鋼結構計算公式

1、2-5-1 鋼結構計算用表為保證承重結構的承載能力和防止在一定條件下出現(xiàn)脆性破壞， 應根據(jù)結構 的重要性、荷載特征、結構形式、應力狀態(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。承重結構的鋼材宜采用 Q235鋼、Q345鋼、Q390鋼和Q420鋼，其質量應分 別符合現(xiàn)行國家標準碳素結構鋼GB/T700和低合金高強度結構鋼GB/T 1591 的規(guī)定。當采用其他牌號的鋼材時，尚應符合相應有關標準的規(guī)定和要求。對 Q235鋼宜選用鎮(zhèn)靜鋼或半鎮(zhèn)靜鋼。承重結構的鋼材應具有抗拉強度、 伸長率、 屈服強度和硫、 磷含量的合格保 證，對焊接結構尚應具有碳含量的合格保證。焊接承重結

2、構以及重要的非焊接承重結構的鋼材還應具有冷彎試驗的合格 保證。對于需要驗算疲勞的焊接結構的鋼材， 應具有常溫沖擊韌性的合格保證。 當 結構工作溫度等于或低于0 C但高于-20 C時，Q235鋼和Q345鋼應具有0 C C沖 擊韌性的合格保證；對 Q390鋼和Q420鋼應具有-20 C沖擊韌性的合格保證。當 結構工作溫度等于或低于-20 C時，對Q235鋼和Q345鋼應具有-20 C沖擊韌性的 合格保證；對Q390鋼和Q420鋼應具有-40 C沖擊韌性的合格保證。對于需要驗算疲勞的非焊接結構的鋼材亦應具有常溫沖擊韌性的合格保證， 當結構工作溫度等于或低于-20 C時，對Q235鋼和Q345鋼應具

3、有0 C沖擊韌性 的合格保證；對Q390鋼和Q420鋼應具有-20 C沖擊韌性的合格保證。當焊接承重結構為防止鋼材的層狀撕裂而采用 Z 向鋼時，其材質應符合現(xiàn)行 國家標準厚度方向性能鋼板 GB/T 5313的規(guī)定。鋼材的強度設計值（材料強度的標準值除以抗力分項系數(shù)） ，應根據(jù)鋼材厚 度或直徑按表 2-77 采用。鋼鑄件的強度設計值應按表 2-78 采用。連接的強度設 計值應按表 2-79 至表 2-81 采用。鋼材的強度設計值（ 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：表中厚度系指計算點的鋼材厚度，對軸心受力構件系指截面中較厚板件的厚度。鋼鑄件的強度設計值（N/mm）表2-78鋼號抗拉、抗壓和抗彎f抗剪

5、fv端面承壓（刨平頂緊）f ceZG200-40015590260ZG230-450180105290ZG270-500210120325ZG310-570240140370焊縫的強度設計值（N/mm）表2-79構件鋼材對接焊縫角焊縫焊接方法和抗拉、抗壓抗壓-w f c焊縫質量為卜列等級抗剪焊條型號牌號厚度或直徑（mr）i時，抗拉ftw和抗剪一級、二級三級丄 w f vffw自動焊、半< 16215215185125自動焊和Q235鋼>1640205205175120160E43型焊條>4060200200170115的手工焊>60100190190160110自動焊、

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

7、50100325325275185注：1 自動焊和半自動焊所采用的焊絲和焊劑，應保證其熔敷金屬的力學性能不低于現(xiàn)行國家標準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中相關的規(guī)定；2焊縫質量等級應符合現(xiàn)行國家標準鋼結構工程施工質量驗收規(guī)范GB50205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量等級;螺栓連接的強度設計值（N/mrf）表2-80承壓型連接高強度螺栓普通螺栓錨栓承壓型連接高強度螺栓C級螺栓A級、B級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、級170140級-210190-級-400320-錨栓Q235鋼-140-Q345鋼-180-承壓型連接高強度螺栓級-400250-級-500310-構件QZ35 鋼-305-405-470Q345鋼-385-510-590Q390鋼-400-530-615Q420鋼-425-560-655注：1 A級螺栓用于dw 24mm和I < 10d或I < 150mm（按較小值）的螺栓；B級螺栓用于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

9、壁表面粗糙度,均應符合現(xiàn)行國家標準鋼結構工程施工質量驗收規(guī)范GB 50205的要求。鉚釘連接的強度設計值（N/mrf）表2-81鉚釘鋼號和構件鋼材牌號抗拉（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）在裝配好的構件上按設計孔徑鉆成的孔；2）在單個零件和構件上按設計孔徑分別用鉆模鉆成的孔；3）在單個零件上先鉆成或沖成較小的孔徑，然后在裝配好的構件上再擴鉆至設計孔徑的孔。2在單個零件上一次沖成或不用鉆模鉆成設計孔徑

10、的孔屬于II類孔。計算下列情況的結構構件或連接時，上述強度設計值應乘以相應的折減系數(shù)：1 單面連接的單角鋼1） 按軸心受力計算強度和連接；2）按軸心受壓計算穩(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；幾為長細比，對中間無連接的單角鋼壓桿，應按最小回轉半徑計算，當SV20 時，取 3= 20；2 無墊板的單面施焊對接焊縫；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：當幾種情況同時存在時，其折減系數(shù)應連乘。鋼材和鋼鑄件的物理性能指標見表 2-82。鋼材和鋼鑄件的物理性能指標表2-82彈性模量E剪變模量G線膨脹系數(shù)a質量密度P(

11、N/mnm)(N/mnm)（以每C計）3(kg/m )只八八4八33-6206X 1079 X 1012 X 107850吊車梁、樓蓋梁、屋蓋梁、工作平臺梁以及墻架構件的撓度不宜超過表2-83所列的容許值受彎構件撓度允許值表2-83項次構件類別撓度允許值V TV q吊車梁和吊車桁架（按自重和起重量最大的 臺吊車計算撓度）（1）手動吊車和單梁吊車（含懸掛吊車）1/5001（2）輕級工作制橋式吊車1/800（3）中級工作制橋式吊車l /1000（4）重級工作制橋式吊車l /12002手動或電動葫蘆的軌道梁1/4003有重軌（重量等于或大于38kg/m）軌道的工作平臺梁1/600有輕軌（重量等于或大

12、于24kg/m）軌道的工作平臺梁1/400樓（屋）蓋梁或桁架，工作平臺梁（第3項除外）和平臺板（1）主梁或銜架（包括設有懸掛起重設備的梁和桁架）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）平臺板墻架構件（風荷載不考慮陣風系數(shù)）5（1）支柱1 /400（2）抗風桁架（作為連續(xù)支柱的支承時）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為受彎構件的跨度（對懸臂梁和伸臂梁為懸伸長度的2倍）。2. V T為全部荷載標準值產(chǎn)生的撓度（如有起拱應減去拱度）允許值；V Q為可變荷載標準值產(chǎn)生的撓度允許值。框架結構的水平位移允許值：在風荷載標準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/5004. 多層框架的層間相對位移h/400H為自基礎頂面至柱頂?shù)目偢叨?；h為層高。注：1

14、對室內裝修要求較高的民用建筑多層框架結構，層間相對位移宜適當減小。無 墻壁的多層框架結構，層間相對位移可適當放寬。2對輕型框架結構的柱頂水平位移和層間位移均可適當放寬。桁架弦桿和單系腹桿的計算長度見表 2-84。桁架弦桿和單系腹桿的計算長度I 0表2-84項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II2在桁架平面外I 1II3斜平面-I注：1. I為構件的幾何長度（節(jié)點中心間距離）；li為桁架弦桿側向支承點之間的距離。2斜平面系指與桁架平面斜交的平面，適用于構件截面兩主軸均不在桁架平面內的單角鋼腹桿和雙角鋼十字形截面腹桿。3.無節(jié)點板的腹桿計算長度在任意平面內均取其等于幾何長

15、度（鋼管結構除外）受拉構件的允許長細比見表2-85。受壓構件的允許長細比見表 2-86受拉構件的允許長細比表2-85項次構件名稱承受靜力荷載或間接承受動力荷載的結構直接承受動力何載和結構一般建筑結構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承受靜力荷載的結構中，可僅計算受拉構件在豎向平面內的長細比。2在直接或間接承受動力荷載的結構中，單角鋼受拉構件長細比的計算方法與表2-86注2相同。3. 中、重級工作制吊車桁架下弦桿的長細比不宜超過200。4在設有夾鉗或剛性料耙等硬鉤吊車的廠

16、房中，支撐（表中第2項除外）的長細比不宜超過300。5.受拉構件在永久荷載與風荷載組合作用下受壓時，其長細比不宜超過250。6 .跨度等于或大于 60m的桁架，其受拉弦桿和腹桿的長細比不宜超過300 （承受靜力荷載或間接承受動力荷載）或 250 （直接承受動力荷載）。受壓構件的允許長細比表2-86項次構件名稱允許長細比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用以減少受壓構件長細比的桿件注：1桁架（包括空間桁架）的受壓腹桿，當其內力等于或小于承載能力的50%寸，允許長細比值可取為 200。2計算單角鋼受壓構件的長細

17、比時，應采用角鋼的最小回轉半徑，但在計算交叉桿件平面外的長細比時，可采用與角鋼肢邊平行軸的回轉半徑。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力荷載）或 120 （直接承受動力荷載）。單層廠房階形柱計算長度的折減系數(shù)見表2-87。單層廠房階形柱計算長度的折減系數(shù)表2-87廠房類型折減系數(shù)單跨或多跨縱向溫度區(qū)段內一個柱列的柱子數(shù)屋面情況廠房兩側是否有通長的屋蓋縱向水平支撐單跨等于或少于6個-多于6個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：有橫梁的露天結構（如落錘車間等），其折減系數(shù)可采用。摩擦型高強度螺栓中摩擦面抗滑移系數(shù)見表2-88。一個高強度螺栓的預拉力見表2-89。摩擦面的抗滑移系數(shù)卩表2-88在連接處構件接觸面的處理方法構件的鋼號Q235鋼Q345 鋼、Q390 鋼Q420 鋼噴砂（丸）噴砂（丸）后涂無機富鋅漆噴砂（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高強度螺栓的預拉力P (kN)表2-89螺栓的性能等級螺栓公稱直徑(mr)iM16M20M22M24M27M30級80125150175230280級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?、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夕卜排(垂直內力方向或順內力方向)8do 或 12t3do中間排垂直內力方向16do 或 24t順內力方向構件受壓力12do 或 18t構件受拉力16do 或 24t沿對角線方向-中心至構件邊緣距離順內力方向4do 或 8t2do垂直剪切邊或手工氣割邊內力方向軋制邊、自動氣割或鋸割邊高強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

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 回轉半徑；Ik抗扭慣性矩;Z0 截面重心到邊緣距離。2-5-2鋼結構計算公式1 構件的

21、強度和穩(wěn)定性計算公式（表 2-93）強度和穩(wěn)定性計算表表2-932 連接計算公式(表2-94)連接計算公式表2-942-5-3鋼管結構計算1 適用于不直接承受動力荷載，在節(jié)點處直接焊接的鋼管桁架結構。鋼管外徑與壁厚之比，不應超過100( 234軸心受壓方管或矩形管的最大外緣尺寸與壁厚之比，不應超2鋼管節(jié)點的構造應符合下列要求:(1) 主管外徑應大于支管外徑，主管壁厚不應小于支管壁厚。在支管與主 管連接處不得將支管穿入主管內。(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)點處，應盡可能避免偏心。(4) 支管與主管的連接焊縫，應沿全周連續(xù)焊接并平滑過渡。(5) 支管端部宜用自動切管機切割，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、部分用對接焊縫，支管管壁