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鋼結構計算公式
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       為保證承重結構的承載能力和防止在一定條件下出現脆性破壞，應根據結構的重要性、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(zhì)量應分別符合現行國家標準《碳素結構鋼》GB/T 700和《低合金高強度結構鋼》GB/T 1591的規定。當采用其他牌號的鋼材時(shí)，尚應符合相應有關(guān)標準的規定和要求。對Q235鋼宜選用鎮靜鋼或半鎮靜鋼。

       承重結構的鋼材應具有抗拉強度、伸長(cháng)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℃但高于-20℃時(shí)，Q235鋼和Q345鋼應具有0℃C沖擊韌性的合格保證；對Q390鋼和Q420鋼應具有-20℃沖擊韌性的合格保證。當結構工作溫度等于或低于-20℃時(shí)，對Q235鋼和Q345鋼應具有-20℃沖擊韌性的合格保證；對Q390鋼和Q420鋼應具有-40℃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℃時(shí)，對Q235鋼和Q345鋼應具有0℃沖擊韌性的合格保證；對Q390鋼和Q420鋼應具有-20℃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(shí)，其材質(zhì)應符合現行國家標準《厚度方向性能鋼板》GB/T 5313的規定。

       鋼材的強度設計值（材料強度的標準值除以抗力分項系數），應根據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）

fce

牌號

厚度或直徑（mm）

Q235鋼

≤16

215

125

325

＞16~40

205

120

＞40~60

200

115

＞60~100

190

110

Q345鋼

≤16

310

180

400

＞16~35

295

170

＞35~50

265

155

＞50~100

250

145

Q390鋼

≤16

350

205

415

＞16~35

335

190

＞35~50

315

180

＞50~100

295

170

Q420鋼

≤16

380

220

440

＞16~35

360

210

＞35~50

340

195

＞50~100

325

185


注：表中厚度系指計算點(diǎn)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/mm2）  表2-78

鋼號

抗拉、抗壓和抗彎

f

抗剪

fv

端面承壓（刨平頂緊）

fce

ZG200-400

155

90

260

ZG230-450

180

105

290

ZG270-500

210

120

325

ZG310-570

240

140

370

焊縫的強度設計值（N/mm2）  表2-79

焊接方法和焊條型號

構件鋼材

對接焊縫

角焊縫

牌號

厚度或直徑

（mm）

抗壓

fcw

焊縫質(zhì)量為下列等級時(shí)，抗拉ftw

抗剪

抗拉、抗壓和抗剪

一級、二級

三級

fvw

ffw

自動(dòng)焊、半自動(dòng)焊和E43型焊條的手工焊

Q235鋼

≤16

215

215

185

125

160

＞16~40

205

205

175

120

＞40~60

200

200

170

115

＞60~100

190

190

160

110

自動(dòng)焊、半自動(dòng)焊和E50型焊條的手工焊

Q345鋼

≤16

310

310

265

180

200

＞16~35

295

295

250

170

＞35~50

265

265

225

155

＞50~100

250

250

210

145

自動(dòng)焊、半自動(dòng)焊和E55型焊條的手工焊

Q390鋼

≤16

350

350

300

205

220

＞16~35

335

335

285

190

＞35~50

315

315

270

180

＞50~100

295

295

250

180

自動(dòng)焊、半自動(dòng)焊和E55型焊條的手工焊

Q420鋼

≤16

380

380

320

220

220

＞16~35

360

360

305

210

＞35~50

340

340

290

195

＞50~100

325

325

275

185

注：1．自動(dòng)焊和半自動(dòng)焊所采用的焊絲和焊劑，應保證其熔敷金屬的力學(xué)性能不低于現行國家標準《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(guān)的規定；

2．焊縫質(zhì)量等級應符合現行國家標準《鋼結構工程施工質(zhì)量驗收規范》GB 50205的規定。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強度設計值取fcw，抗彎受拉區強度設計值取ftw。

螺栓連接的強度設計值（N/mm2）  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

ftb

fvb

fcb

ftb

fvb

fcb

fta

ftb

fvb

fcb

普通螺栓

4.6級、4.8級

170

140

-

-

-

-

-

-

-

-

5.6級

-

-

-

210

190

-

-

-

-

-

8.8級

-

-

-

400

320

-

-

-

-

-

錨栓

Q235鋼

-

-

-

-

-

-

140

-

-

-

Q345鋼

-

-

-

-

-

-

180

-

-

-

承壓型連接高強度螺栓

8.8級

 

-

-

-

-

-

-

400

250

-

10.9級

-

-

-

-

-

-

-

500

310

-

構件

QZ35鋼

-

-

305

-

-

405

-

-

-

470

Q345鋼

-

-

385

-

-

510

-

-

-

590

Q390鋼

-

-

400

-

-

530

-

-

-

615

Q420鋼

-

-

425

-

-

560

-

-

-

655

注：1．A級螺栓用于d≤24mm和l≤10d或l≤150mm（按較小值）的螺栓；B級螺栓用于d＞24mm或l＞10d或l＞150mm（按較小值）的螺栓。d為公稱(chēng)直徑，l為螺桿公稱(chēng)長(cháng)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，均應符合現行國家標準《鋼結構工程施工質(zhì)量驗收規范》GB 50205的要求。

鉚釘連接的強度設計值（N/mm2）  表2-81

鉚釘鋼號和構件

鋼材牌號

抗拉（釘頭拉脫）

抗剪fvT

承壓fcT

ftT

I類(lèi)孔

II類(lèi)孔

I類(lèi)孔

II類(lèi)孔

鉚釘

BL2或BL3

120

185

155

-

-

構件

Q235鋼

-

-

-

450

365

Q345鋼

-

-

-

565

460

Q390鋼

-

-

-

590

480

注：1．屬于下列情況者為I類(lèi)孔：

1）在裝配好的構件上按設計孔徑鉆成的孔；

2）在單個(gè)零件和構件上按設計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，然后在裝配好的構件上再擴鉆至設計孔徑的孔。

2．在單個(gè)零件上一次沖成或不用鉆模鉆成設計孔徑的孔屬于II類(lèi)孔。

計算下列情況的結構構件或連接時(shí)，上述強度設計值應乘以相應的折減系數：

1．單面連接的單角鋼

1）按軸心受力計算強度和連接0.85；

2）按軸心受壓計算穩定性

等邊角鋼0.6＋0.0015δ，但不大于1.0：

短邊相連的不等邊角鋼0.5＋0.0025δ，但不大于1.0；

長(cháng)邊相連的不等邊角鋼0.70；

幾為長(cháng)細比，對中間無(wú)連接的單角鋼壓桿，應按最小回轉半徑計算，當δ＜20時(shí)，取δ＝20；

2．無(wú)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鉚釘連接0.90；

4．沉頭和半沉頭鉚釘連接0.80。

注：當幾種情況同時(shí)存在時(shí)，其折減系數應連乘。

鋼材和鋼鑄件的物理性能指標見(jiàn)表2-82。

鋼材和鋼鑄件的物理性能指標  表2-82

彈性模量E

（N/mm2）

剪變模量G

（N/mm2）

線(xiàn)膨脹系數α

（以每℃計）

質(zhì)量密度ρ

（kg/m3）

206×103

79×103

12×10-6

7850

吊車(chē)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(guò)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(lèi)別

撓度允許值

[νT]

[νQ]

1

吊車(chē)梁和吊車(chē)桁架（按自重和起重量最大的一臺吊車(chē)計算撓度）

（1）手動(dòng)吊車(chē)和單梁吊車(chē)（含懸掛吊車(chē)）

（2）輕級工作制橋式吊車(chē)

（3）中級工作制橋式吊車(chē)

（4）重級工作制橋式吊車(chē)

l/500

l/800

l/1000

l/1200

 

2

手動(dòng)或電動(dòng)葫蘆的軌道梁

l/400

 

3

有重軌（重量等于或大于38kg/m）軌道的工作平臺梁

有輕軌（重量等于或大于24kg/m）軌道的工作平臺梁

l/600

l/400

 

4

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）

（2）抹灰頂棚的次梁

（3）除（1）、（2）款外的其他梁（包括樓梯梁）

（4）屋蓋檁條

支承無(wú)積灰的瓦楞鐵和石棉瓦屋面者

支承壓型金屬板  有積灰的瓦楞鐵和石棉瓦等屋面者

支承其他屋面材料者

（5）平臺板

l/400

l/250

l/250

l/150

l/200

l/200

l/150

l/500

l/350

l/300

5

墻架構件（風(fēng)荷載不考慮陣風(fēng)系數）

（1）支柱

（2）抗風(fēng)桁架（作為連續支柱的支承時(shí)）

（3）砌體墻的橫梁（水平方向）

（4）支承壓型金屬板、瓦楞鐵和石棉瓦墻面的橫梁（水平方向）

（5）帶有玻璃窗的橫梁（豎直和水平方向）

l/200

l/400

l/1000

l/300

l/200

l/200

注：1．l為受彎構件的跨度（對懸臂梁和伸臂梁為懸伸長(cháng)度的2倍）。

2．[νT]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；

[νQ]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(fēng)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(guò)下列數值。

1．無(wú)橋式吊車(chē)的單層框架的柱頂位移H/150

2．有橋式吊車(chē)的單層框架的柱頂位移H/400

3．多層框架的柱頂位移H/500

4．多層框架的層間相對位移h/400

H為自基礎頂面至柱頂的總高度；h為層高。

注：1．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(wú)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(cháng)度見(jiàn)表2-84。

桁架弦桿和單系腹桿的計算長(cháng)度l0  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

l

l

0.8l

2

在桁架平面外

l1

l

l

3

斜平面

-

l

0.9l

注：1．l為構件的幾何長(cháng)度（節點(diǎn)中心間距離）；l1為桁架弦桿側向支承點(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(wú)節點(diǎn)板的腹桿計算長(cháng)度在任意平面內均取其等于幾何長(cháng)度（鋼管結構除外）。

受拉構件的允許長(cháng)細比見(jiàn)表2-85。受壓構件的允許長(cháng)細比見(jiàn)表2-86。

受拉構件的允許長(cháng)細比  表2-85

項次

構件名稱(chēng)

承受靜力荷載或間接承受動(dòng)力荷載的結構

直接承受動(dòng)力荷載和結構

一般建筑結構

有重級工作制吊車(chē)的廠(chǎng)房

1

桁架的桿件

350

250

250

2

吊車(chē)梁或吊車(chē)桁架以下的柱間支撐

300

200

-

3

其他拉桿、支撐、系桿等（張緊的圓鋼除外）

400

350

-

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(cháng)細比。

2．在直接或間接承受動(dòng)力荷載的結構中，單角鋼受拉構件長(cháng)細比的計算方法與表2-86注2相同。

3．中、重級工作制吊車(chē)桁架下弦桿的長(cháng)細比不宜超過(guò)200。

4．在設有夾鉗或剛性料耙等硬鉤吊車(chē)的廠(chǎng)房中，支撐（表中第2項除外）的長(cháng)細比不宜超過(guò)300。

5．受拉構件在永久荷載與風(fēng)荷載組合作用下受壓時(shí)，其長(cháng)細比不宜超過(guò)250。

6．跨度等于或大于60m的桁架，其受拉弦桿和腹桿的長(cháng)細比不宜超過(guò)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）。

受壓構件的允許長(cháng)細比  表2-86

項次

構件名稱(chēng)

允許長(cháng)細比

1

柱、桁架和天窗架中的桿件

150

柱的綴條、吊車(chē)梁或吊車(chē)桁架以下的柱間支撐

2

支撐（吊車(chē)梁或吊車(chē)桁架以下的柱間支撐除外）

200

用以減少受壓構件長(cháng)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%時(shí)，允許長(cháng)細比值可取為200。

2．計算單角鋼受壓構件的長(cháng)細比時(shí)，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(cháng)細比時(shí)，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(cháng)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(dòng)力荷載）或120（直接承受動(dòng)力荷載）。

單層廠(chǎng)房階形柱計算長(cháng)度的折減系數見(jiàn)表2-87。

單層廠(chǎng)房階形柱計算長(cháng)度的折減系數  表2-87

廠(chǎng)房類(lèi)型

折減

系數

單跨或多跨

縱向溫度區段內一個(gè)柱列的柱子數

屋面情況

廠(chǎng)房?jì)蓚仁欠裼型ㄩL(cháng)的屋蓋縱向水平支撐

單跨

等于或少于6個(gè)

-

-

0.9

多于6個(gè)

非大型混凝土屋面板的屋面

無(wú)縱向水平支撐

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面

無(wú)縱向水平支撐

有縱向水平支撐

0.7

大型混凝土屋面板的屋面

-

注：有橫梁的露天結構（如落錘車(chē)間等），其折減系數可采用0.9。

摩擦型高強度螺栓中摩擦面抗滑移系數見(jiàn)表2-88。一個(gè)高強度螺栓的預拉力見(jiàn)表2-89。

摩擦面的抗滑移系數μ  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）

0.45

0.50

0.50

噴砂（丸）后涂無(wú)機富鋅漆

0.35

0.40

0.40

噴砂（丸）后生赤銹

0.45

0.50

0.50

鋼絲刷清除浮銹或未經(jīng)處理的干凈軋制表面

0.30

0.35

0.40

 

一個(gè)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(chēng)直徑（mm）

M16

M20

M22

M24

M27

M30

8.8級

80

125

150

175

230

280

10.9級

100

155

190

225

290

355

螺栓或鉚釘的允許距離見(jiàn)表2-90。

螺栓或鉚釘的最大、最小允許距離  表2-90

名稱(chēng)

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

外排（垂直內力方向或順內力方向）

8d0或12t

3d0

中間排

垂直內力方向

16d0或24t

順內力方向

構件受壓力

12d0或18t

構件受拉力

16d0或24t

沿對角線(xiàn)方向

-

中心至構件邊緣距離

順內力方向

4d0或8t

2d0

垂直內力方向

剪切邊或手工氣割邊

1.5d0

軋制邊、自動(dòng)氣割或鋸割邊

高強度螺栓

其他螺栓或鉚釘

1.2d0

注：1．d0為螺栓或鉚釘的孔徑，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）相連的螺栓或鉚釘的最大間距，可按中間排的數值采用。



文章來(lái)源：千萬(wàn)間


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