钢结构是用钢材料制成的结构，是主要的建筑结构类型之一。结构主要由型钢、钢板制成的钢梁、钢柱、钢桁架等构件组成。由于其自重轻、施工简单，广泛应用于大型工厂、场馆、超高层建筑等领域。
为了保证承重结构的承载能力，防止在一定条件下发生脆性破坏，应根据结构的重要性、荷载特点、结构形式、应力状态、连接方式、钢材厚度、工作环境等综合考虑，选择合适的钢材等级和材料性能。
承重结构用钢材应采用Q235钢、Q345钢、Q390钢、Q420钢，其质量应符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T700和《低合金高强度结构钢》GB/T 1591的规定。当采用其他等级钢材时，还应符合相应标准的规定和要求。Q235钢应采用镇静钢或半镇静钢。
对于需要进行疲劳校核的焊接结构的钢材，应具有室温冲击韧性的合格保证。当结构工作温度≤0℃、高于-20℃时，Q235钢、Q345钢应具有0℃冲击韧性的合格保证；Q390钢、Q420钢应具有-20℃冲击韧性的合格保证。当结构工作温度≤-20℃时，Q235钢、Q345钢应具有-20℃冲击韧性的合格保证；Q390钢、Q420钢应具有-40℃冲击韧性的合格保证。
对于需进行疲劳校核的非焊接结构，钢材还应具有室温冲击韧性的合格保证。当结构工作温度等于或低于-20℃时，Q235钢和Q345钢应具有0℃冲击韧性的合格保证；Q390钢和Q420钢应具有-20℃冲击韧性的合格保证。
焊接承重结构中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（材料强度标准值除以抗力分项系数）应按钢材的厚度或直径按表1采用钢结构梁计算公式，铸钢件的强度设计值应按表2采用，连接的强度设计值应按表3至表5采用。
1.钢材设计强度值(N/mm2)表1
注：表中厚度均为计算点处钢筋厚度，对于轴心受力构件，为截面中较厚板的厚度。
2.铸钢件设计强度值(N/mm2)表2
3.焊缝强度设计值(N/mm2)表3
笔记：
1.自动焊、半自动焊所采用的焊丝和焊剂应保证熔敷金属的力学性能不低于现行国家标准《碳钢埋弧焊用焊剂》GB/T 5293和《低合金钢埋弧焊用焊剂》GB/T 12470的有关规定；
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。对于厚度小于8mm的对接焊缝，不宜采用超声波检测来确定焊缝质量等级；
3、弯曲压缩区对接焊缝的强度设计值为fcw，弯曲拉伸区对接焊缝的强度设计值为ftw。
4 螺栓连接设计强度值(N/mm2) 表4
笔记：
1、d≤24mm且l≤10d或l≤150mm（取较小者）的螺栓采用A级螺栓；d＞24mm或l＞10d或l＞150mm（取较小者）的螺栓采用B级螺栓。d为螺钉的公称直径，l为螺钉的公称长度；
2、A、B级螺栓孔的精度、表面粗糙度、C级螺栓孔的允许偏差、表面粗糙度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。
5 铆钉连接设计强度值(N/mm2) 表5
笔记：
1. 下列情况视为 I 类孔：
1）根据设计直径在组装部件上钻孔；
2）根据设计的孔径，使用钻孔夹具在各个零件、部件上钻孔；
3) 先在单个零件上钻或打一个较小的孔，然后在组装部件上将孔扩大至设计直径。
2.在单个零件上一次性打出的孔或不使用夹具钻至设计直径的孔属于II类孔。
计算下列情况的结构构件或连接时，应在以上强度设计值上乘以相应的折减系数：
1.单角钢单边连接
1）按轴向力0.85计算强度与连接；
2）基于轴向压缩计算稳定性
等边角钢0.6±0.0015δ，但不大于1.0：
短边连接的不等边角钢：0.5±0.0025δ，但不大于1.0；
长边0.70连接的不等边角钢；
中间无连接的单角钢压杆的长细比δ=20。
2.无垫板单面对接焊缝：0.85；
3、施工条件较差的高空安装焊缝、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，应将其折减系数相乘。
6.钢及钢铸件物理性能指标表6
吊车梁、楼面梁、屋面梁、工作平台梁及墙体框架构件的挠度不应超过表7所列的允许值。
7.受弯构件挠度允许值表7
笔记：
1. l 为弯曲构件的跨度（对于悬臂梁和伸臂梁，为悬伸长度的两倍）。
2.[νT]为全部荷载标准值引起的挠度允许值（如有拱起，应减去拱起部分）；[νQ]为可变荷载标准值引起的挠度允许值。
框架结构水平位移允许值：在标准风荷载值作用下，框架柱顶水平位移及层间相对位移不宜超过下列值：
1.无桥式起重机的单层框架柱顶位移H/150
2. 带桥式起重机H/400的单层框架柱顶位移
3.多层框架柱顶位移H/500
4.多层框架层间相对位移h/400
H为从基础顶部到柱顶的总高度；h为楼板高度。
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。对无墙体的多层框架结构，层间相对位移可适当放宽。
2、轻型框架结构的柱顶水平位移、层间位移可适当放宽。
8 桁架弦杆及单个腹杆计算长度l0 表8
笔记：
1. l为杆件几何长度（节点中心间距离）；l1为桁架弦杆侧向支撑点间距离。
2.斜平面是指与桁架平面呈斜交的平面，适用于构件截面两主轴不在桁架平面内的单角钢腹杆构件和双角钢截面腹杆构件。
3.无节点板的腹杆计算长度等于其在任一平面内的几何长度（钢管结构除外）。
9.表9：受拉构件的允许长细比
笔记：
1. 承受静荷载的结构，可仅计算垂直平面内受拉构件的长细比。
2. 承受直接或间接动荷载的结构中，单角受拉构件的长细比计算方法与表10注2相同。
3.中、重型起重吊车桁架下弦杆的长细比不宜大于200。
4、装有夹具或刚性料耙等硬钩起重机的厂房内，支撑的长细比（表中第2项除外）不宜大于300。
5.受拉构件在永久荷载和风荷载联合作用下受到压缩时，其长细比不宜大于250。
6、跨度大于或等于60m的桁架，其受拉弦杆和腹杆的长细比不宜超过300（承受静荷载或间接承受动荷载）或250（直接承受动荷载）。
10.表10：受压构件允许长细比
笔记：
1.桁架（含空间桁架）的受压腹板，当其内力小于或等于其承载力的 50% 时，允许长细比可取 200。
2.计算单根角钢受压构件的长细比时，应采用角钢的最小回转半径，但计算横杆平面外的长细比时，可采用平行于角钢肢边轴线的回转半径。
3.跨度大于或等于60m的桁架，其受压弦杆及端部受压构件的允许长细比宜取100，其他受压腹杆构件的允许长细比可取150（承受静荷载或间接承受动荷载）或120（直接承受动荷载）。
11. 单层厂房阶梯柱计算长度折减系数表11
注：对于有横梁的露天结构（如落锤车间等），折减系数可取 0.9。
摩擦型高强螺栓中摩擦面抗滑移系数如表12所示。高强螺栓的预拉力如表13所示。
12 摩擦表面抗滑移系数μ 表12
13 高强度螺栓预紧力P(kN) 表13
14 螺栓或铆钉的最大和最小允许距离表14
笔记：
1、d0为螺栓或铆钉的孔径，t为较薄外板的厚度。
2、钢板边缘与刚性构件（如角钢、槽钢等）连接的螺栓或铆钉的最大间距，可按中间排数值计算。
钢结构计算分析解决方案
以下以STAAD.Pro为核心的钢结构计算分析软件组成的四种结构解决方案可以帮助您进行全面的钢结构工程计算，免除手工计算的复杂性，提高工作效率。
该结构解决方案是从结构计算、基础设计、节点设计到布置图、详图和材料清单的全生命周期解决方案。
1.上部结构设计分析
STAAD.Pro是一款功能全面、功能齐全的有限元分析设计软件，它包括熟悉的操作界面、可视化工具和国际通用的设计规范等。同时，该软件还可以分析和验证各种不同的载荷，如动态和静态分析、地基分析、风荷载、地震荷载、移动荷载等，适用于塔式建筑、电缆管道、工厂、桥梁、体育场馆、海洋工程等多种行业的结构分析与设计。
从功能应用上看，其具有以下特点：
1、能对复杂、异形结构（包括一些板壳单元）进行计算分析；
2、可计算杆件内力（弯矩、轴力）、各节点内力、基础反力、板单位应力等；
3、可按照不同国家的检验标准进行验证，包括：中国、美国、英国、印度、加拿大等主要国家的标准。
2. 3D建模与详细绘制
Prostructure是一款全新的3D建模和详图设计软件钢结构梁计算公式，分为钢结构Prosteel和混凝土Proconcrete两个模块，可以帮助结构工程师、详图设计师和制造商轻松创建混凝土和钢结构的3D模型。
它具有以下特点：
1、基于Autocad或Microstation平台，无需更换现有平台，操作更简单；
2、STAAD计算出来的模型可以直接导入Prostructure中生成相应的布置图、节点图等，更加方便生成详图和材料清单，提高工作效率；
3、操作灵活，能建造各种异型钢结构；
3.基本设计分析
Foundation 是一个综合的基础设计程序，可以构建复杂或简单的基础模型，包括特定于工厂设施的模型，也可以用于大型结构的设计或使用参数化向导进行设计。
一些具体特点如下：
1、可以进行独立基础、联合基础、筏板基础等常见基础的设计，也可以进行压力容器、热交换器等设备基础的设计；
2、生成基础布置图、配筋图，并导出CAD文件；
3、它不仅仅是一款设计软件，还可以比较不同基础方案的经济效益；
4、可与STAAD.Pro集成，简化工作流程，也可以独立使用。
4.节点设计分析
RAM Connection 是一款钢结构连接设计应用程序，可为几乎所有类型的节点连接提供全面的分析和设计，包括复杂的抗震规范设计。通过与 3D 软件和详图模型的集成以及程序定制功能实现工作流程优化。
该软件的优点如下：
1.3D可视化节点设计模式，更加直观；
2、可设计节点处螺栓的尺寸、尺寸及布置方式，焊缝的尺寸及长度，肋板的尺寸等；
3、可按照中国、美国、英国的节点及规范进行节点设计；
4、可生成节点明细（导出为CAD格式）并按规范生成相应报告（导出为Word格式）。
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