钢结构计算二

2-5钢结构构计算2-5-1钢钢钢结构计计算用用表为保证承重结构构构的承载载能力力和防止止在一一定条件件下出出现脆性性破坏坏，应根根据结结构的重重要性性、荷载载特征征、结构构形式式、应力力状态态、连接接方法法、钢材材厚度度和工作作环境境等因素素综合合考虑，选选用用合适的的钢材材牌号和和材性性。承重结构的钢材材材宜采用Q235钢、Q345钢、Q390钢和Q420钢，其质质量量应分别别符合合现行国国家标标准《碳碳素结结构钢》GB/TT700和《低合合金金高强度度结构构钢》GB/TT15991的规定。当当当采用其其他牌牌号的钢钢材时时，尚应应符合合相应有有关标标准的规规定和和要求。对对Q235钢宜选用用镇镇静钢或或半镇镇静钢。承重结构的钢材材材应具有有抗拉拉强度、伸伸长长率、屈屈服强强度和硫硫、磷磷含量的的合格格保证，对对焊焊接结构构尚应应具有碳碳含量量的合格格保证证。焊接承重结构以以以及重要要的非非焊接承承重结结构的钢钢材还还应具有有冷弯弯试验的的合格格保证。对于需要验算疲疲疲劳的焊焊接结结构的钢钢材，应应具有常常温冲冲击韧性性的合合格保证证。当当结构工工作温温度等于于或低低于0℃但高于-20℃时，Q235钢和Q345钢应具有0℃C冲击韧性性的的合格保保证；；对Q390钢和Q420钢应具有-20℃冲击韧性性的的合格保保证。当当结构工工作温温度等于于或低低于-20℃时，对Q235钢和Q345钢应具有-20℃冲击韧性性的的合格保保证；；对Q390钢和Q420钢应具有-40℃冲击韧性性的的合格保保证。对于需要验算疲疲疲劳的非非焊接接结构的的钢材材亦应具具有常常温冲击击韧性性的合格格保证证，当结结构工工作温度度等于于或低于-20℃时，对Q235钢和Q345钢应具有0℃冲击韧性性的的合格保保证；；对Q390钢和Q420钢应具有-20℃冲击韧性性的的合格保保证。当焊接承重结构构构为防止止钢材材的层状状撕裂裂而采用Z向钢时，其其其材质应应符合合现行国国家标标准《厚厚度方方向性能能钢板板》GB/TT53113的规定。钢材的强度设计计计值（材材料强强度的标标准值值除以抗抗力分分项系数数），应应根据钢钢材厚厚度或直直径按按表2-77采用。钢钢铸铸件的强强度设设计值应应按表表2-78采用。连连接接的强度度设计计值应按按表2-79至表2-81采用。钢材的强度设计计计值（N/mmm2）表2-777钢材抗拉、抗压和抗抗抗弯f抗剪fv端面承压（刨平平平顶紧）fce牌号厚度或直径（mmmm）Q235钢≤16215125325＞16~40205120＞40~60200115＞60~10000190110Q345钢≤16310180400＞16~35295170＞35~50265155＞50~10000250145Q390钢≤16350205415＞16~35335190＞35~50315180＞50~10000295170Q420钢≤16380220440＞16~35360210＞35~50340195＞50~10000325185注：表中厚度系系系指计算算点的的钢材厚厚度，对对轴心受受力构构件系指指截面面中较厚厚板件件的厚度度。钢铸件的强度设设设计值（N/mmm2）表2-788钢号抗拉、抗压和抗抗抗弯f抗剪fv端面承压（刨平平平顶紧）fceZG200-4440015590260ZG230-44450180105290ZG270-55500210120325ZG310-55570240140370焊缝的强度设计计计值（N/mmm2）表2-799焊接方法和焊条条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焊缝质量为下列列列等级时时，抗抗拉ftw抗剪抗拉、抗压和抗抗抗剪一级、二级三级fvwffw自动焊、半自动动动焊和E43型焊条的的手手工焊Q235钢≤16215215185125160＞16~40205205175120＞40~60200200170115＞60~10000190190160110自动焊、半自动动动焊和E50型焊条的的手手工焊Q345钢≤16310310265180200＞16~35295295250170＞35~50265265225155＞50~10000250250210145自动焊、半自动动动焊和E55型焊条的的手手工焊Q390钢≤16350350300205220＞16~35335335285190＞35~50315315270180＞50~10000295295250180自动焊、半自动动动焊和E55型焊条的的手手工焊Q420钢≤16380380320220220＞16~35360360305210＞35~50340340290195＞50~10000325325275185注：1．自动焊焊和半半自动焊焊所采用用的焊焊丝和焊焊剂，应应保证其其熔敷敷金属的的力学学性能不不低于于现行国国家标标准《碳碳素钢钢埋弧焊焊用焊焊剂》GB/TT52993和《低合合金金钢埋弧弧焊用用焊剂》GB/TT1244700中相关的的规规定；2．焊缝质量等等等级应符合合现现行国家家标准准《钢结结构工工程施工工质量量验收规规范》GB5500205的规定。其其其中厚度度小于于8mm钢材的对对接接焊缝，不不宜宜用超声声波探探伤确定定焊缝缝质量等等级；；3．对接焊缝抗抗抗弯受压区区强强度设计计值取取fcw，抗弯受受拉拉区强度度设计计值取ftw。螺栓连接的强度度度设计值值（N/mmm2）表2-800承压型连接高强强强度螺栓栓普通螺栓锚栓承压型连接高强度螺栓C级螺栓A级、B级螺栓栓抗拉抗剪承压抗拉抗剪承压抗拉抗拉抗剪承压ftbfvbfcbftbfvbfcbftaftbfvbfcb普通螺栓4.6级、4...8级170140--------5.6级---210190-----8.8级---400320-----锚栓Q235钢------140---Q345钢------180---承压型连接高强强强度螺栓栓8.8级------400250-10.9级-------500310-构件QZ35钢--305--405---470Q345钢--385--510---590Q390钢--400--530---615Q420钢--425--560---655注：1．A级螺螺栓用于d≤224mm和l≤10d或l≤150mmm（按较小小值值）的螺螺栓；；B级螺栓用用于于d＞24mm或l＞10d或l＞150mmm（按较小小值值）的螺螺栓。d为公称直直径，l为螺杆公公称长度；；2．A、B级螺螺栓孔的精度度度和孔壁表表面面粗糙度度，C级螺栓孔孔的的允许偏偏差和和孔壁表表面粗粗糙度，均均应应符合现现行国国家标准准《钢钢结构工工程施施工质量量验收收规范》GB5500205的要求。铆钉连接的强度度度设计值值（N/mmm2）表2-811铆钉钢号和构件件件钢材牌号抗拉（钉头拉脱脱脱）抗剪fvT承压fcTftTI类孔II类孔I类孔II类孔铆钉BL2或BL333120185155--构件Q235钢---450365Q345钢---565460Q390钢---590480注：1．属于下下列情情况者为为I类孔：1）在装配好的的的构件上按按设设计孔径径钻成成的孔；；2）在单个零件件件和构件上上按按设计孔孔径分分别用钻钻模钻钻成的孔孔；3）在单个零件件件上先钻成成或或冲成较较小的的孔径，然然后后在装配配好的的构件上上再扩扩钻至设设计孔孔径的孔孔。2．在单个零件件件上一次冲冲成成或不用用钻模模钻成设设计孔孔径的孔孔属于于II类孔。计算下列情况的的的结构构构件或或连接时时，上上述强度度设计计值应乘乘以相相应的折折减系系数：1．单面连接的的的单角钢1）按轴心受力力力计算强度度和和连接0.85；2）按轴心受压压压计算稳定定性性等边角钢0.666＋0.000115δ，但不大大于1.0：短边相连的不等等等边角钢0.5＋0.000225δ，但不大大于1.0；长边相连的不等等等边角钢0.70；几为长细比，对对对中间无无连接接的单角角钢压压杆，应应按最最小回转转半径径计算，当当δ＜20时，取δ＝20；2．无垫板的单单单面施焊对对接接焊缝0.85；3．施工条件较较较差的高空空安安装焊缝缝和铆铆钉连接0.90；4．沉头和半沉沉沉头铆钉连连接接0.80。注：当几种情况况况同时存存在时时，其折折减系系数应连连乘。钢材和钢铸件的的的物理性性能指指标见表2-82。钢材和钢铸件的的的物理性性能指指标表2-822弹性模量E（N/mm2）剪变模量G（N/mm2）线膨胀系数α（以每℃计）质量密度ρ（kg/m3）206×1033379×10312×10-6667850吊车梁、楼盖梁梁梁、屋盖盖梁、工工作平台台梁以以及墙架架构件件的挠度度不宜宜超过表2-83所列的容容许许值。受弯构件挠度允允允许值表2-833项次构件类别挠度允许值[νT][νQ]1吊车梁和吊车桁桁桁架（按按自重重和起重重量最最大的一一台吊吊车计算算挠度度）（1）手动吊车车和和单梁吊车车车（含悬悬挂吊吊车）（2）轻级工作作制制桥式吊车车车（3）中级工作作制制桥式吊车车车（4）重级工作作制制桥式吊车车车l/500l/800l/1000l/12002手动或电动葫芦芦芦的轨道道梁l/4003有重轨（重量等等等于或大大于38kgg//m）轨道的的工工作平台台梁有轻轨（重量等等等于或大大于24kgg//m）轨道的的工工作平台台梁l/600l/4004楼（屋）盖梁或或或桁架，工工作作平台梁梁（第第3项除外）和和和平台板板（1）主梁或衔衔架架（包括设设设有悬挂挂起重重设备的的梁和和桁架）（2）抹灰顶棚棚的的次梁（3）除（1）、（2）款外的的其其他梁（包包括括楼梯梁梁）（4）屋盖檩条条支承无积灰的瓦瓦瓦楞铁和和石棉棉瓦屋面面者支承压型金属板板板有积灰的的瓦瓦楞铁和和石棉棉瓦等屋屋面者者支承其他屋面材材材料者（5）平台板l/400l/250l/250l/150l/200l/200l/150l/500l/350l/3005墙架构件（风荷荷荷载不考考虑阵阵风系数数）（1）支柱（2）抗风桁架架（作作为连续续支柱的的支承承时）（3）砌体墙的的横横梁（水平平平方向）（4）支承压型型金金属板、瓦瓦瓦楞铁和和石棉棉瓦墙面面的横横梁（水水平方方向）（5）带有玻璃璃窗窗的横梁（竖竖直和水平方方向）l/200l/400l/1000l/300l/200l/200注：1．l为受受弯构件的跨跨跨度（对悬悬臂臂梁和伸伸臂梁梁为悬伸伸长度度的2倍）。2．[νT]为为全部荷载标标标准值产生生的的挠度（如如有有起拱应应减去去拱度）允允许许值；[νQ]为可变变荷载标标准值值产生的的挠度度允许值值。框架结构的水平平平位移允允许值值：在风风荷载载标准值值作用用下框架架柱顶顶水平位位移和和层间相相对位位移不宜宜超过过下列数数值。1．无桥式吊车车车的单层框框架架的柱顶顶位移移H/155002．有桥式吊车车车的单层框框架架的柱顶顶位移移H/400003．多层框架的的的柱顶位移移H/500004．多层框架的的的层间相对对位位移h/40000H为自基础顶面面面至柱顶的的总总高度；h为层高。注：1．对室内内装修修要求较较高的民民用建建筑多层层框架架结构，层层间间相对位位移宜宜适当减减小。无无墙壁的的多层层框架结结构，层层间相对对位移移可适当当放宽宽。2．对轻型框架架架结构的柱柱顶顶水平位位移和和层间位位移均均可适当当放宽宽。桁架弦杆和单系系系腹杆的的计算算长度见见表2-84。桁架弦杆和单系系系腹杆的的计算算长度l0表2-844项次弯曲方向弦杆腹杆支座斜杆和支座座座竖杆其他腹杆1在桁架平面内ll0.8l2在桁架平面外l1ll3斜平面-l0.9l注：1．l为构构件的几何长长长度（节点点中中心间距距离）；；l1为桁架弦弦杆杆侧向支支承点点之间的的距离离。2．斜平面系指指指与桁架平平面面斜交的的平面面，适用用于构构件截面面两主主轴均不不在桁桁架平面面内的的单角钢钢腹杆杆和双角角钢十十字形截截面腹腹杆。3．无节点板的的的腹杆计算算长长度在任任意平平面内均均取其其等于几几何长长度（钢钢管结结构除外外）。受拉构件的允许许许长细比比见表表2-85。受压构构件件的允许许长细细比见表2-86。受拉构件的允许许许长细比表2-855项次构件名称承受静力荷载或或或间接承承受动动力荷载载的结结构直接承受动力荷荷荷载和结结构一般建筑结构有重级工作制吊吊吊车的厂厂房1桁架的杆件3502502502吊车梁或吊车桁桁桁架以下下的柱柱间支撑撑300200-3其他拉杆、支撑撑撑、系杆杆等（张张紧的圆圆钢除除外）400350-注：1．承受静静力荷荷载的结结构中，可可仅仅计算受受拉构构件在竖竖向平平面内的的长细细比。2．在直接或间间间接承受动动力力荷载的的结构构中，单单角钢钢受拉构构件长长细比的的计算算方法与与表2-86注2相同。3．中、重级工工工作制吊车车桁桁架下弦弦杆的的长细比比不宜宜超过200。4．在设有夹钳钳钳或刚性料料耙耙等硬钩钩吊车车的厂房房中，支支撑（表表中第第2项除外）的的的长细比比不宜宜超过300。5．受拉构件在在在永久荷载载与与风荷载载组合合作用下下受压压时，其其长细细比不宜宜超过过250。6．跨度等于或或或大于60m的桁架，其其其受拉弦弦杆和和腹杆的的长细细比不宜宜超过过300（承受静静力力荷载或或间接接承受动动力荷荷载）或250（直接承承受受动力荷荷载）。受压构件的允许许许长细比表2-866项次构件名称允许长细比1柱、桁架和天窗窗窗架中的的杆件件150柱的缀条、吊车车车梁或吊吊车桁桁架以下下的柱柱间支撑撑2支撑（吊车梁或或或吊车桁桁架以以下的柱柱间支支撑除外外）200用以减少受压构构构件长细细比的的杆件注：1．桁架（包包括括空间桁架架架）的受受压腹腹杆，当当其内内力等于于或小小于承载载能力力的50%时，允许许长长细比值值可取取为200。2．计算单角钢钢钢受压构件件的的长细比比时，应应采用角角钢的的最小回回转半半径，但但在计计算交叉叉杆件件平面外外的长长细比时时，可可采用与与角钢钢肢边平平行轴轴的回转转半径径。3．跨度等于或或或大于60m的桁架，其其其受压弦弦杆和和端压杆杆的允允许长细细比值值宜取为100，其他受受压压腹杆可可取为为150（承受静静力力荷载或或间接接承受动动力荷荷载）或120（直接承承受受动力荷荷载）。单层厂房阶形柱柱柱计算长长度的的折减系系数见见表2-87。单层厂房阶形柱柱柱计算长长度的的折减系系数表2-877厂房类型折减系数单跨或多跨纵向温度区段内内内一个柱柱列的的柱子数数屋面情况厂房两侧是否有有有通长的的屋盖盖纵向水水平支支撑单跨等于或少于6个个个--0.9多于6个非大型混凝土屋屋屋面板的的屋面面无纵向水平支撑撑撑有纵向水平支撑撑撑0.8大型混凝土屋面面面板的屋屋面-多跨-非大型混凝土屋屋屋面板的的屋面面无纵向水平支撑撑撑有纵向水平支撑撑撑0.7大型混凝土屋面面面板的屋屋面-注：有横梁的露露露天结构构（如如落锤车车间等等），其其折减减系数可可采用用0.9。摩擦型高强度螺螺螺栓中摩摩擦面面抗滑移移系数数见表2-88。一个高高强强度螺栓栓的预预拉力见见表2-89。摩擦面的抗滑移移移系数μ表2-888在连接处构件接接接触面的的处理理方法构件的钢号Q235钢Q345钢、QQQ390钢Q420钢喷砂（丸）0.450.500.50喷砂（丸）后涂涂涂无机富富锌漆漆0.350.400.40喷砂（丸）后生生生赤锈0.450.500.50钢丝刷清除浮锈锈锈或未经经处理理的干净净轧制制表面0.300.350.40一个高强度螺栓栓栓的预拉拉力P（kN）表2-899螺栓的性能等级级级螺栓公称直径（mm）M16M20M22M24M27M308.8级8012515017523028010.9级100155190225290355螺栓或铆钉的允允允许距离离见表表2-90。螺栓或铆钉的最最最大、最最小允允许距离表2-900名称位置和方向最大允许距离（取两者的较小小小值）最小允许距离中心间距外排（垂直内力力力方向或或顺内内力方向向）8d0或12tt3d0中间排垂直内力方向16d0或2444t顺内力方向构件受压力12d0或1888t构件受拉力16d0或2444t沿对角线方向-中心至构件边缘缘缘距离顺内力方向4d0或8t2d0垂直内力方向剪切边或手工气气气割边1.5d0轧制边、自动气气气割或锯锯割边边高强度螺栓其他螺栓或铆钉钉钉1.2d0注：1．d0为为螺栓或铆钉钉钉的孔径，t为外层较较薄薄板件的的厚度度。2．钢板边缘与与与刚性构件件（如如角钢、槽槽钢钢等）相相连的的螺栓或或铆钉钉的最大大间距距，可按按中间间排的数数值采采用。常见型钢及其组组组合截面面的回回转半径径的近近似值见见表2-91。常见型钢及其组组组合截面面的回回转半径径的近近似值表表2-911圆形钢管规格及及及截面特特征见见表2-92。圆形钢管规格及及及截面特特征表表表2-922直径外径D（mm）壁厚t（mm）截面面积（cm2）理论重量（kg/m）外表面积（m2/m）截面特征I（cm4）W（cm3）i（cm）Ik（cm4）Z0（cm）（mm）（in）401½483.54.893.840.151502573.55.884.620.17921.147.421.9042.272.85603.56.214.880.18824.888.302.0049.773.00702½75.73.88.566.640.23755.1614.592.54110.323.78764.09.057.100.23958.8115.482.55117.623.805.011.158.750.23970.6218.592.52141.253.8080388.54.010.628.340.27894.9921.442.99189.974.43894.010.688.400.28096.6821.733.01193.364.455.013.209.240.280116.7926.242.98233.584.4510041084.013.0710.300.339176.9532.773.68353.915.406.019.2315.090.339250.9040.463.61501.815.401144.013.8210.850.358209.3536.733.89418.705.7012551334.016.2112.730.418339.5350.764.56675.056.656.023.9418.790.418483.7272.744.50967.436.651404.519.1615.400.410440.1262.874.79880.247.0015061594.521.8417.150.500652.2782.055.461304.54447.956.028.8422.640.500845.19106.315.421690.38887.951654.522.6917.810.518731.2188.635.681462.41118.2520082196.940.1531.520.6882278.7444208.107.534557.599910.959.059.3846.610.6883279.1333299.467.436558.255510.95250102738.066.6852.280.8585851.7333428.709.3711702.444613.6511.090.6271.090.8587782.5666570.159.2715565.111113.65300123258.079.6762.541.02110013.9994616.2411.2120027.888116.2513.0124.42100.031.02115531.7778955.8011.0431063.555716.25注：I——毛截截截面惯性性矩；；W——毛截面抵抵抗抗矩；i——回转半径径；；Ik——抗扭惯性性矩矩；Z0——截面重心心到到边缘距距离。2-5-2钢钢钢结构计计算公公式1．构件的强度度度和稳定性性计计算公式式（表表2-93）强度和稳定性计计计算表表2-9332．连接计算公公公式（表2-94）连接计算公式表2-9442-5-3钢钢钢管结构构计算算1．适用于不直直直接承受动动力力荷载，在在节节点处直直接焊焊接的钢钢管桁桁架结构构。钢管外径与壁厚厚厚之比，不不应应超过100（）。轴心心受受压方管管或矩矩形管的的最大大外缘尺尺寸与与壁厚之之比，不不应超40。2．钢管节点的的的构造应符符合合下列要要求：：（1）主管外径径应应大于支管管管外径，主主管管壁厚不不应小小于支管管壁厚厚。在支支管与与主管连连接处处不得将将支管管穿入主主管内内。（2）主管和支支管管或两支管管管轴线之之间的的夹角θi不宜小于30°。（3）支管与主主管管的连接节节节点处，应应尽尽可能避避免偏偏心。（4）支管与主主管管的连接焊焊焊缝，应应