钢结构设计计算公式及计算用表.docx
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钢结构设计计算公式及计算用表
钢结构设计计算公式及计算用表
为保证承重结构的承载能力和防止在一定条件下出现脆性破坏，应根据结构的重要性、荷载特征、结构形式、应力状态、连接方法、钢材厚度和工作环境等因素综合考虑，选用合适的钢材牌号和材性。
承重结构的钢材宜釆用Q235钢、Q345钢、Q390钢和Q420钢，其质量应分别符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T700和《低合金高强度结构钢》GB/T1591的规定。
当釆用其他牌号的钢材时，尚应符合相应有关标准的规定和要求。
对Q235钢宜选用镇静钢或半镇静钢。
承重结构的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度和硫、磷含量的合格保证，对焊接结构尚应具有碳含量的合格保证。
焊接承重结构以及重要的非焊接承重结构的钢材还应具有冷弯试验的合格保证。
对于需要验算疲劳的焊接结构的钢材，应具有常温冲击韧性的合格保证。
当结构工作温度等于或低于0°C但高于-20°C时，Q233钢和Q345钢应具有O°CC冲击韧性的合格保证；对Q390钢和Q420钢应具有-20°C冲击韧性的合格保证。
当结构工作温度等于或低于-20€时，对Q235钢和Q345钢应具有-20°C冲击韧性的合格保证；对Q390钢和Q420钢应具有-40°C冲击韧性的合格保证。
对于需要验算疲劳的非焊接结构的钢材亦应具有常温冲击韧性的合格保证，当结构工作温度等于或低于-20°C时，对Q235钢和Q345钢应具有0°C冲击韧性的合格保证；对Q390钢和Q420钢应具有-20°C冲击韧性的合格保证。
当焊接承重结构为防止钢材的层状撕裂而釆用Z向钢时，其材质应符合现行国家标准《厚度方向性能钢板》GB/T5313的规定。
钢材的强度设计值（材料强度的标准值除以抗力分项系数），应根据钢材卑度或直径按表1采用。
钢铸件的强度设计值应按表2采用。
连接的强度设计值应按表3〜5采用。
1钢材的强度设计值（\/mm2）表1
抗拉、抗压和抗弯f
乙
端面承压（刨平顶紧）
4e
偉痕或直径（帧）
Q235钢
215
125
325
>16^10
2C5
120
>40^0
200
115
>60^100
190
110
Q345钢
=^16
310
180
400
>16^35
295
170
>35^50
265
155
>50^100
250
145
Q390钢
W16
350
205
415
>16飞5
335
190
>35~50
315
180
>50^100
295
170
Q420钢
380
220
440
>16^35
360
210
>36^50
340
195
>50^100
325
185
注：
表中厚度系指计算点的钢材厚度，对轴心受力构件系指截面中较尽板件的厚度。
2钢铸件的强度设讣值（N/W）表2
钢号
用立、忻压徘弯
f
&
端面承压（刨平顶紧）
fy
ZG200-400
155
90
260
ZG230-450
180
105
290
ZG270-500
210
120
325
ZG310-570
丿J
I4i：
370
3焊缝的强度设计值（N/mm:
）表3
焊接方法和焊
条型号
枸件钢材
对接焊缝
角焊缝
•規号
厚度或直径
（ITUI）
抗压
€
焊缝质量为下列等级
时，抗拉
抗剪
抗拉、抗压和抗尊
一级、二级
三级
泸
r
自动悍、半自
动痒和E43型
焊条的手工焊
215
215
185
125
Q235钢
>16^0
205
205
175
120
160
>40飞0
200
200
170
115
>60"100
190
190
160
110
自动焊、半自动淳和EEQ型悍条的手工悍
WL6
310
310
265
180
Q345钢
>16^35
295
295
250
170
200
>35~50
265
265
225
155
>50^100
250
250
210
145
自动煌、半自
动焊和E55型
焊条的手工焊
WL6
350
350
300
205
Q390钢
>16飞5
335
335
285
190
220
〉35~50
315
315
270
180
>50H0
295
295
250
180
目动焊、半目
动痒和E55型
焊条的手工焊
380
380
320
220
Q42O钢
>16^35
360
360
305
210
220
>35~5O
340
340
290
195
>50^100
325
325
275
185
注:
（1）自动焊和半自动焊所釆用的焊丝和焊剂，应保证其熔敷金属的力学性能不低于现行国家标准《碳素钢埋弧焊用焊剂》GB/T5293和《低合金钢埋弧焊用焊剂》GB/T12470中相关的规定;
（2）焊缝质量等级应符合现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205的规定。
其中厚度小于8mm钢材的对接焊缝，不宜用超声波探伤确定焊缝质量等级；
（3）对接焊缝抗弯受压区强度设计值取few,抗弯受拉区强度设计值取ftw。
4螺栓连接的强度设计值（N/mm2）表4
承压型连接高强度蝮栓
普通堰栓
钳栓
承压型崔接高强皮螺栓
C圾螺栓
承压
抗剪
承压
忻拉
抗抜
抗剪
承压
4b
4b
昔通螺栓
4・6纵4.8
级
170
140
5・6级
-
210
190
-
一
-
8・8级
-
400
320
-
一
-
锚栓
Q23E钢
-
140
一
-
Q345钢
-
180
一
-
承圧型逹接高强度螺;栓
8・8级
400
250
10〜级
500
310
构件
QZ3E钢
305
405
一
-
470
Q345钢
385
510
一
-
590
Q39O钢
400
530
一
-
615
0420钢
425
560
一
-
655
注：
（1）A级螺栓用于dW24mm和lWlOd或1<150mm（按较小值）的螺栓；B级螺栓用于d>24mm或l>10d或1>150mm（按较小值）的螺栓。
d为公称直径，1为螺杆公称长度；
（2）A、B级螺栓孔的精度和孔壁表面粗糙度，C级螺栓孔的允许偏差和孔壁表面粗糙度，均应符合现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205的要求。
5钏钉连接的强度设计值Q/mm'）表5
訓勺钢耳和构件钢材腔号
折拉（打头拉脱〉
抗剪珀T
I类孔
珂类孔
I类孔
珂类孔
柳钉
BL2或BL9
120
185
155
-
-
构件
Q23潮
-
一
-
450
365
Q34E钢
-
一
-
565
460
Q39嘲
-
-
一
590
480
注：
（1）属于下列情况者为I类孔：
1）在装配好的构件上按设计孔径钻成的孔；
2）在单个零件和构件上按设计孔径分别用钻模钻成的孔；
3）在单个零件上先钻成或冲成较小的孔径，然后在装配好的构件上再扩钻至设计孔径的孔。
（2）在单个零件上一次冲成或不用钻模钻成设计孔径的孔属于II类孔。
计算下列悄况的结构构件或连接时，上述强度设计•值应乘以相应的折减系数：
1.单面连接的单角钢
按轴心受力讣算强度和连接0.85；
按轴心受压计算稳定性
等边角钢0.6+0.0015S,但不大于1.0：
短边相连的不等边角钢0.5+0.00256,但不大于1.0；
长边相连的不等边角钢0.70：
儿为长细比，对中间无连接的单角钢压杆，应按最小回转半径计算，当
20时，取8=20；
（2）无垫板的单面施焊对接焊缝0.85；
（3）施工条件较差的高空安装焊缝和钏钉连接0.90；
（4）沉头和半沉头钏钉连接0.80。
注：
当儿种情况同时存在时，其折减系数应连乘。
6钢材和钢铸件的物理性能指标表6
谭性模星E
曹奕模虽G
线膨胀系数O'
（N/nurP〉
:
以每
（kg/m3）
206x1（）3
79xl03
12xl0'6
7850
吊车梁、楼盖梁、屋盖梁、工作平台梁以及墙架构件的挠度不宜超过表7所列的容许值。
7受弯构件挠度允许值表7
项次
构件类别
挠皮允许值
[VJ]
[VQ]
1
吊车梁和吊车桁架（按自重和起重重最大的一台吊车计算挠加
（1）手动吊丰和旦梁吊车（合悬挂吊车〉
<2）轻级工作制桥式吊车
<3）中级工作制桥式吊车
（4）重级工彳E剖桥式吊车
〃500
〃£00Z/1000〃1200
2
手动或电动萌芦的轨道梁
〃400
3
有重轨（重重等于或大于38kg/n）轨道的工作平台梁自轻轨（重重等于或大于24kg/n）轨道的工作平台梁
〃600
〃400
4
楼（屋）盖梁或桁架，工作平台梁（第3项除外）和平台槻
<1）主梁或衔果（包括设有悬挂起重设备的梁和桁架〉
<2）抹灰顶棚的次梁
（3）除
（1）、<2）款外的苴他零（句括楼梯垄）
（4）屋盖楝条
支承无积灰的瓦楞铁不咗棉瓦屋面者
支承压型金属饭有积灰的瓦楞铁和石棉瓦等屋面者
支承其他屋面材糾者
<5）平台板
〃400
〃250
〃250
^150
〃200
〃200
^150
〃500
〃350
〃300
注：
（1）1为受弯构件的跨度（对悬臂梁和伸臂梁为悬伸长度的2倍）。
（2）［vT］为全部荷载标准值产生的挠度（如有起拱应减去拱度）允许值；［vQ］为可变荷载标准值产生的挠度允许值。
框架结构的水平位移允许值：
在风荷载标准值作用下框架柱顶水平位移和层间相对位移不宜超过下列数值：
1）无桥式吊车的单层框架的柱顶位移H/150
2）有桥式吊车的单层框架的柱顶位移H/400
3）多层框架的柱顶位移H/500
4）多层框架的层间相对位移h/400
H为自基础顶面至柱顶的总高度；h为层舟。
注：
（1）对室内装修要求较高的民用建筑多层框架结构，层间相对位移宜适当减小。
无墙壁的多层框架结构，层间相对位移可适肖放宽。
（2）对轻型框架结构的柱顶水平位移和层间位移均可适当放宽。
8桁架弦杆和单系腹杆的讣算长度10表8
J页次
弯曲万冋
弦杆
腹杆
支座斜杆和支座竖杆
其他腹杆
1
在桁架平面內
/
/
0.8/
2
在桁架平面外
，i
/
/
3
斜平面
-
/
0.9/
注：
（1）1为构件的儿何长度（节点中心间距离）；11为桁架弦杆侧向支承点之间的距离。
（2）斜平面系指与桁架平面斜交的平面，适用于构件截面两主轴均不在桁架平面内的单角钢腹杆和双角钢十字形截面腹杆。
（3）无节点板的腹杆计算长度在任意平面内均取其等于儿何长度（钢管结构除外）。
9受拉构件的允许长细比表9
项次
构件名称
承箜静力荷载或间接承受动力荷戟的结构
育楼甬受动力荷栽和结构
—般建筑结构
有重级工作制吊车的厂房
1
桁架的杆件
350
250
250
2
吊丰梁或吊车桁架以下的柱间支撑
300
200
-
3
其他拉杆、支攥、系杆等（张紧的圆钢除外）
400
350
-
注：
（1）承受静力荷载的结构中，可仅计算受拉构件在竖向平面内的长细比。
（2）在直接或间接承受动力荷载的结构中，单角钢受拉构件长细比的计算方法与表10注2相同。
（3）中、重级工作制吊车桁架下弦杆的长细比不宜超过200。
（4）在设有夹钳或刚性料耙等硬钩吊车的厂房中，支撑（表中笫2项除外）的长细比不宜超过300o
（5）受拉构件在永久荷载与风荷载组合作用下受压时，其长细比不宜超过230。
（6）跨度等于或大于60m的桁架，其受拉弦杆和腹杆的长细比不宜超过300（承受静力荷载或间接承受动力荷载）或250（直接承受动力荷载）。
10受压构件的允许长细比表10
项次
构件名称
允许长细比
1
柱、桁架和天窗架中的杆件
150
柱的缀条、吊车梁或吊车桁架以下的柱间支擇
2
支撑（吊车梁或吊车桁架以f的柱同支撑除外）
200
用次减少受压掏件长细比的杆件
注：
（1）桁架（包括空间桁架）的受压腹杆，当其内力等于或小于承载能力的50%时，允许长细比值可取为200。
（2）计算单角钢受压构件的长细比时，应采用角钢的最小回转半径，但在计算交义杆件平面外的长细比时，可采用与角钢肢边平行轴的回转半径。
（3）跨度等于或大于60m的桁架，其受压弦杆和端压杆的允许长细比值宜取为100,其他受压腹杆可取为150（承受静力荷载或间接承受动力荷载）或120（直接承受动力荷载）。
11单层厂房阶形柱计•算长度的折减系数表11
厂房类型
折减
系数
里跨或多跨
纵冋温度区段內一个柱列的柱子数
屋面情况
厂房两侧罡否有通长的屋盖纵向水平支挥
单跨
等于或少于3、
-
-
0.9
务于6个
非大型/昆康土屋面板的至E1
无纵冋水平支揮
有纵向水平支攥
0.8
大型混凌土屋面板的屋面
-
多跨
一
非丈型混凌土屋面板的屋曲
无纵向水平支攥
有纵向水平支捧
0.7
夫型混凌土屋面饭的屋面
-
注：
有横梁的露天结构（如落锤车间等）,其折减系数可釆用0.9。
摩擦型高强度螺栓中摩擦面抗滑移系数见表12。
一个高强度螺栓的预拉力见表13o
12摩擦面的抗滑移系数u表12
在连接处构件接融面的处理方法
枸件的钢号
Q235钢
Q345钢、Q39O钢
Q420钢
喷砂（丸）
0.45
0.50
0.50
喷砂1丸）后涂无机富锌漆
035
0.40
0.40
喷砂〔丸）后生赤锈
0.45
0.50
0.50
钢丝刷清除浮锈或未经处理的干净轧制表页
0.30
0.35
0.40
13一个高强度螺栓的预拉力P（kN）表13
螺栓的性能等级
蛭栓公称直径（顽）
M16
M20
M22
M24
M27
M30
8・8级
80
125
150
175
230
280
10•濒
100
155
190
225
290
355
14螺栓或钏钉的最大、最小允许距离表14
名称
位蛊和方向
最大允许距商
（取两者的较小值）
最小允许距离
中心
间距
外排（垂直內力方向或顺内力方向）
8血或12t
3血
中间排
垂直內力方向
16$或24t
顺内力方向
构件受压力
12%或18七
构件受拉力
16氏或24七
沿对角线方向
-
中心至枸件边
离
顺內力方向
4色或81:
2%
垂直
內力
方向
碧切边或手工气割边
L5®
轧制边、自动台割或馄割边
高强度蛭栓
其他蛭栓或御
iJ
1.2%
注：
（1）do为螺栓或钏钉的孔径，t为外层较薄板件的厚度。
（2）钢板边缘与刚性构件（如角钢、槽钢等）相连的螺栓或钏钉的最大间距,可按中间排的数值采用。
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