钢结构计算表及尺寸表.docx
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钢结构计算表及尺寸表
2-5钢结构计算
2-5-1 钢结构计算用表
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。
承重结构的钢材宜采用 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。
当采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℃但高于-20℃时，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℃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℃冲
击韧性的合格保证；对 Q390 钢和 Q420 钢应具有-40℃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℃时，对 Q235 钢和 Q345 钢应具有 0℃冲击韧性
的合格保证；对 Q390 钢和 Q420 钢应具有-20℃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采用 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/T 5313 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），应根据钢材厚
度或直径按表 2-77 采用。
钢铸件的强度设计值应按表 2-78 采用。
连接的强度
设计值应按表 2-79 至表 2-81 采用。
钢材的强度设计值（N/mm2）表 2-77
钢材抗拉、抗压和抗弯抗剪端面承压（刨平顶紧）
-1-
牌号
厚度或直径（mm）
f
fv
fce
Q235 钢
≤16
215
125
325
＞16~40
205
120
＞40~60
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
≤16
350
205
415
＞16~35
335
190
＞35~50
315
180
＞50~100
295
170
Q420 钢
≤16
380
220
440
＞16~35
360
210
＞35~50
340
195
＞50~100
325
185
焊接方法和
焊条型号
构件钢材
对接焊缝
角焊缝
牌号
厚度或直径
（mm）
抗压
fcw
焊缝质量为下列等级
时，抗拉 ftw
抗剪
抗拉、抗
压和抗剪
一级、二级
三级
fvw
ffw
自动焊、半
自动焊和
E43 型焊条
的手工焊
Q235
钢
≤16
215
215
185
125
160
＞16~40
205
205
175
120
＞40~60
200
200
170
115
＞60~100
190
190
160
110
自动焊、半
自动焊和
E50 型焊条
的手工焊
Q345
钢
≤16
310
310
265
180
200
＞16~35
295
295
250
170
＞35~50
265
265
225
155
＞50~100
250
250
210
145
自动焊、半
自动焊和
Q390
钢
≤16
350
350
300
205
220
＞16~35
335
335
285
190
钢号
抗拉、抗压和抗弯
f
抗剪
fv
端面承压（刨平顶紧）
fce
ZG200-400
155
90
260
ZG230-450
180
105
290
ZG270-500
210
120
325
ZG310-570
240
140
370
-2-
承压型连接高强度螺栓
普通螺栓
锚栓
承压型连接
高强度螺栓
C 级螺栓
A 级、B 级螺栓
抗拉
抗剪
承压
抗拉
抗剪
承压
抗拉
抗拉
抗剪
承压
ftb
fvb
fcb
ftb
fvb
fcb
fta
ftb
fvb
fcb
普通螺栓
4.6 级、4.8
级
170
140
-
-
-
-
-
-
-
-
5.6 级
-
-
-
210
190
-
-
-
-
-
8.8 级
-
-
-
400
320
-
-
-
-
-
锚栓
Q235 钢
-
-
-
-
-
-
140
-
-
-
Q345 钢
-
-
-
-
-
-
180
-
-
-
承压型连接
高强度螺栓
8.8 级
-
-
-
-
-
-
400
250
-
10.9 级
-
-
-
-
-
-
-
500
310
-
构件
QZ35 钢
-
-
305
-
-
405
-
-
-
470
Q345 钢
-
-
385
-
-
510
-
-
-
590
Q390 钢
-
-
400
-
-
530
-
-
-
615
Q420 钢
-
-
425
-
-
560
-
-
-
655
的手工焊
＞35~50
315
315
270
180
＞50~100
295
295
250
180
自动焊、半
自动焊和
E55 型焊条
的手工焊
Q420
钢
≤16
380
380
320
220
220
＞16~35
360
360
305
210
＞35~50
340
340
290
195
＞50~100
325
325
275
185
国家标准《碳素钢埋弧焊用焊剂》GB/T 5293 和《低合金钢埋弧焊用焊剂》GB/T 12470 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》GB 50205 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 fcw，抗弯受拉区强度设计值取 ftw。
于 d＞24mm 或 l＞10d 或 l＞150mm（按较小值）的螺栓。
d 为公称直径，l 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》GB 50205 的要求。
铆钉连接的强度设计值（N/mm2）表 2-81
铆钉钢号和构件
钢材牌号
抗拉（钉头拉脱）
抗剪 fvT 承压 fcT
-3-
ftT
I 类孔
II 类孔
I 类孔
II 类孔
铆钉
BL2 或 BL3
120
185
155
-
-
构件
Q235 钢
-
-
-
450
365
Q345 钢
-
-
-
565
460
Q390 钢
-
-
-
590
480
弹性模量 E
2
（N/mm ）
剪变模量 G
2
（N/mm ）
线膨胀系数 α
（以每℃计）
质量密度 ρ
3
（kg/m ）
206×103
79×103
12×10-6
7850
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。
计算下列情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
1）按轴心受力计算强度和连接0.85；
2）按轴心受压计算稳定性
等边角钢0.6＋0.0015δ，但不大于
1.0：
短边相连的不等边角钢0.5＋0.0025δ，但不大于
1.0；
长边相连的不等边角钢0.70；
几为长细比，对中间无连接的单角钢压杆，应按最小回转半径计算，当
δ＜20 时，取 δ＝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铆钉连接0.90；
4．沉头和半沉头铆钉连接0.80。
注：
当几种情况同时存在时，其折减系数应连乘。
钢材和钢铸件的物理性能指标见表 2-82。
-4-
项
次
构件类别
挠度允许值
[νT]
[νQ]
1
吊车梁和吊车桁架（按自重和起重量最大的一台吊车计算挠度）
（1）手动吊车和单梁吊车（含悬挂吊车）
（2）轻级工作制桥式吊车
（3）中级工作制桥式吊车
（4）重级工作制桥式吊车
l/500
l/800
l/1000
l/1200
2
手动或电动葫芦的轨道梁
l/400
3
有重轨（重量等于或大于 38kg/m）轨道的工作平台梁
有轻轨（重量等于或大于 24kg/m）轨道的工作平台梁
l/600
l/400
4
楼（屋）盖梁或桁架，工作平台梁（第 3 项除外）和平台板
（1）主梁或衔架（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）款外的其他梁（包括楼梯梁）
（4）屋盖檩条
支承无积灰的瓦楞铁和石棉瓦屋面者
支承压型金属板 有积灰的瓦楞铁和石棉瓦等屋面者
支承其他屋面材料者
（5）平台板
l/400
l/250
l/250
l/150
l/200
l/200
l/150
l/500
l/350
l/300
5
墙架构件（风荷载不考虑阵风系数）
（1）支柱
（2）抗风桁架（作为连续支柱的支承时）
（3）砌体墙的横梁（水平方向）
（4）支承压型金属板、瓦楞铁和石棉瓦墙面的横梁（水平方向）
（5）带有玻璃窗的横梁（竖直和水平方向）
l/200
l/400
l/1000
l/300
l/200
l/200
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 2-
83 所列的容许值。
2．[νT]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；
[νQ]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
-5-
项
次
构件名称
承受静力荷载或间接承受动力荷载的结构
直接承受动力
荷载和结构
一般建筑结构
有重级工作制吊车的厂房
1
桁架的杆件
350
250
250
2
吊车梁或吊车桁架以下
的柱间支撑
300
200
-
3
其他拉杆、支撑、系杆
等（张紧的圆钢除外）
400
350
-
项次
弯曲方向
弦杆
腹杆
支座斜杆和支座竖杆
其他腹杆
1
在桁架平面内
l
l
0.8l
2
在桁架平面外
l1
l
l
3
斜平面
-
l
0.9l
H 为自基础顶面至柱顶的总高度；h 为层高。
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，层间相对位移可适当放宽。
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。
桁架弦杆和单系腹杆的计算长度见表 2-84。
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几何长度（钢管结构除外）。
受拉构件的允许长细比见表 2-85。
受压构件的允许长细比见表 2-86。
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 2-
86 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（表中第 2 项除外）的长细比不
宜超过 300。
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 250。
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）。
-6-
厂房类型
折减
系数
单跨或
多跨
纵向温度区段内一
个柱列的柱子数
屋面情况
厂房两侧是否有通长
的屋盖纵向水平支撑
单跨
等于或少于 6 个
-
-
0.9
多于 6 个
非大型混凝土屋面板的屋面
无纵向水平支撑
有纵向水平支撑
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
无纵向水平支撑
有纵向水平支撑
0.7
大型混凝土屋面板的屋面
-
在连接处构件接触面的处理方法
构件的钢号
Q235 钢
Q345 钢、Q390
钢
Q420 钢
喷砂（丸）
0.45
0.50
0.50
喷砂（丸）后涂无机富锌漆
0.35
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面
0.30
0.35
0.40
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撑
2
支撑（吊车梁或吊车桁架以下的柱间支撑除外）
200
用以减少受压构件长细比的杆件
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，但在计算交叉杆件
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）。
单层厂房阶形柱计算长度的折减系数见表 2-87。
摩擦型高强度螺栓中摩擦面抗滑移系数见表 2-88。
一个高强度螺栓的预拉
力见表 2-89。
-7-
螺栓的性能等级
螺栓公称直径（mm）
M16
M20
M22
M24
M27
M30
8.8 级
80
125
150
175
230
280
10.9 级
100
155
190
225
290
355
-8-
名称
位置和方向
最大允许距离
（取两者的较小值）
最小允许距离
中心间
距
外排（垂直内力方向或顺内力方向）
8d0 或 12t
3d0
中间排
垂直内力方向
16d0 或 24t
顺内力方向
构件受压力
12d0 或 18t
构件受拉力
16d0 或 24t
沿对角线方向
-
中心至
构件边
缘距离
顺内力方向
4d0 或 8t
2d0
垂直
内力
方向
剪切边或手工气割边
1.5d0
轧制边、自动
气割或锯割边
高强度螺栓
其他螺栓或铆钉
1.2d0
2．钢板边缘与刚性构件（如角钢、槽钢等）相连的螺栓或铆钉的最大间距，可按中间
排的数值采用。
常见型钢及其组合截面的回转半径的近似值见表 2-91。
常见型钢及其组合截面的回转半径的近似值表表 2-91
-9-
直径
外径 D
（mm）
壁厚 t
（mm）
截面面
积
2
（cm ）
理论重量
（kg/m）
外表面积
2
（m /m）
截面特征
I
4
（cm ）
W
3
（cm ）
i
（cm）
Ik
4
（cm ）
Z0
（cm）
（mm）
（in）
圆形钢管规格及截面特征见表 2-92。
- 10 -
40
1½
48
3.5
4.89
3.84
0.151
50
2
57
60
3.5
3.5
5.88
6.21
4.62
4.88
0.179
0.188
21.14
24.88
7.42
8.30
1.90
2.00
42.27
49.77
2.85
3.00
70
2½
75.7
76
3.8
4.0
5.0
8.56
9.05
11.15
6.64
7.10
8.75
0.237
0.239
0.239
55.16
58.81
70.62
14.59
15.48
18.59
2.54
2.55
2.52
110.32
117.62
141.25
3.78
3.80
3.80
80
3
88.5
89
4.0
4.0
5.0
10.62
10.68
13.20
8.34
8.40
9.24
0.278
0.280
0.280
94.99
96.68
116.79
21.44
21.73
26.24
2.99
3.01
2.98
189.97
193.36
233.58
4.43
4.45
4.45
100
4
108
114
4.0
6.0
4.0
13.07
19.23
13.82
10.30
15.09
10.85
0.339
0.339
0.358
176.95
250.90
209.35
32.77
40.46
36.73
3.68
3.61
3.89
353.91
501.81
418.70
5.40
5.40
5.70
125
5
133
140
4.0
6.0
4.5
16.21
23.94
19.16
12.73
18.79
15.40
0.418
0.418
0.410
339.53
483.72
440.12
50.76
72.74
62.87
4.56
4.50
4.79
675.05
967.43
880.24
6.65
6.65
7.00
150
6
159
165
4.5
6.0
4.5
21.84
28.84
22.69
17.15
22.64
17.81
0.500
0.500
0.518
652.27
845.19
731.21
82.05
106.31
88.63
5.46
5.42
5.68
1304.54
1690.38
1462.41
7.95
7.95
8.25
200
8
219
6.9
9.0
40.15
59.38
31.52
46.61
0.688
0.688
2278.74
3279.13
208.10
299.46
7.53
7.43
4557.59
6558.25
10.95
10.95
250
10
273
8.0
11.0
66.68
90.62
52.28
71.09
0.858
0.858
5851.73
7782.56
428.70
570.15
9.37
9.27
11702.46
15565.11
13.65
13.65
300
12
325
8.0
13.0
79.67
124.42
62.54
100.03
1.021
1.021
10013.94
15531.78
616.24
955.80
11.21
11.04
20027.81
31063.57
16.25
16.25
Z0——截面重心到边缘距离。
2-5-2 钢结构计算公式
1．构件的强度和稳定性计算公式（表 2-93）
强度和稳定性计算表表 2-93
- 11 -
- 12 -
- 13 -
- 14 -
- 15 -
2．连接计算公式（表 2-94）
- 16 -
连接计算公式表 2-94
- 17 -
- 18 -
- 19 -
2-5-3 钢管结构计算
1．适用于不直接承受动力荷载，在节点处直接焊接的钢管桁架结构。
钢管外径与壁厚之比，不应超过 100（
234
f y
）。
轴心受压方管或矩形管的最
大外缘尺寸与壁厚之比，不应超 40
234
f y
。
2．钢管节点的构造应符合下列要求：
（1）主管外径应大于支管外径，主管壁厚不应小于支管壁厚。
在支管与主
- 20 -
管连接处不得将支管穿入主管内。
（2）主管和支管或两支管轴线之间的夹角 θi 不宜小于 30°。
（3）支管与主管的连接节点处，应尽可能避免偏心。
（4）支管与主管的连接焊缝，应沿全周连续焊接并平滑过渡。
（5）支管端部宜用自动切管机切割，支管壁厚小于 6mm 时可不切坡口。
3．支管与主管的连接可沿全周用角焊缝，也可部分用角焊缝、部分用对接
焊缝，支管管壁与主管管壁之间的夹角大于或等于 120°的区域宜用对接焊缝或
带坡口的角焊缝。
角焊缝的焊脚尺寸 hf 不宜大于支管壁厚的两倍。
4．支管与主管的连接焊缝为全周角焊缝，按下式计算，但取 βf＝1：
σ f =
N
helw
≤ β f f fw
角焊缝的有效厚度 he，当支管轴心受力时取 0.7hf。
角焊缝的计算长度 lw，
按下列公式计算：
（1）在圆管结构中取支管与主管相交线长度：
式中d、di——主管和支管外径；
θi——主管轴线与支管轴线的夹角。
（2）在矩形管结构中，支管与主管交线的计算长度，对于有间隙的 K 形
和 N 形节点：
对于 T、Y、X 形节点
lw =
2hi
sinθi
式中hi、bi——分别为支管的截面高度和宽度。
5．为保证节点处主管
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