钢结构构件计算

钢结构计算公式在建筑和工程领域，钢结构因其高强度、轻质、施工便捷等优点而被广泛应用。

要设计和建造安全可靠的钢结构，准确的计算公式是至关重要的。

接下来，让我们一起深入了解一些常见的钢结构计算公式。

首先，我们来谈谈钢结构的受力分析。

在钢结构中，最常见的受力形式包括拉力、压力、剪力和弯矩。

对于承受拉力或压力的构件，其强度计算公式为：σ ＝ N ／ A ，其中σ表示应力，N 表示拉力或压力，A 表示构件的横截面积。

这个公式可以帮助我们判断构件在受力时是否会发生破坏。

当钢结构构件受到剪力时，我们需要用到剪力计算公式：τ ＝ V ／A ，其中τ表示剪应力，V 表示剪力，A 表示受剪面积。

通过这个公式，可以评估构件在剪力作用下的安全性。

弯矩是钢结构中另一个重要的受力形式。

对于受弯构件，我们通常使用抗弯强度计算公式：σ ＝ M ／ W ，其中 M 表示弯矩，W 表示截面抵抗矩。

这个公式可以帮助我们确定构件在弯曲时的承载能力。

接下来，让我们看看钢结构的稳定性计算。

钢结构的稳定性对于结构的安全至关重要。

对于受压构件，我们需要考虑其稳定性，常用的欧拉公式为：Pcr ＝π²E I ／（μL)² ，其中 Pcr 表示临界压力，E 表示弹性模量，I 表示截面惯性矩，μ表示长度系数，L 表示构件的计算长度。

在钢结构的连接设计中，也有一系列的计算公式。

例如，对于螺栓连接，我们需要计算螺栓所承受的剪力和拉力，以确定所需螺栓的数量和规格。

螺栓的抗剪承载力计算公式为：Nv ＝nvπd²fvb ／ 4 ，其中nv 表示受剪面数量，d 表示螺栓直径，fvb 表示螺栓的抗剪强度。

对于焊接连接，焊缝的强度计算也是必不可少的。

例如，对接焊缝的抗拉强度计算公式为：σ ＝ N ／lwδ ，其中 lw 表示焊缝长度，δ 表示焊缝厚度。

钢结构的变形计算也是设计中需要考虑的重要因素。

例如，梁的挠度计算公式为：f ＝ 5ql⁴／（384EI) ，其中 q 表示均布荷载，l 表示梁的跨度。

钢结构轴心受力构件计算3.1 轴心受力构件概述在钢结构中，轴心受力构件的应用十分广泛，如桁架、塔架和网架、网壳等杆件体系。

这类结构的节点通常假设为铰接，当无节间荷载作用时，杆件只受轴向力（轴向拉力或轴向压力）的作用，称为轴心受力构件（轴心受拉构件或轴心受压构件）。

图3-1所示为轴心受力构件在工程上应用的一些实例。

图3-1 轴心受力构件在工程中的应用（a）桁架；（b）塔架；（c）网架轴心受力构件常用的截面形式可分为实腹式和格构式两大类。

（1）实腹式构件制作简单，与其他构件的连接也比较方便，常用的截面形式很多，可直接选用轧制型钢截面，如圆钢、钢管、角钢、工字钢、H 型钢、T 型钢等[图3-2（a）]；也可选用由型钢或钢板组成的组合截面[图3-2（b）]；在轻型结构中则可采用冷弯薄壁型钢截面[图3-2（c）]。

以上这些截面中，截面紧凑（如圆钢）或对两主轴刚度相差悬殊者（如单槽钢、工字钢），一般适用于轴心受拉构件，而受压构件通常采用较为开展、组成板件宽而薄的截面。

（2）格构式构件[图3-2（d）]容易使压杆实现两主轴方向的稳定性。

这种构件的刚度大、抗扭性好，用料较省。

格构式截面一般由两个或多个型钢肢件组成，肢件之间采用缀条或缀板连成整体，缀条和缀板统称为缀材。

图3-2 轴心受力杆件的截面形式（a）轧制型钢截面；（b）焊接实腹式组合截面；（c）冷弯薄壁型钢截面；（d）格构式截面3.2 轴心受力构件的强度及刚度轴心受拉构件的设计除根据结构用途、构件受力大小和材料供应情况选用合理的截面形式外，还要对所选截面进行强度和刚度验算。

强度要求就是使构件截面上的最大正应力不超过钢材的强度设计值，刚度要求就是使构件的长细比不超过容许长细比。

轴心受压构件在设计时，除使所选截面满足强度和刚度要求外，还应使其满足构件整体稳定性和局部稳定性的要求。

整体稳定性要求是使构件在设计荷载作用下不致发生屈曲而丧失承载能力；局部稳定性要求一般是使组成构件的板件宽厚比不超过规定限值，以保证板件不会屈曲，或者使格构式构件的分肢不发生屈曲。

钢结构工程量计算方法及规则钢结构油漆面积是按照钢材实际展开面积计算序号钢材类别截面面积计算公式代号说明1、圆钢、圆盘条、钢丝F=0.785 4d2 d-外径2、方钢F=a2 a-边宽3、圆角方钢F=a2-0.858 4r2 a-边宽,r-圆角半径4、六角钢F=0.866a2=2.598s2 a-对边距离s-边宽5、八角钢F=0.828 4a2=4.828 4s26、等边角钢F=d(2b-d)+0.214 6(r2-2r)钢结构工程量计算方法及规则金属结构工程(一)钢屋架、钢网架(1)按设计图示尺寸以钢材重量计算，不扣除孔眼、切边、切肢的重量，焊条、铆钉、螺栓等重量不另增加。

(2)不规则或多边形钢板，以其外接规则矩形面积计算。

(3)钢网架应区分球形结点、钢板结点等连接形式。

(4)计量单位为t。

(二)钢托架，钢桁架(1)按设计图示尺寸以钢材重量计算。

不扣除孔眼、切边、切肢的重量，焊条、铆钉、螺栓等重量不另增加。

(2)不规则或多边形钢板，以其外接矩形面积计算。

(3)计量单位为t。

(三)钢柱、钢梁(1)按设计图示尺寸以钢材重量计算。

不扣除孔眼、切边、切肢的重量，焊条、铆钉、螺栓等重量不另增加。

不规则或多边形钢板，以其外接矩形面积计算。

具体包括实腹柱、空腹柱、钢管柱、钢梁及钢吊车梁等。

计量单位为t。

(2)依附在钢柱上的牛腿等并入钢柱工程量内。

(3)钢管柱上的节点板、加强环、内衬管、牛腿等并入钢管柱工程量内。

(4)设计规定设置钢制动梁、钢制动桁架、车挡时，其工程量应并入钢吊车梁内。

(四)压型钢板楼板，墙板压型钢板楼板:按设计图示尺寸以铺设水平投影面积计算，柱、垛以及0.3m2以内孔洞面积不扣除。

计量单位为m2。

压型钢板墙板:按设计图示尺寸以铺挂面积计算。

0.3m2以内孔洞面积不扣除，包角、包边、窗台泛水等面积不另计算。

计量单位为m2。

压型钢板楼板浇筑钢筋混凝土，混凝土和钢筋按混凝土及钢筋混凝土中的有关规定计算。

钢结构构件的强度计算计算应力种类构件受力情况计算公式符号意义法向应力剪应力轴心受拉在一个主平面内受弯曲受压（或受拉）并在一个主平面内受弯曲或与此相当的偏心受压及偏心受拉受斜弯曲受压（或受拉）并受斜弯曲或与此相当的偏心受压及偏心受拉受弯曲N≤[ σ]AM≤ [ σw ]WN±M≤ [ σ] 或[ σw]A WMxMy≤ [ σw]Wx WyN±(Mx My )1≤A Wx Wy C[ σ] 或 [ σw]QS mτmax=≤C T[τ]I mN、M 、Q——验算截面的计算轴向力、弯距和剪力；A ——验算截面的计算面积，受拉构件为净截面面积，受压构件为毛截面面积，；W、W x、W y——验算截面处对主轴的计算截面抵抗矩；验算受拉翼缘为净截面抵抗矩；验算受压翼缘为毛截面抵抗矩。

为简化计算，均可按照毛截面的重心轴计算。

S m——中性轴以上的毛截面对中性轴的静矩。

δ——验算截面处腹板厚度。

I m——毛截面惯性矩，估算铆接板的净惯性矩时，可近似地取其毛截面惯性矩的 0.85 倍。

σ——验算截面处按净截面计算的法向应力。

τmax、τ——验算截面的最大剪应力和实际剪应力。

[ σ]、[ σw] 、[ τ] ——钢材的容许轴向应力、容许弯曲应力和容许剪应力，按附录三采用。

C——斜弯曲作用下容许应力增大系数，按规范采用。

C T——剪应力分布不均匀时容许应力增大系数，按规范采用。

--卸料平台计算书，由 [20-和[12.5 槽钢相互焊接而成，为确保平台安全性和稳定性，在平台内部采用 [10 槽钢连接，平台面满铺胶合板，在卸料平台朝外三面采用安全栏杆，最外一面有活动安全门。

并用保险钢丝绳悬挂于钢牛腿上，确保整个平台的安全。

二、悬挑钢卸料平台受力计算计算依据《建筑施工高处作业安全技术规范》（1）次梁计算 [12.5 槽钢①荷载计算 :[12.5 自重120 N/m铺板400× 1=400 N/m施工活荷载1500×1=1500 N/m总计Q=2020 N/m②弯矩计算 M=QL2/8=2020 ×32/8=2273N?m ③次梁弯曲强度f=M/WN=2273 ×103/62.1×103=36.6N/mm2④[12.5 槽钢设计强度 f′ =215N/mm2〉 f=36.6N/mm2故[12.5 槽钢强度符合要求。

钢结构计算书一、构件受力类别轴心受拉构件强度计算。

二、强度验算：1．轴心受拉构件的强度，可按下式计算：式中：N──轴心拉力或轴心压力，取N=132.00(kN)；A n──净截面面积，取A n=8300.00(mm2)；轴心受拉构件的强度σ=N/A n=132.00×103/8300.00=15.904(N/mm2)；f──钢材的抗拉强度设计值，取f=215.00(N/mm2)；由于轴心受拉构件强度σ= 15.904N/mm2≤承载力设计值f=215.00 N/mm2,故满足要求！2．摩擦型高强螺栓连接处的强度，按下式计算，取最大值：式中：N──轴心拉力或轴心压力，取N=132.00(kN)；A n──净截面面积，取A n=8300.00(mm2)；A──构件的毛截面面积，取A=8300.00(mm2)；f──钢材的抗拉强度设计值，取f=215.00(N/mm2)；n──在节点或拼接处，构件一端连接的高强螺栓数目，取n=8；n1──所计算截面(最处列螺栓处)上高强螺栓数目；取n1=10。

σ=(1-0.5×10/8)×132.00×103/8300.00=5.964(N/mm2)；式中：N──轴心拉力或轴心压力，取N=132.00(kN)；A──构件的毛截面面积，取A=8300.00(mm2)；σ=N/A=132.00×103/8300.00=15.904(N/mm2)；由于轴心受拉构件强度σ= 15.904N/mm2≤承载力设计值f=215.00 N/mm2,故满足要求！3、受拉构件的长细比，可按下式计算：l──构件的计算长度,取l=3000.00 mm；i──构件的回转半径,取i=182.00 mm；λ──构件的长细比, λ= l/i= 3000.00/182.00 =16.484；[λ]──构件的允许长细比,取[λ]= 150.00 ；构件的长细比λ= 16.484 ≤[λ] = 150.00，满足要求；。

常见的钢结构计算公式钢结构是一种使用钢材构筑的建筑结构，具有高强度、刚度和耐久性。

在进行钢结构设计时，一般需要运用一系列的计算公式和方法，以确保结构的安全性和稳定性。

下面将介绍一些常见的钢结构计算公式。

1.弹性极限计算公式：在静力设计中，钢材的弹性极限可以通过以下公式计算：Fy = Ag × fy其中，Fy为弹性极限力；Ag为截面的毛面积；fy为材料的屈服点。

2.构件稳定性计算公式：钢结构构件在承受压力时会发生稳定性问题，所以需要计算其稳定性能。

常用的公式有：Pu = Fcr × Ag其中，Pu为构件的压力力；Fcr为构件的临界强度；Ag为构件的截面积。

3.弯曲计算公式：钢结构常常承受弯曲力，采用以下公式计算弯曲强度：Mcr = π² × E × I / L²其中，Mcr为构件的临界弯矩；E为弹性模量；I为截面的抵抗矩；L为构件的长度。

4.疲劳强度计算公式：钢结构在长期使用过程中可能出现疲劳破坏，需要计算其疲劳强度。

一般采用以下公式：S=K×Fs×Fc×Fi×S′其中，S为构件的疲劳强度；K为系数；Fs为构件的应力范围；Fc为理论疲劳强度调整系数；Fi为不同种类的载荷影响系数；S′为基本疲劳强度。

5.刚度计算公式：刚度是钢结构抵抗外力和变形的能力，可以通过以下公式计算：k=(4×E×I)/L其中，k为构件的刚度；E为弹性模量；I为截面的抵抗矩；L为构件的长度。

6.连接的计算公式：钢结构的连接通常通过螺栓、焊接等方式实现。

连接的承载能力可以通过以下公式计算：Rn=φ×An×Fv其中，Rn为连接的承载能力；φ为安全系数；An为焊接或螺栓连接的有效截面积；Fv为连接的剪切力。

这些是钢结构设计中一些常见的计算公式，但实际计算中还应考虑不同情景和特点，以及遵从相关的设计规范和标准。

钢结构受弯构件计算4.1 梁的类型和应用钢梁在建筑结构中应用广泛，主要用于承受横向荷载。

在工业和民用建筑中，最常见的是楼盖梁、墙架梁、工作平台梁、起重机梁、檩条等。

钢梁按制作方法的不同，可分为型钢梁和组合梁两大类，如图4-1所示。

型钢梁又可分为热轧型钢梁和冷弯薄壁型钢梁。

前者常用工字钢、槽钢、H 型钢制成，如图4-1（a）、（b）、（c）所示，应用比较广泛，成本比较低廉。

其中，H 型钢截面最为合理，其翼缘内外边缘平行，与其他构件连接方便。

当荷载较小、跨度不大时可用冷弯薄壁C 型钢[图4-1（d）、（e）]或Z型钢[图4-1（f）]，可以有效节约钢材，如用作屋面檩条或墙面墙梁。

受到尺寸和规格的限制，当荷载或跨度较大时，型钢梁往往不能满足承载力或刚度的要求，这时需要用组合梁。

最常见的是用三块钢板焊接而成的H 形截面组合梁[图4-1（g）]，俗称焊接H 型钢，其构造简单，加工方便。

当所需翼缘板较厚时，可采用双层翼缘板组合梁[图4-1（h）]。

荷载很大而截面高度受到限制或对抗扭刚度要求较高时，可采用箱形截面梁[图4-1（i）]。

当梁要承受动力荷载时，由于对疲劳性能要求较高，需要采用高强度螺栓连接的H 形截面梁[图4-1（j）]。

混凝土适用于受压，钢材适用于受拉，钢与混凝土组合梁[图4-1（k）]可以充分发挥两种材料的优势，经济效果较明显。

图4-1 梁的截面形式（a）工字钢；（b）槽钢；（c）H 型钢；（d），（e）C型钢；（f）Z型钢；（g）H 形截面组合梁；（h）双层翼缘板组合梁；（i）箱形截面梁；（j）高强度螺栓连接的H 形截面梁；（k）钢与混凝土组合梁为了更好地发挥材料的性能，钢材可以做成截面沿梁长度方向变化的变截面梁。

常用的有楔形梁，这种梁仅改变腹板高度，而翼缘的厚度、宽度及腹板的厚度均不改变。

因其加工方便，经济性能较好，目前已经广泛用于轻型门式刚架房屋中。

简支梁可以在支座附近降低截面高度，除节约材料外，还可以节省净空，已广泛应用于大跨度起重机梁中，另外，还可以做成改变翼缘板的宽度或厚度的变截面梁。

2-5 钢结构计算2-5-1 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/T 700和《低合金高强度结构钢》GB/T 1591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。