钢结构的一些计算方法及公式

1-1框架柱的截面尺寸确定方法

(1)现浇框架柱的混凝土强度等级，当抗震等级为一级时，不得低于C30;抗震等级为二至四级及非抗震设计时，不低于C20,设防烈度8 度时不宜大于C70,9度时不宜大于C60。

(2)框架柱截面尺寸，可根据柱支承的楼层面积计算由竖向荷载产生的轴力设计值`N V(荷载分项系数可取1.25),按下列公式估算柱截面积`A O`,然后再确定柱边长。

1)仪有风荷载作用或无地震作用组合时

N=(10.5~1. 1)N V (5-15)

A C^≥`(N)/(F C)~ (5-16)

2)有水平地震作用组合时

N=Z`N V^ (5-17)

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Z为增大系数，框架结构外柱取1.3,不等跨内柱取1.25,等跨内柱取1.2;框剪结构外柱取1.1~1.2,内桩取1.0.有地震作用组合时柱所需截面面积为‘A C^≥`(N)/(M NF C)~ (5-18)

其中^F C^为混凝土轴心抗压强度设计值，MN为柱轴压比限值

当不能满足公式(5-16)、(5-18)时，应增大柱截面或提高混凝土强度等级。

(3)柱截耐尺寸：非抗震设计时，不宜小于250MM,抗震设计时，不宜小于300MM;圆柱截面直径不宜小于350MM;柱剪跨比宜大于2; 柱截面高宽比不宜大于3。

框架柱剪跨比可按下式计算：A=M/(V`H O`) (5-19)

式中A——框架柱的剪跨比。反弯点位于柱高中部的框架柱，可取柱净高与2倍柱截面

有效高度之比值；

M-柱端截面组合的弯矩计算值，可取上、下端的较大值；

V-柱端截面与组台弯矩计算值对应的组合剪力计算值；

H O^——计算方向上截面有效高度。

(4)柱的剪跨比宜大于2,以避免产生剪切破坏。在设计中，楼梯间、设备层等部位难以避免短柱时，除应验算柱的受剪承载力以外，还应采取措施提高其延性和抗剪能力

(5)框架柱截面尺寸应满足抗剪(即剪压比)要求。矩形截面柱应符合下列要求；无地震组合时

N C^≤`0.25B CF CBH O (5-20)

N C^≤(1)/(R RE)~(0.2)`B CF CBH O` (5-21)

N C^≤(1)/(R RE)(0. 15)`B CF CBH O (5-22)

式中`v C`——框架柱的剪力设计值；

F C`——混凝土轴心抗压强度设计值；

B、`H O`——柱截面宽度和截面有效高度；

R RE`----承载力抗震调整系数为085;

B C` ——当≤C50时，`B C`取1 . 0;C80时，`B C^取0 . 8;

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C50～C80之间时，取其内插值。

如果不满足公式(5-20)至(5-22)时，应增大柱截面或提高混凝土强度等级。

(6)高层建筑的框架-剪力墙结构和框架，核心筒结构的框架柱截面，是由轴压比确定。多、高层建筑的纯框架结构柱截面，在水平地震作用下或风荷载作用下是由所需位移限值的侧向刚度确定。框架结构中剪跨比不大于2的柱，有的剪压比可能起控制作用.

1-2钢结构计算

1-2-1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

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厚板件的厚度。

钢铸件的强度设计值(N/mm²)表2-78

焊缝的强度设计值(N/mm²)表2-79

注：1.自动焊和半自动焊所采用的焊丝和焊剂，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/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f.",抗弯受拉区强度设计值取f”。

螺栓连接的强度设计值(N/mm²) 表2-80

注：1.A级螺栓用于d≤24mm和l≤10d或/≤150mm(按较小值)的螺栓；B级螺栓用于

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