2023年钢结构基本知识共20页.pdf
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1、 1 第一部分 钢结构型材常用公式(g ngsh)及数值 1,常用(ch n y n)面积计算公式 F-面积 P-半周长 L-圆周(yu nzh u)长度 R-外接圆的半径 r-内切圆的半径 l-弧长 名称 计算公式 正方形 边长-a,F=a2,对角线-d,a=0.7071d=F1/2,d=1.4142a=1.4142F1/2 长方形 长-b 宽-a,对角线-d,F=ab=a(d2-a2)1/2=b(d2-b2)1/2,d=(a2+b2)1/2,a=(d2-b2)1/2=F/b,b=(d2-a2)1/2=F/a 平行四边形 长-b 高-h F=bh,h=F/b,b=F/h 三角形 底长-b,高
2、-h,三边长分别为 abc,F=bh/2=b(a2-(a2+b2-c2)/2b)2)1/2 P=(a+b+c)/2 则 F=(P(P-a)(P-b)(P-c)1/2 梯形 上底-a 下底-b 高-h F=(a+b)h/2;h=2F/(a+b),a=2F/h-b,b=2F/h-a 正六角形 边长-a,R-外圆半径,r-高,F=2.5981a2=2.5981R2=3.4641r2 R=a=1.1547r,r=0.86603a=0.86603R 圆 直径-d,半径-r.F=r2=3.1416r2=0.7854d2 L=2r=6.2832r=3.1416d,r=L/(2)=0.15915L=0.564
3、19F1/2 d=L/=0.31831L=1.1284F1/2 椭圆 最长径距-a,最短径距-b F=ab=3.1416ab 周长的近似值:2P=(2(a2+b2)1/2 比较精确的值:2P=(1.5(a+b)-(ab)1/2)扇形 内弧-a,外弧-l,半径-r,F=rl/2=0.0087266ar2 l=2F/r=0.017453ar r=2F/l=57.296l/a,a=180l/(r)=57.296l/r 弓形 外弧-l,半径-r.高-h,弦长-c.F=(r l-c(r-h)/2,r=(c2+4h2)/(8h)圆环 内圆半径-r,外圆半径-R,内圆直径-d,外圆直径-D,S=R-r F=
4、(R2-r2)=3.1416(R2-r2)=0.7854(D2-d2)=3.1416(D-S)S=3.1416(d+S)S S=R-r=(D-d)/2 环式扇形 内圆半径-r,外圆半径-R,内圆直径-d,外圆直径-D,内圆弧长-a F=a(R2-r2)/360=0.008727a(R2-r2)=a(D2-d2)/(4*360)=0.002182a(D2-d2)2 2,常用(ch n y n)体积及表面积计算公式 表面积-S 体积(t j)-V 侧面积-M 名称 计算公式 正立方体 边长-a,S=6a2,V=a3 长方体 长-b 宽-a,高h,S=2(ab+ah+bh),V=abh 圆柱 直径-
5、d,半径-r,高-h M=2rh=dh V=r2 h=d2 h/4,空心圆柱(管)内圆半径-r1,外圆半径-r,内圆直径-d,外圆直径-D,内圆弧长-a M=2h(r+r1),V=h(r2-r12)斜底截圆柱 半径-r,长高-h,短高-h1 M=r(h+h1),V=r2(h+h1)/2 正六角柱 边长-a,h-高,S=5.1962a2+6ah V=2.5981a2h 正方角锥台 顶面边长-a,底面边长-b,h-高,斜面高-h1 S=a2+b2+2(a+b)h1 V=(a2+b2+ab)h/3 球 半径-r,直径-d S=4r2=d2,V=4r3/3=d3/6 圆锥 底面圆半径-r,锥体直径-l
6、,高-h M=rl=r(r2+h2)1/2 V=r2 h/3 截头椭圆 底面圆半径-r,顶圆半径-r1,锥体斜面长-l,高-h M=l(r+r1)V=h(r2+r12+r1r)/3 3,常用型材理论质量(zh li ng)(重量)计算公式 m-质量 F-断面积 L-长度-密度(比重),钢材一般取 7.85 钢材断面积的计算公式 项目 钢材类别 计算公式 代号说明 1 方钢 F=a2 2 圆角方钢 F=a2 0.8584 r2 a边宽,r圆角半径 3 钢板,扁钢,带钢 F=a 4 圆角扁钢 F=a-0.8584 r2 a宽度,厚度 r圆角半径 5 圆钢,钢丝,圆盘条 F=0.7854d2 d-外
7、径 6 六角钢 F=0.866a2=2.598s2 a-对边距离,s-边宽 7 八角钢 F=0.8284a2=4.8284s2 3 钢管 F=3.1416(D-)D-外径-壁厚 9 等边角钢 F=d(2b-d)+0.2146(r2-2r12)d边厚,B长边宽,b-短边宽,r-内面圆角半径,r1-端边圆角半径 10 不等边角钢 F=d(B+b-d)+0.2146(r2-2r12)11 工字钢 F=hd+2t(b-d)+0.8584(r2-r12)h高度,b腿宽,d腰后 t平均腿厚,r-内面圆角半径,r1-边端圆角半径 12 槽钢 F=hd+2t(b-d)+0.4292(r2-r12)4,常用(c
8、h n y n)材料的密度 材料名称 密度(g/cm 3)铸钢 7.8 钢材 7.85 低碳钢(含碳 0.1%)7.85 中碳钢(含碳 0.4%)7.82 高碳钢(含碳 1%)7.81 高速钢(含钨 9%)8.3 高速钢(含钨 18%)8.7 不锈钢(1Cr18Ni9)7.93 不锈钢(1Cr13)7.75 不锈钢(1Cr17)7.70 第二(d r)部分 碳素结构钢的化学成分及力学(机械)性能 一,碳素结构钢的化学成分(GB 700-88)牌号 等级 化学成分(%)脱氧方法 碳 锰 硅 硫 磷 Q195-0.060.12 0.250.50 0.30 0.050 0.045 F,b,Z Q21
9、5 A 0.090.15 0.250.55 0.30 0.050 0.045 F,b,Z B 0.090.15 0.250.55 0.30 0.045 0.045 F,b,Z Q235 A 0.140.22 0.300.65 0.30 0.050 0.045 F,b,Z B 0.120.20 0.300.70 0.30 0.045 0.045 F,b,Z C 0.18 0.350.80 0.30 0.040 0.040 ZTZ D 0.17 0.350.80 0.30 0.035 0.035 ZTZ Q255 A 0.180.28 0.400.70 0.30 0.050 0.045 F,b,Z
10、 B 0.180.28 0.400.70 0.30 0.045 0.045 F,b,Z 4 Q275-0.280.38 0.500.80 0.35 0.050 0.045 b,Z 注:1,Q235 A,B 级沸腾钢的锰含量(h nli ng)上限为 0.60%;沸腾钢的硅含量0.07%,半镇静钢的硅含量(hnling)0.17%,镇静钢的硅含量(hnling)下限为0.12%;钢中铬,镍,铜残余含量分别0.30%,经需方同意,A级钢的铜含量可0.35%;砷残余含量0.080%;氧气转炉钢的氮含量0.008%。2,D 级钢应含有足够的形成细晶粒结构的元素。例如钢中酸溶铝的含量0.015%,或全铝
11、含量0.020%.3,在保证钢材力学性能符合 GB 700-88 规定情况下,各牌号 A级钢的碳,硅,锰含量和各牌号其他等级钢碳,锰含量下限可以不作为交货条件。二,碳素结构钢的力学性能(GB 700-88)拉伸试验 牌号 屈服点(MPa)抗拉强度(MPa)伸长率5(%)钢材厚度(直径)(mm)钢材厚度(直径)(mm)16 1640 4060 60100 100150 150 16 1640 4060 60100 100150 150 Q195(195)(185)-315430 33 32-Q215 215 205 195 185 175 165 335450 31 30 29 28 27 26
12、 Q235 235 225 215 205 195 185 375500 26 25 24 23 22 21 Q255 255 245 235 225 215 205 410550 24 23 22 21 20 19 Q275 275 265 255 245 235 225 490630 20 19 18 17 16 15(续)冲击试验 牌号 等级 温度()V 形冲击功(纵向)(J)Q195-Q215 A-B 20 27 Q235 A-B 20 27 C 0 27 D-20 27 Q255 A-B 20 27 Q275-(续)冷弯试验(试样宽度 B=2a)1800 牌号 试样方向 钢材厚度(直
13、径)a(mm)60 60100 100200 弯心直径 d Q195 纵 0-横 0.5a-Q215 纵 0.5a 1.5a 2a 横 1a 2a 2.5a Q235 纵 1a 2a 2.5a 横 1.5a 2.5a 3a Q255-2a 3a 3.5a 5 Q275-3a 4a 4.5a 注:1,Q195 钢的屈服强度点仅供参考,不作为交货(ji o hu)条件。2,各牌号 A 级钢的冷弯试验,在需方有要求时才进行。当冷弯试验合格时,抗拉强度上限可不作为(zu w i)交货条件。3,各牌号 B 级沸腾钢轧制钢材(g ngc i)的厚度(直径)一般25mm.三,新旧标准钢牌号对照 新标准(GB
14、700-88)牌号 旧标准(GB700-79)牌号 Q195 不分等级,化学成分和力学性能(抗拉强度,伸长率和冷弯)均须保证,但轧制薄板和盘条之类产品,力学性能的保证项目,根据产品特点和使用要求,可在有关标准中另行规定。1 号钢 Q195 的化学成分与本标准 1 号钢的乙类钢 B1 同,力学性能(抗拉强度,伸长率和冷弯)与甲类钢 A1同(A1 的冷弯试验是附加保证条件)。1 号钢没有特类钢。Q215 A 级;B 级(做常温冲击试验,V 形缺口)A2 C2(续)Q235 A 级(不做冲击试验);B 级(做常温冲击试验,V 形缺口)C 级(作为重要焊接结构用)D 级(作为重要焊接结构用)A3(附加
15、保证常温冲击试验,U 形缺口)C3(附加保证常温或-20 冲击试验,U形缺口)Q255 A 级 B 级(做常温冲击试验,V 形缺口)A4 C4(附加保证冲击试验,U 形缺口)Q275 不分等级,化学成分和力学性能均须保证 C5 第三部分 低合金结构钢 一,低合金钢的化学成分 牌号 化学成分(%)碳 锰 硅 钒 钛 铌 铜 磷 09MnV 0.12 0.801.20 0.200.55 0.040.12-0045 09MnNb 0.12 0.801.20 0.200.55-0.0150.050-0045 09Mn2 0.12 1.401.80 0.200.55-0045 12Mn 0.090.16
16、 1.101.50 0.200.55-0045 18Nb 0.140.22 0.400.80 0.170.37-0.0200.050-0045 09MnCuPTi 0.12 1.001.50 0.200.55-0.03 -0.200.40 0.050.12 10MnSiCu 0.12 1.251.60 0.801.10-0.200.40 0045 12MnV 0.15 1.001.40 0.200.55 0.040.12-0045 6 14MnNb 0.120.18 0.801.20 0.200.55-0.0150.050-0045 16Mn 0.120.22 1.201.60 0.200.5
17、5-0045(续)牌号 化学成分(%)碳 锰 硅 钒 钛 铌 稀土加入量 磷 16MnRE 0.12 0.20 1.201.60 0.200.55-0.020.20 0045 10MnPNbRE 0.14 0.801.20 0.200.55-0.0150.050 0.020.20 0.060.12 15MnV 0.12 0.18 1.201.60 0.200.55 0.040.12-0045 15MnTi 0.12 0.18 1.201.60 0.200.55-0.12 0.20 -0045 16MnNb 0.12 0.20 1.001.40 0.200.55-0.0150.050-0045
18、14MnVTiRE 0.18 1.301.60 0.200.55 0.040.10 0.09 0.16 -0.020.20 0045 15MnVN 0.12 0.20 1.301.70 0.200.55 0.100.20-氮0.100.20 0045 注:1,钢中硫含量0.045%。2,钢中铬,镍,铜的残余含量(h nli ng)应分别0.30%.3,各牌号(p ih o)的钢,允许加入钒,铌,钛等微量合金元素.二,低合金钢的力学性能 牌号 钢材厚度(直径)(mm)抗拉强度 屈服点 伸长率5(%)1800弯曲试验 d=弯心直径 a=试样厚度 MPa 09MnV 16 1625 430580 2
19、95 275 23 d=2a d=3a 09MnNb 16 1625 410560 390540 295 275 24 23 d=2a d=3a 09Mn2 16 1630 30100(方,圆钢)440590 420570 410560 295 275 255 22 22 21 d=2a d=3a d=3a 12Mn 16 1625 2536 3650 50100(方,圆钢)440590 430580 400550 390540 390540 295 275 255 235 235 22 21 21 21 20 d=2a d=3a d=3a d=3a d=3a 18Nb 16 1625 470
20、620 450600 345 325 20 19 d=2a d=3a 09MnCuPTi 16 1625 490640 345 335 22 21 d=2a d=3a 10MnSiCu 410 1020 2032 490640 470620 470620 345 335 325 22 d=2a d=2a d=3a 12MnV 16 1625 490640 345 335 22 21 d=2a d=3a 14MnNb 16 1625 490640 470620 355 335 21 20 d=2a d=3a 16Mn 16 1625 2536 3650 50100(方,圆钢)510660 490
21、640 470620 470620 470620 345 325 315 295 275 22 21 21 21 20 d=2a d=3a d=3a d=3a d=3a 16MnRE 16 510660 490640 345 325 22 21 d=2a d=3a 7 1625 10MnPNbRE 10 510660 390 20 d=2a 15MnV 4 416 1625 2536 3650 550700 530680 510660 490640 490640 410 390 375 355 335 19 18 18 18 18 d=2a d=3a d=3a d=3a d=3a 15MnTi
22、 25 2540 530680 510660 390 375 20 d=3a d=3a 16MnNb 16 1620 530680 510660 390 375 20 19 d=3a d=3a 14MnVTiRE 12 1220 550700 530680 440 410 19 d=2a d=3a 15MnVN 10 1025 2538 3850 590740 570720 550700 530680 440 420 410 390 19 19 18 18 d=2a d=3a d=3a d=3a 第四部分(b fen)金属材料的尺寸及重量 一,型钢(xngg ng)(1)热轧圆钢(yun n)
23、,方钢及六角钢(GB 702-86,705-89)d 或 a(mm)圆钢(kg/m)(d=截面直径)方钢(kg/m)(a=截面边长)六角钢(kg/m)(a=截面高)d 或 a(mm)圆钢(kg/m)(d=截面直径)方钢(kg/m)(a=截面边长)六角钢(kg/m)(a=截面高)5.5 0.186 0.237-40 9.87 12.60 10.88 6 0.222 0.283-42 10.87 13.80 11.99 6.5 0.260 0.332-45 12.48 15.90 13.77 7 0.302 0.385-48 14.21 18.10 15.66 8 0.395 0.502 0.43
24、5 50 15.42 19.60 17.00 9 0.499 0.636 0.551 53 17.30 22.00 19.10 10 0.617 0.785 0.680 55 18.60 23.70-11 0.746 0.950 0.823 56 19.30 24.60 21.32 12 0.888 1.13 0.979 58 20.70 26.40 22.87 13 1.04 1.33 1.15 60 22.20 28.30 24.50 14 1.21 1.54 1.33 63 24.50 31.20 26.98 15 1.39 1.77 1.53 65 26.00 33.20 28.72
25、16 1.58 2.01 1.74 68 28.50 36.30 31.43 17 1.78 2.27 1.96 70 30.20 38.50 33.30 18 2.00 2.54 2.20 75 34.70 44.20-19 2.23 2.83 2.45 80 39.50 50.20-8 20 2.47 3.14 2.72 85 44.50 56.72-21 2.72 3.46 3.00 90 49.90 63.60-22 2.98 3.80 3.29 95 55.60 70.80-23 3.26 4.15 3.60 100 61.70 78.50-24 3.55 4.52 3.92 105
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