4.工字钢的承重计算
工字钢的受力分布是有其特征的,一般来讲,工字钢下表面受集中荷载的作用,集中荷载作用在工字钢长度的中间位置。而工字钢的上表面,无论是主梁还是次梁,均是承受均布荷载。做主梁用的工字钢的上表面也近似为承受均布荷载。理论上讲,工字钢高度越低,承载能力越低, 然而,长度和承载能力并不成比例增加,**过一个临界值(一般认为是8m)。用于静载试验的工字钢一般的长度是8到12米,和高度要匹配。
承载力是一个很大的范围,不同结构、不同受力特征,都有不同的承载力表达。一般说承载力由强度、整体稳定、局部稳定或疲劳等素决定。
计算公式
截面高度 H,截面宽度 B,腹板厚度 Tw,翼缘厚度 Tf,交接圆弧半径 Rw,
RA=RB=P/2,Mc=Mmax=Pl/4,fc=fmax=Pl^3/48EI,θA=θB=Pl^2/16EI
符号意义及单位
P —— 集中载荷 N;q —— 均布载荷 N;R —— 支座反力,作用方向向上者为正 N;M—— 弯矩,使截面上部受压,下部受拉者为正 Nm;Q —— 剪力,对邻近截面所产生的力矩沿顺时针方向者为正 N;f —— 挠度,向下变位者为正 mm;θ —— 转角,顺时针方向旋转者为正 °;E —— 弹性模量 Gpa;I —— 截面的轴惯性矩 m^4;
ξ=x/l,ζ=x'/l,α=a/l,β=b/l,γ=c/l
从两方面考虑:
**,从梁的剪切应力考虑
*二,从弯曲正应力考虑。
从型钢表中可以查到它的较大可用剪切强度T
Tmax=Q/Ib[BH^2/8-(B-b)h^2/8]
式中: Tmax为较大剪切强度。把可用剪切强度T代进去,可算出梁的较大承受载荷。
Q为均布载荷
I为工字钢的截面惯矩可在型钢表中查得(cm^4).
B为工字钢截面的较大宽度。
b为工字钢截面的较小宽度
h为工字钢较小宽度截面的高度。
H为工字钢较大宽度截面的高度
正应力的计算:
Ysigma=M/W
M=较大弯矩=载荷乘距离
W=抗弯模量。
设Ysigma=允许的较大应力,可得出载荷的较大值。
5.工字钢与H型钢的区别
工字钢翼缘是变戴面靠腹板部厚,外部薄; H型钢的翼缘是等截面。
H型工字钢亦叫宽翼缘工字钢,HW HM HN 源于欧洲标准,HEB是德国标准的工字钢,其中HW、HN工字钢已广泛在我国使用和生产。HW 是H型钢高度和翼缘宽度基本相等;主要用于钢筋砼框架结构柱中钢芯柱,也称劲性钢柱;在钢结构中主要用于柱;HM 是H型钢高度和翼缘宽度比例大致为1.33~~1.75 主要在钢结构中:用做钢框架柱在承受动力荷载的框架结构中用做框架梁;例如:设备平台;HN 是H型钢高度和翼缘宽度比例大于等于2; 主要用于梁。在国内钢结构工程中,如果量少则可以使用等规格的钢板进行焊接拼接而成。而量大的话,通常考虑使用力学性能与之相当的HW 、HN型钢代替。而工字钢的用用途相当于HN型钢。
工字钢过去被称为普通工字钢,由于其翼缘宽度较小,工字钢在腹板和底板连接出有弧度,使其对截面两个主形心轴的惯性矩相差较大(IxIy),而H型钢即为轧制宽翼缘工字钢,这种型钢与普通工字钢相比,其翼缘内外两侧无斜坡,相互平行,便于与其他构件相连。翼缘宽度b与截面高度h较接近,因而对截面两个主形心轴的惯性矩比较接近。工字型钢和H型钢虽然只是在细节上有些区别,但是细节往往会产生不同的结果。
H型钢属于高效经济截面型材(其它还有冷弯薄壁型钢、压型钢板等),由于截面形状合理,它们能使钢材更高地发挥效能,提高承载能力。不同于普通工字型的是H型钢的翼缘进行了加宽,因为宽翼缘H型钢两个主轴方向惯性半径相差不多,且内、外表面通常是平行的,这样可便于用高强度螺栓和其他构件连接。其尺寸构成合理系列,型号齐全,便于设计选用。窄翼缘H型钢适用于梁或压弯构件,而宽翼缘H型钢和H型钢桩则适用于轴心受压构件或压弯构件。所以H型钢是工字钢的换代产品。但是工字钢也不是一无是处,由于壁厚,翼缘是从外到内有小变大,符合截面的实际受力情况,而且翼缘和腹板间是圆角,所以正常使用时不会发生局部失稳,没有较大的集中力就不用验算也不用加劲肋。