5鋤制鋼號和構(gòu)件 鋼材牌號抗拉（打頭拉脫）抗剪。T承壓心丁0工類孔工工類孔工類孔工工類孔柳釘BL2或BL312

9、0185155-構(gòu)件Q23瑜450365Q34嘲一一565460Q 3g琬一590480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.單面連接的單角鋼按軸心受力計(jì)算強(qiáng)度和連接0. 85；按軸心受壓計(jì)算穩(wěn)定性等邊角鋼0. 6 + 0. 0015 3 ,但不大于1.0：短邊相連的不等邊角鋼0.5

10、+ 0. 0025 6 ,但不大于1.0；長邊相連的不等邊角鋼0.70；凡為長細(xì)比，對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)8 V20 時(shí)，取 8 =20：（2）無墊板的單面施焊對接焊縫0.85；（3）施工條件較差的高空安裝焊縫和鉀釘連接0. 90：（4）沉頭和半沉頭鉀釘連接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。6鋼材和鋼鑄件的物理性能指標(biāo) 表6彈性模量E （N/mn?）型交模量G（N/nuriz）線膨脹系第a:以每七計(jì)）質(zhì)量密度。 （kg/m3）206xl0379xl0312*10-67850吊車梁、樓蓋梁、屋蓋梁、工作平臺梁以及墻架構(gòu)件的撓度不宜超過表7所 列的容

11、許值。57受彎構(gòu)件撓度允許值 表7項(xiàng) 次構(gòu)件類別撓度允許值IvyVQ吊車梁和吊車桁架（按自重和起重量最大的一臺吊車計(jì)算技度） （1）手動(dòng)吊車和電梁吊車（合懸掛吊車）5001<2）輕級工作制橋式吊車800（3）中級工作制橋式吊車Z/1000（4）重繳工作制橋式吊車12002手動(dòng)或電崛蘆的軌道梁4003有重軌（鯉等于或大于38kg/n）軌道的工作平臺梁600有較軌（重量等于或大于24kg/n）軌道的工作平臺梁400楂（屋）蓋梁或桁架，工作平臺梁（第3項(xiàng)除外）和平臺楨<1）主梁或銜果（包括設(shè)有懸掛起重設(shè)備的梁和桁架）400500<2）抹灰頂棚的次黑250350（3）除（1）、<

12、;2）款外的苴他綻（包括樓梯綸）"2503004（4）屋蓋槐條支承無積灰的瓦楞鐵木脂棉瓦屋面者150支承壓型金屬板有積灰的瓦楞鐵和石棉瓦等屋面者200支承其他屋面材料者200<5）平臺板4150注：（1）1為受彎構(gòu)件的跨度（對懸臂梁和伸臂梁為懸伸長度的2倍）。（2） vT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?？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和層 間相對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/500

13、4）多層框架的層間相對位移h/400H為自基礎(chǔ)頂面至柱頂?shù)目偢叨?；h為層高。7注：（1）對室內(nèi)裝修要求較高的民用建筑多層框架結(jié)構(gòu)，層間相對位移宜適當(dāng) 減小。無墻壁的多層框架結(jié)構(gòu)，層間相對位移可適當(dāng)放寬。（2）對輕型框架結(jié)構(gòu)的柱頂水平位移和層間位移均可適當(dāng)放寬。8桁架弦桿和單系腹桿的計(jì)算長度10表8項(xiàng)次彎曲方向弦科腹稈支座斜桿和支座豎科其他腹桿1在桁架平面內(nèi)/0.8/2在桁架平面外，i1/3斜平面-/0.9/注：（1）1為構(gòu)件的幾何長度（節(jié)點(diǎn)中心間距離）；11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

14、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)均取其等于幾何長度（鋼管結(jié)構(gòu)除 外）。9受拉構(gòu)件的允許長細(xì)比 表9項(xiàng)次構(gòu)件名稱承受靜力荷載或間接承受動(dòng)力荷戟的結(jié)構(gòu)直將承受動(dòng)力荷 裁和結(jié)構(gòu)一般建筑結(jié)構(gòu)有重級工作制吊車的廠房1桁架的桿件3502502502吊車梁或吊車桁架以下的 柱間支攆300200其他拉桿、支撐、系桿 等（張緊的圖鋼除外）400?50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10注2相同。（3）中、重級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

15、吊車的廠房中，支撐（表中第2項(xiàng)除外）的 長細(xì)比不宜超過300o（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）。10受壓構(gòu)件的允許長細(xì)比 表10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攆2文攆（吊車梁或吊車桁架以F的柱間支攆除外）200用么減少受壓構(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% 時(shí)，允許長細(xì)比值可取為200。（2）計(jì)算

16、單角鋼受壓構(gòu)件的長細(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601n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）。11單層廠房階形柱計(jì)算長度的折減系數(shù) 表11廠房類型折減 系數(shù)里跨或 多跨級向溫度區(qū)段內(nèi)一個(gè) 柱列的柱子數(shù)屋面情況廠房兩側(cè)是否有逋長的 屋蓋縱向水平支撐單暗等于或少于的一-0.9多于6個(gè)非大型混麋土屋面板的星皿無縱向水平支攆有縱向水平支撐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回?zé)o縱

17、向水平支攆有縱向水平支撐0.7大型混濯土屋面板的屋面-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12。一個(gè)高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力 見表13。12摩擦面的抗滑移系數(shù)u 表12在連接處構(gòu)件接觸面的處理方法構(gòu)件的鋼號Q235 鋼Q345鋼、Q39O鋼Q420鋼噴砂（丸）0.450.500.50噴砂（丸）后涂無機(jī)富鋅漆0350.400.40喉砂1丸）后生赤銹0.450.500.50銀絲刷清除浮銹或未經(jīng)處理的干凈軋制表面0.300.350.4013 一個(gè)高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力P （kN）表13螺栓的性能等級螺栓公稱直徑（皿）M16M20M22M24M27M308.8m8012515017523028010 .啜10015519022529035514螺栓或加釘?shù)淖畲?、最小允許距離表