鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算用表，沒錯(cuò)！就是你常用的那些表!
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(hào)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《碳素結(jié)構(gòu)鋼》GB/T 700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(hào)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(duì)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(zhǎng)率、屈服強(qiáng)度和硫、磷含量的合格保證，對(duì)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(duì)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-20℃時(shí)，Q235鋼和Q345鋼應(yīng)具有0℃C沖擊韌性的合格保證；對(duì)Q390鋼和Q420鋼應(yīng)具有-20℃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(duì)Q235鋼和Q345鋼應(yīng)具有-20℃沖擊韌性的合格保證；對(duì)Q390鋼和Q420鋼應(yīng)具有-40℃沖擊韌性的合格保證。
對(duì)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(duì)Q235鋼和Q345鋼應(yīng)具有0℃沖擊韌性的合格保證；對(duì)Q390鋼和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(guó)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2-77采用。鋼鑄件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)按表2-78采用。連接的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)按表2-79至表2-81采用。
鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（N/mm2）
鋼材 | 抗拉、抗壓和抗彎f | 抗剪 fv | 端面承壓（刨平頂緊） fce | |
牌號(hào) | 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(jì)算點(diǎn)的鋼材厚度，對(duì)軸心受力構(gòu)件系指截面中較厚板件的厚度。
鋼鑄件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（N/mm2）
鋼號(hào) | 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(qiáng)度設(shè)計(jì)值（N/mm2）
焊接方法和焊條型號(hào) | 構(gòu)件鋼材 | 對(duì)接焊縫 | 角焊縫 | ||||
牌號(hào) | 厚度或直徑 （mm） | 抗壓 fcw | 焊縫質(zhì)量為下列等級(jí)時(shí)，抗拉ftw | 抗剪 | 抗拉、抗壓和抗剪 | ||
一級(jí)、二級(jí) | 三級(jí) | 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(yīng)保證其熔敷金屬的力學(xué)性能不低于現(xiàn)行國(guó)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)量等級(jí)應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)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(duì)接焊縫，不宜用超聲波探傷確定焊縫質(zhì)量等級(jí)；
3．對(duì)接焊縫抗彎受壓區(qū)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值取fcw，抗彎受拉區(qū)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值取ftw。
螺栓連接的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（N/mm2）
承壓型連接高強(qiáng)度螺栓 | 普通螺栓 | 錨栓 | 承壓型連接 高強(qiáng)度螺栓 | ||||||||
C級(jí)螺栓 | A級(jí)、B級(jí)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(jí)、4.8級(jí) | 170 | 140 | - | - | - | - | - | - | - | - |
5.6級(jí) | - | - | - | 210 | 190 | - | - | - | - | - | |
8.8級(jí) | - | - | - | 400 | 320 | - | - | - | - | - | |
錨栓 | Q235鋼 | - | - | - | - | - | - | 140 | - | - | - |
Q345鋼 | - | - | - | - | - | - | 180 | - | - | - | |
承壓型連接高強(qiáng)度螺栓 | 8.8級(jí) | - | - | - | - | - | - | 400 | 250 | - | |
10.9級(jí) | - | - | - | - | - | - | - | 500 | 310 | - | |
構(gòu)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(jí)螺栓用于d≤24mm和l≤10d或l≤150mm（按較小值）的螺栓；B級(jí)螺栓用于d＞24mm或l＞10d或l＞150mm（按較小值）的螺栓。d為公稱直徑，l為螺桿公稱長(zhǎng)度；
2．A、B級(jí)螺栓孔的精度和孔壁表面粗糙度，C級(jí)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(guó)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。
鉚釘連接的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（N/mm2）
鉚釘鋼號(hào)和構(gòu)件 鋼材牌號(hào) | 抗拉（釘頭拉脫） | 抗剪fvT | 承壓fcT | |||
ftT | I類孔 | II類孔 | I類孔 | II類孔 | ||
鉚釘 | BL2或BL3 | 120 | 185 | 155 | - | - |
構(gòu)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
1）按軸心受力計(jì)算強(qiáng)度和連接0.85；
2）按軸心受壓計(jì)算穩(wěn)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(zhǎng)邊相連的不等邊角鋼0.70；
幾為長(zhǎng)細(xì)比，對(duì)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)δ＜20時(shí)，取δ＝20；
2．無墊板的單面施焊對(duì)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(dāng)幾種情況同時(shí)存在時(shí)，其折減系數(shù)應(yīng)連乘。
鋼材和鋼鑄件的物理性能指標(biāo)
彈性模量E （N/mm2） | 剪變模量G （N/mm2） | 線膨脹系數(shù)α （以每℃計(jì)） | 質(zhì)量密度ρ （kg/m3） |
206×103 | 79×103 | 12×10-6 | 7850 |
吊車梁、樓蓋梁、屋蓋梁、工作平臺(tái)梁以及墻架構(gòu)件的撓度不宜超過表2-83所列的容許值。
受彎構(gòu)件撓度允許值
項(xiàng)次 | 構(gòu)件類別 | 撓度允許值 | |
[νT] | [νQ] | ||
1 | 吊車梁和吊車桁架（按自重和起重量最大的一臺(tái)吊車計(jì)算撓度） （1）手動(dòng)吊車和單梁吊車（含懸掛吊車） （2）輕級(jí)工作制橋式吊車 （3）中級(jí)工作制橋式吊車 （4）重級(jí)工作制橋式吊車 | 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(tái)梁 有輕軌（重量等于或大于24kg/m）軌道的工作平臺(tái)梁 | l/600 l/400 | |
4 | 樓（屋）蓋梁或桁架，工作平臺(tái)梁（第3項(xiàng)除外）和平臺(tái)板 （1）主梁或銜架（包括設(shè)有懸掛起重設(shè)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(tái)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(gòu)件（風(fēng)荷載不考慮陣風(fēng)系數(shù)） （1）支柱 （2）抗風(fēng)桁架（作為連續(xù)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(gòu)件的跨度（對(duì)懸臂梁和伸臂梁為懸伸長(zhǎng)度的2倍）。
2．[νT]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；
[νQ]為可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的撓度允許值。
框架結(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(duì)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/150
2．有橋式吊車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(duì)位移h/400
H為自基礎(chǔ)頂面至柱頂?shù)目偢叨?；h為層高。
桁架弦桿和單系腹桿的計(jì)算長(zhǎng)度l0
項(xiàng)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(nèi) | 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(gòu)件的幾何長(zhǎng)度（節(jié)點(diǎn)中心間距離）；l1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面腹桿。
3．無節(jié)點(diǎn)板的腹桿計(jì)算長(zhǎng)度在任意平面內(nèi)均取其等于幾何長(zhǎng)度（鋼管結(jié)構(gòu)除外）。
受拉構(gòu)件的允許長(zhǎng)細(xì)比
項(xiàng)次 | 構(gòu)件名稱 | 承受靜力荷載或間接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu) | 直接承受動(dòng)力荷載和結(jié)構(gòu) | |
一般建筑結(jié)構(gòu) | 有重級(jí)工作制吊車的廠房 | |||
1 | 桁架的桿件 | 350 | 250 | 250 |
2 | 吊車梁或吊車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(jié)構(gòu)中，可僅計(jì)算受拉構(gòu)件在豎向平面內(nèi)的長(zhǎng)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(zhǎng)細(xì)比的計(jì)算方法與表2-86注2相同。
3．中、重級(jí)工作制吊車桁架下弦桿的長(zhǎng)細(xì)比不宜超過200。
4．在設(shè)有夾鉗或剛性料耙等硬鉤吊車的廠房中，支撐（表中第2項(xiàng)除外）的長(zhǎng)細(xì)比不宜超過300。
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(zhǎng)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(zhǎng)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）。
受壓構(gòu)件的允許長(zhǎng)細(xì)比
項(xiàng)次 | 構(gòu)件名稱 | 允許長(zhǎng)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(gòu)件長(zhǎng)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(zhǎng)細(xì)比值可取為200。
2．計(jì)算單角鋼受壓構(gòu)件的長(zhǎng)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(zhǎng)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60m的桁架，其受壓弦桿和端壓桿的允許長(zhǎng)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）。
單層廠房階形柱計(jì)算長(zhǎng)度的折減系數(shù)
廠房類型 | 折減 系數(shù) | |||
單跨或多跨 | 縱向溫度區(qū)段內(nèi)一個(gè)柱列的柱子數(shù) | 屋面情況 | 廠房?jī)蓚?cè)是否有通長(zhǎng)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(jié)構(gòu)（如落錘車間等），其折減系數(shù)可采用0.9。
摩擦面的抗滑移系數(shù)μ
在連接處構(gòu)件接觸面的處理方法 | 構(gòu)件的鋼號(hào) | ||
Q235鋼 | Q345鋼、Q390鋼 | Q420鋼 | |
噴砂（丸） | 0.45 | 0.50 | 0.50 |
噴砂（丸）后涂無機(jī)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(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力P（kN）
螺栓的性能等級(jí) | 螺栓公稱直徑（mm） | |||||
M16 | M20 | M22 | M24 | M27 | M30 | |
8.8級(jí) | 80 | 125 | 150 | 175 | 230 | 280 |
10.9級(jí) | 100 | 155 | 190 | 225 | 290 | 355 |
螺栓或鉚釘?shù)淖畲蟆⒆钚≡试S距離
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 | 外排（垂直內(nèi)力方向或順內(nèi)力方向） | 8d0或12t | 3d0 | |||
中間排 | 垂直內(nèi)力方向 | 16d0或24t | ||||
順內(nèi)力方向 | 構(gòu)件受壓力 | 12d0或18t | ||||
構(gòu)件受拉力 | 16d0或24t | |||||
沿對(duì)角線方向 | - | |||||
中心至構(gòu)件邊緣距離 | 順內(nèi)力方向 | 4d0或8t | 2d0 | |||
垂直內(nèi)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(qiáng)度螺栓 | |||||
其他螺栓或鉚釘 | 1.2d0 | |||||
注：1．d0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(gòu)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。
