钢结构最新设计规范

钢结构设计规范GB50017-2003

第一章 总 则

第1.0.1条 为在钢结构设计中贯彻执行国家的技术经济政策，做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，特制定本规范。

第1.0.2条 本规范适用于工业与民用房屋和一般构筑物的钢结构设计。 第1.0.3条 本规范的设计原则是根据《建筑结构设计统 一标准》(CBJ68-84)）制订的。 第1.0.4条 设计钢结构时，应从工程实际情况出发，合理选用材料、结构方案和构造措施，满足结构在运输、安装和使用过程中的强度、稳定性和刚度要求，宜优先采用定型的和标准化的结构和构件，减少制作、安装工作量，符合防火要求，注意结构的抗腐蚀性能。 第1.0.5条 在钢结构设计图纸和钢材订货文件中，应注明所采用的钢号（对普通碳素钢尚应包括钢类、炉种、脱氧程度等）、连接材料的型号（或钢号）和对钢材所要求的机械性能和化学成分的附加保证项目。此外，在钢结构设计图纸中还应注明所要求的焊缝质量级别（焊缝质量级别的检验标准应符合国家现行《钢结构工程施工及验收规范》）。

第1.0.6条 对有特殊设计要求和在特殊情况下的钢结构设计，尚应符合国家现行有关规范的要求。 第二章 材 料

第2.0.1条 承重结构的钢材，应根据结构的重要性、荷载特征、连接方法、工作温度等不同情况选择其钢号和材质。承重结构的钢材宜采用平炉或氧气转炉3号钢（沸腾钢或镇 静钢）、16Mn钢、16Mnq钢、15MnV钢或15MnVq钢，其质量应分别符合现行标准《普通碳素结构钢技术条件》、《低合金结构钢技术条件》和《桥梁用碳素钢及普通低合金钢钢板技术条件》的规定。

第2.0.2条 下列情况的承重结构不宜采用3号沸腾钢:

一、焊接结构：重级工作制吊车梁、吊车桁架或类似结构，冬季计算温度等于或低于－20℃时的轻、中级工作制吊车梁、吊车桁架或类似结构，以及冬季计算温度等于或低于－30℃时的其它承重结构。

二、非焊接结构：冬季计算温度等于或低于－20℃时的重级 工作制吊车梁、吊车桁架或类似结构。

注：冬季计算温度应按国家现行《采暖通风和空气调节设计规范》中规定的冬季空气调节室外计算温度确定，对采暖房屋内的结构可按该规定值提高10℃采用。

第2.0.3条 承重结构的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度（或屈服点）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。承重结构的钢材，必要时尚应具有冷弯试验的合格保证。对于重级工作制和吊车起重量等于或大于50ｔ的中级工作制 焊接吊车梁、吊车桁架或类似结构的钢材，应具有常温冲击韧性的合格保证。但当冬季计算温度等于或低于－20℃时，对于3号钢尚应具有－20℃冲击韧性的合格保证；对于16Mn钢、16Mnq钢、15MnV钢或15MnVq钢尚应具有－40℃冲击韧性的合格保证。对于重级工作制的非焊接吊车梁、吊车桁架或类似结构的钢材,必要时亦应具有冲击韧性的合格保证。 第2.0.4条 钢铸件应采用现行标准《一般工程用铸造碳钢》中规定的ZG200-400、ZG230-450、ZG270-500或ZG310-570号钢。

第2.0.5条 钢结构的连接材料应符合下列要求:

一、手工焊接采用的焊条，应符合现行标准《碳钢焊条》或《低合金钢焊条》的规定。选择的焊条型号应与主体金属强度相适应。对重级工作制吊车梁、吊车桁架或类似结构，宜采用低氢型焊条。

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二、自动焊接或半自动焊接采用的焊丝和焊剂，应与主体金属强度相适应。焊丝应符合现行标准《焊接用钢丝》的规定。

三、普通螺栓可采用现行标准《普通碳素结构钢技术条件》中规定的3号钢制成。 四、高强度螺栓应符合现行标准《钢结构用高强度大六角头 螺栓、大六角螺母、垫圈型式尺寸与技术条件》或《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副型式尺寸与技术条件》的规定。 五、铆钉应采用现行标准《普通碳素钢铆螺用热轧圆钢技术条件》中规定的ML2或ML3号钢制成。

六、锚栓可采用现行标准《普通碳素结构钢技术条件》中规定的3号钢或《低合金结构钢技术条件》中规定的16Mn钢制成。

第三章基本设计规定

第一节设计原则

第3.1.1条 本规范除疲劳计算外，采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，用分项系数的设计表达式进行计算。

第3.1.2条 结构的极限状态系指结构或构件能满足设计规定的某一功能要求的临界状态，超过这一状态结构或构件便不再能满足设计要求。承重结构应按下列承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计： 一、承载能力极限状态为结构或构件达到最大承载能力或达到不适于继续承载的变形时的极限状态；

二、正常使用极限状态为结构或构件达到正常使用的某项规定限值时的极限状态。 第3.1.3条 设计钢结构时，应根据结构破坏可能产生的后果，采用不同的安全等级。一般工业与民用建筑钢结构的安全等级可取为二级，特殊建筑钢结构的安全等级可根据具体情况另行确定。

第3.1.4条 按承载能力极限状态设计钢结构时，应考虑荷载效应的基本组合，必要时尚应考虑荷载效应的偶然组合。按正常使用极限状态设计钢结构时，除钢与混凝土组合梁外，应只考虑荷载短期效应组合。

第3.1.5条 计算结构或构件的强度、稳定性以及连接的强度时，应采用荷载设计值（荷载标准值乘以荷载分项系数）；计算疲劳和正常使用极限状态的变形时，应采用荷载标准值。 第3.1.6条 对于直接承受动力荷载的结构：在计算强度和稳定性时，动力荷载设计值应乘动力系数；在计算疲劳和变形时，动力荷载标准值不应乘动力系数。计算吊车梁或吊车桁架及其制动结构的疲劳时，吊车荷载应按作用在跨间内起重量最大的一台吊车确定。 第3.1.7条 设计钢结构时，荷载的标准值、荷载分项系数、荷载组合系数、动力荷载的动力系数以及按结构安全等级确定的重要性系数，应按《建筑结构荷载规范》(GBJ9-87)的规定采用。

第3.1.8条 计算重级工作制吊车梁（或吊车桁架）及其制动结构的强度和稳定性以及连接的强度时，吊车的横向水平荷载应乘以表3.1.8的增大系数。

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第3.1.9条 计算平炉、电炉、转炉车间或其它类似车间的工作平台结构时，由检修材料所产生的荷载，可乘以下列折减系数：

主 梁 0.85 柱(包括基础） 0.75

第二节设计指标

第3.2.1条 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（对3号钢按表3.2.1-1的分组）按表3.2.1-2采用。钢铸件的强度设计值应按表3.2.1-3

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第3.2.2条 计算下列情况的结构构件或连接时，第3.2.1条规定的强度设计值应乘以相应的折减系数：

一、单面连接的单角钢

１．按轴心受力计算强度和连接0.85； ２．按轴心受压计算稳定性

二、施工条件较差的高空安装焊缝和铆钉连接0.90； 三、沉头和半沉头铆钉连接0.80。

注：当几种情况同时存在时，其折减系数应连乘。

第3.2.3条 钢材和钢铸件的物理性能指标应按表3.2.3 采用。

第三节结构变形的规定

第3.3.1条 计算钢结构变形时,可不考虑螺栓（或铆钉）孔引起的截面削弱。 第3.3.2条 受弯构件的挠度不应超过表3.3.2中所列的容许值。

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第3.3.3条 多层框架结构在风荷载作用下的顶点水平位移与总高度之比值不宜大于1/500，层间相对位移与层高之比值不宜大于1/400。

注：对室内装修要求较高的民用建筑多层框架结构，层间相对位移与层高之比值宜适当减小。无隔墙的多层框架结构，层间相对位移可不受限制。

第3.3.4条 在设有重级工作制吊车的厂房中，跨间每侧吊车梁或吊车桁架的制动结构，由一台最大吊车横向水平荷载所产生的挠度不宜超过制动结构跨度的1/2200。

第3.3.5条 设有重级工作制吊车的厂房柱和设有中、重级工作制吊车的露天栈桥柱，在吊车梁或吊车桁架的顶面标高处,由一台最大吊车水平荷载所产生的计算变形值，不应超过表3.3.5中所列的容许值。

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第四章 受弯构件的计算

第一节 强 度

第4.1.1条 在主平面内受弯的实腹构件，其抗弯强度应按下列规定计算： 一、承受静力荷载或间接承受动力荷载时，

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第4.1.3条 当梁上翼缘受有沿腹板平面作用的集中荷载、且该荷载处又未设置支承加劲肋时，腹板计算高度上边缘的局部承压强度应按下式计算:

第4.1.4条 在组合梁的腹板计算高度边缘处，若同时受有较大的正应力、剪应力和局部压应力，或同时受有较大的正应力和剪应力（如连续梁支座处或梁的翼缘截面改变处等），其折算应力应按下式计算：

式中σ、τ、σｃ——腹板计算高度边缘同一点上同时产生的正应力、剪应力和局部压应力，r和σ c应按公式(4.1.2)和公式(4.1.3-1|)计算，σ应按下式计算：

第二节 整体稳定

第4.2.1条 符合下列情况之一时，可不计算梁的整体稳定性：

一、有铺板（各种钢筋混凝土板和钢板）密铺在梁的受压翼缘上并与其牢固相连、能阻止梁受压翼缘的侧向位移时。 二、工字形截面筒支梁受压翼缘的自由长度L1与其宽度B1之比不超过表4.2.1所规定的数值时。

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②梁的支座处，应采取构造措施以防止梁端截面的扭转。

对跨中无侧向支承点的梁，L1 为其跨度；对跨中有侧向支承点的梁，L1为受压翼缘侧向支承点间的距离（梁的支座处视为有侧向支承）。 第4.2.2条 除第4.2.1条所指情况外，在最大刚度主平面内受弯的构件，其整体稳定性应按下式计算：

注：见第４．２．１条注②。

第4.2.3条 除第4.2.1条所指情况外，在两个主平面受弯的工字形截面构件，其整体稳定性应按下式计算：

注：见第４．２．１条注②。

第4.2.4条 不符合第4.2.1条第一项情况的箱形截面简支梁，其截面尺寸（图4.2.4）应满足ｈ/bo ≤6，且L1/bo 不应超过下列数值：

符合上述规定的箱形截面简支梁，可不计算整体稳定性。 注：其它钢号的梁，其L1/bo 值不应大于95(235/fy)。

第4.2.5条 用作减少梁受压翼缘自由长度的侧向支撑，其轴心力应根据侧向力F确定，梁的侧向力应按下式计算：

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在腹板一侧配置的钢板横向加劲肋，其外伸宽度应大于按公式（4.3.7-1）算得的1.2倍，厚度不应小于其外伸宽度的1/15。在同时用横向加劲肋和纵向加劲肋加强的腹板中，横向加劲肋的截面尺寸除应符合上述规定外，其截面惯性矩Iz尚应符合下式要求：

短加劲肋的最小间距为0.75h1。短加劲肋外伸宽度应取为横向加劲肋外伸宽度的0.7～1.0倍，厚度不应小于短加劲肋外伸宽度的1/15。

注：①用型钢（工字钢、槽钢、肢尖焊于腹板的角钢）作成的加劲肋，其截面惯性矩不得小于

相应钢板加劲肋的惯性矩。

②在腹板两侧成对配置的加劲肋，其截面惯性矩应按梁腹板中心线为轴线进行计算。 在腹板一侧配置的加劲肋，其截面惯性矩应按与加劲肋相连的腹板边缘为轴线进行计算。

第4.3.8条 梁的支承加劲肋，应按承受梁支座反力或固定集中荷载的轴心受压构件计算其在腹板平面外的稳定性。此受压构件的截面应包括加劲肋和加劲肋每侧15tw235/fy范围内的腹板面积，其计算长度取ho。

梁支承加劲肋的端部应按其所承受的支座反力或固定集中荷载进行计算：当端部为刨平顶紧时，计算其端面承压应力（对突缘支座尚应符合第8.4.13条的要求）；当端部为焊接时，计算其焊缝应力。

第4.3.9条 梁受压翼缘自由外伸宽度ｂ与其厚度ｔ之比，应符合下式要求：

箱形截面梁受压翼缘板在两腹板之间的宽度bo与其厚度t之比，应符合下式要求：

当箱形截面梁受压翼缘板设有纵向加劲肋时，则公式（4.3.9-2）中的bo取为腹板与纵向加劲肋之间的翼缘板宽度。

注：翼缘板自由外伸宽度ｂ的取值为：对焊接构件，取腹板边至翼缘板（肢）边缘的距离；对轧制构件，取内圆弧起点至翼缘板（肢）边缘的距离。

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第五章 轴心受力构件和拉弯、压弯构件的计算

第一节 轴心受力构件

第5.1.1条 轴心受拉构件和轴心受压构件的强度，除摩擦型高强度螺栓连接处外，应按下式计算：

式中N——轴心拉力或轴心压力；An——净截面面积。摩擦型高强度螺栓连接处的强度应按下列公式计算：

式中ｎ——在节点或拼接处，构件一端连接的高强度螺栓数目；n1——所计算截面（最外列螺栓处）上高强度螺栓数目；A——构件的毛截面面积。

第5.1.2条 实腹式轴心受压构件的稳定性应按下式计算：

式中υ——轴心受压构件的稳定系数，应根据表5.1.2的截面分类并按附录三采用。 第5.1.3条 格构式轴心受压构件的稳定性仍应按公式（5.1.2）计算，但对虚轴（图5.1.3ａ的ｘ轴和图5.1.3ｂ、ｃ的ｘ轴和ｙ轴）的长细比应取换算长细比。

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换算长细比应按下列公式计算：

一、双肢组合构件（图5.1.3ａ）：

式中λx——整个构件对x轴的长细比；λl——分歧对最小刚度轴1—1的长细比，其计算长度取为：焊接时，为相邻两缀板的净距离；螺栓连接时，为相邻两缀板边缘螺栓的距离；Alx——构件截面中垂直于x轴的各斜缀条毛截面面积之和。 二、四肢组合构件（图5.1.3b）；

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式中λy——整个构件对ｙ轴的长细比；Aly——构件截面中垂直于y轴的各叙缀条毛截面面积之和。

三、缀件为缀条的三肢组合构件（图5.1.3c）：

式中A1——构件截面中各斜缀条毛截面面积之和；

注：①缀板的线刚度应符合第８．４．１条的规定。 ②斜缀条与构件轴线间的夹角应在４０°～７０°范围内。

第5.1.4条 对格构式轴心受压构件：当缀件为缀条时，其分肢的长细比λ1不应大于构件两方向长细比（对虚轴取换算长细比）的较大值λmax的0.7倍，当缀件为缀板时，λ1不应大于40，并不应大于λmax的0.5倍（当λmax＜50时，取λmax＝50）。

第5.1.5条 用填板连接而成的双角钢或双槽钢构件，可按实腹式构件进行计算，但填板间的距离不应超过下列数值：

受压构件 40i 受拉构件 80i

i为截面回转半径，应按下列规定采用：

一、当为图5.1.5α、b所示的双角钢或双槽钢截面时，取一个角钢或一个槽钢与填板平行的形心轴的回转半径；

二、当为图5.1.5c所示的十字形截面时，取一个角钢的最小回转半径。 受压构件的两个侧向支承点之间的填板数不得少于两个。

第5.1.6条 轴心受压构件应按下式计算剪力：

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剪力v值可认为沿构件全长不变。

对格构式轴心受压构件，剪力v应由承受该剪力的缀材面（包括用整体板连接的面）分担。 第5.1.7条 用作减小轴心受压构件自由长度的支撑，其轴心力应根据被支承构件的剪力v（作为侧向力）确定。v可按公式（5.1.6）计算。

第二节 拉弯构件和压弯构件

第5.2.1条 弯矩作用在主平面内的拉弯构件和压弯构件，其强度应按下列规定计算： 一、承受静力荷载或间接承受动力荷载时，

式中Yx、Yy——截面塑性发展系数，应按表5.2.1采用。

二、直接承受动力荷载时，仍应按公式（5.2.1）计算，但取Yx＝Yy＝1.0

第5.2.2条 弯矩作用在对称轴平面内（绕x轴）的实腹式压弯构件，其稳定性应按下列规定计算：

一、弯矩作用平面内的稳定性：

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（１）无横向荷载作用时：βmx＝0.65＋0.35M2M1，但不得小于0.4，M1和M2为端弯矩，使构件产生同向曲率（无反弯点）时取同号，使构件产生反向曲率（有反弯点）时取异号，M1≥M2；

（２）有端弯矩和横向荷载同时作用时：使构件产生同向曲率时，βmx＝1.0；使构件产生反向曲率时，βmx＝0.85；

（３）无端弯矩但有横向荷载作用时；当跨度中点有一个横向集中荷载作用时，βmx＝1－0.2N/NEx；其它荷载情况时，βmx＝1.0对于表5.2.1第3、4项中的单轴对称截面压弯构件，当弯矩作用在对称轴平面内且使较大翼缘受压时，除应按公式（5.2.2-1）计算外，尚应按下式计算：

式中W2x——对较小翼缘的毛截面抵抗矩。 二、弯矩作用平面外的稳定性：

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式中υy——弯矩作用平面外的轴心受压构件稳定系数；υb——均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数，对工字形和Ｔ形截面可按附录一第（五）项确定，对箱形截面可取υb＝1.4；Mx——所计算构件段范围内的最大弯矩；βtx——等效弯矩系数，应按下列规定采用： １．在弯矩作用平面外有支承的构件，应根据两相邻支承点间构件段内的荷载和内力情况确定：

（１）所考虑构件段无横向荷载作用时：βtx＝0.65+0.35M2M1，但不得小于0.4，M1和M2是在弯矩作用平面内的端弯矩，使构件段产生同向曲率时取同号，产生反向曲率时取异号，M1≥M2；

（２）所考虑构件段内有端弯矩和横向荷载同时作用时；使构件段产生同向曲率时，βtx＝1.0；使构件段产生反向曲率时，βtx＝0.85；

（３）所考虑构件段内无端弯矩但有横向荷载作用时：βtx＝1.0。 ２．悬臂构件，βtx＝1.0。

注：①无侧移框架系指框架中设有支撑架、剪力墙、电梯并等支撑结构，且共抗侧移刚度

等于或大于框架本身抗侧移刚度的５倍者。

②有侧移框架系指框架中未设上述支撑结构，或支撑结构的抗侧移刚度小于框架本身抗侧移刚度的５倍者。

第5.2.3条 弯矩绕虚轴（x轴）作用的格构式压弯构件，其弯矩作用平面内的整体稳定性应按下式计算：

式中Wlx＝Ix/Yo，Ix为x轴的毛截面惯性矩，Yo为由ｘ轴到压力较大分肢的轴线距离或者到压力较大分肢腹板边缘的距离，二者取较大者；υx、NEx由换算长细比确定。 弯矩作用平面外的整体稳定性可不计算，但应计算分肢的稳定性，分肢的轴心力应按桁架的弦杆计算。对缀板柱的分肢尚应考虑由剪力引起的局部弯矩。

第5.2.4条 弯矩绕实轴作用的格构式压弯构件，其弯矩作用平面内和平面外的稳定性计算均与实腹式构件相同。但在计算弯矩作用平面外的整体稳定性时，长细比应取换算长细比，υb应取1.0。

第5.2.5条 弯矩作用在两个主平面内的双轴对称实腹式工字形和箱形截面的压弯构件，其稳定性应按下列公式计算：

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第5.2.6条 弯矩作用在两个主平面内的双肢格构式压弯构件，其稳定性应按下列规定计算：

第5.2.7条 计算格构式压弯构件的缀件时，应取构件的实际剪力和按公式（5.1.6）计算的剪力两者中的较大值进行计算。

第5.2.8条 用作减小压弯构件弯矩作用平面外计算长度的支撑，其轴心力应按公式（4.2.5）计算的侧向力确定，但式中Af为被支承构件的受压翼缘（对实腹式构件）或受压分肢（对格构式构件）的截面面积。

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第三节 构件的计算长度和容许长细比

第5.3.1条 确定桁架弦杆和单系腹杆的长细比时，其计算长度ιo应按表5.3.1采用。

注：①ｌ为构件的几何长度（节点中心间距离）；l1为桁架弦杆侧向支承点之间的距离。 ②斜平面系指与桁架平面斜交的平面，适用于构件截面两主轴均不在桁架平面内的单角钢腹杆和双角钢十字形截面腹杆。

③无节点板的腹杆计算长度在任意平面内均取其等于几何长度。

当桁架弦杆侧向支承点之间的距离为节间长度的2倍（图5.3-1）且两节间的弦杆轴心压力有变化时，则该弦杆在桁架平面外的计算长度，应按下式确定（但不应小于0.5L1）：N

桁架再分式腹杆体系的受压主斜杆及Ｋ形腹杆体系的竖杆等，在桁架平面外的计算长度也应按公式（5.3.1）确定（受拉主斜杆仍取l1）；在桁架平面内的计算长度则取节点中心间距离。 第5.3.2条 确定桁架交叉腹杆的长细比时，在桁架平面内的计算长度应取节点中心到交叉点间的距离；在桁架平面外的计算长度应按下列规定采用： 一、压杆

当相交的另一杆受拉，且两杆在交叉点均不中断0.5l当相交的另一杆受拉，两杆中

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有一杆在交叉点中断并以节点板搭接0.7l其它情况l 二、拉杆l

注：①ｌ为节点中心间距离（交叉点不作为节点考虑）。

②当两交叉杆均受压时，不宜有一杆中断。

③当确定交叉腹杆中单角钢压杆斜平面内的长细比时，计算长度应取节点中心至交叉点的距离。

第5.3.3条 单层或多层框架等截面柱，在框架平面内的计算长度应等于该层柱的高度乘以计算长度系数μ。对无侧移框架，μ值应按附表4.1确定；对有侧移框架，μ值应按附表4.2确定。

第5.3.4条 单层厂房框架下端刚性固定的阶形柱，在框架平面内的计算长度应按下列规定确定：

一、单阶柱：

１．下段柱的计算长度系数μ2：当柱上端与横梁铰接时，等于按附表4.3（柱上端为自由的单阶柱）的数值乘以表5.3.4的折减系数；当柱上端与横梁刚接时，等于按附表4.4（柱上端可移动但不转动的单阶柱）的数值乘以表5.3.4的折减系数。 ２．上段柱的计算长度系数μl，应按下式计算：

１．下段柱的计算长度系数μ3：当柱上端与横梁铰接时，等于按附表4.5（柱上端为自由的双阶柱）的数值乘以表5.3.4的折减系数；当柱上端与横梁刚接时，等于按附表4.6（柱上端可移动但不转动的双阶柱）的数值乘以表5.3.4的折减系数。

２．上段柱和中段柱的计算长度系数μ1和μ2，应按下列公式计算：

式中η1、η2——参数，按附表4.5或附表4.6中的公式计算。

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