焊接鋼結構組合梁設計
發布時間:2014-07-15
鋼(gang)結(jie)構(gou)組(zu)合(he)梁(liang)的(de)型(xing)式(shi)多(duo)采(cai)用(yong)焊(han)接(jie)工(gong)字(zi)形(xing)截(jie)麵(mian)。對(dui)於(yu)這(zhe)種(zhong)梁(liang)的(de)截(jie)麵(mian)設(she)計(ji)與(yu)型(xing)鋼(gang)梁(liang)設(she)計(ji)不(bu)同(tong),對(dui)鋼(gang)結(jie)構(gou)型(xing)鋼(gang)梁(liang)隻(zhi)要(yao)確(que)定(ding)型(xing)鋼(gang)的(de)型(xing)號(hao)即(ji)可(ke)。對(dui)組(zu)合(he)梁(liang)則(ze)需(xu)要(yao)確(que)定(ding)腹(fu)板(ban)的(de)高(gao)度(du)及(ji)厚(hou)度(du)、翼緣的寬度及厚度等幾個尺寸,而謝謝尺寸又是互相聯係的。總的設計原則是既要保證梁的強度、穩定性、剛度等要求,又要使
鋼材用量經濟合理。因此,需要根據各方麵要求綜合分析計算。具體方法是先根據各方麵要求逐項選擇截麵每一個尺寸,然後進行驗算。
一、鋼結構梁截麵選擇
㈠、鋼結構梁截麵高度確定
確定梁的截麵高度應根據
建築設計要求(確定最大允許高度hmax)、剛度要求(確定梁最小高度hmin),且使
鋼材用量最小(經濟高度he)等條件確定。
㈡、鋼結構腹板高度hw
腹板高度hw的確定與梁高h尺寸有關。由於上下翼緣厚度一般較小,所以腹板高度hw可略小於梁高,並按
鋼板規格尺寸取50mm的倍數。
㈢、鋼結構腹板厚度tw
腹板的主要作用是抗剪,在腹板高度hw確定後可根據抗剪強度公式計算腹板厚度tw。為簡化計算,可近似假定最大剪應力為腹板平均剪應力的1.2倍。
yishangquedingdefubangaodujihouduliangchicun,haiguanxidaofubanbenshendejubuwendingjiliangdezongyonggangliang。weimanzuliangdegangdujikangwandengyaoqiu,suoquedingdefubangaoduyibandoubijiaoda,cishifubanhouduruquzhitaixiao(如按抗剪要求計算的厚度就很小),fubanbenshenhenbo,huiyinqijubushiquwending,weici,yaokaolvpeizhizonghengjiajinlei。ciwai,houdutaixiao,rongyiyouyuxiushierjiangdichengzainengli,zaizhizaoguochengzhongyeyifashengjiaodabianxing。erfubanhouduquzhiguoda,youhuishiyonggangliangxunsuzengjia。yinciyingquanmiankaolvshangshuyinsu。fubanhoudutw應符合
鋼板現有規格,最小尺寸6~8mm。
㈣、翼緣尺寸b、t
根據截麵對x軸的慣性矩公式及截麵對x軸的抵抗矩公式,反解出一個翼緣的截麵麵積(近似取h≈h1≈hw),則翼緣麵積A1為:
A1=Wx/hw-(tw×hw)/b
當已知腹板尺寸hw及tw時,可根據上式求出需要的翼緣麵積A1;A1=b×t,可先選定翼緣板寬度 b,後確定厚度 t。
確定翼緣尺寸b及t值,關係到以下幾方麵:寬度b太小,對梁的整體穩定不利。寬度b太大、厚度t很小,則可能影響翼緣在抗彎強度計算中考慮塑性發展以及對翼緣局部穩定的保證。且要求受壓翼緣的自由外伸寬度b1與厚度t之比,b1/t≤13√235/fy;按翼緣的局部穩定要求b1/t≤15√235/fy。
一般可取b=(1/3~1/5)h,且取10mm的倍數;厚度t不應小於8mm,取2mm的倍數。
二、鋼結構截麵驗算
截麵尺寸選定後,根據相關要求計算梁的實際荷載(包括梁自重)、內力,並計算截麵麵積、截麵慣性矩、截麵抵抗矩等各種幾何特性,然後進行強度、穩定性、剛度驗算。
三、翼緣焊縫計算
組合成工字形截麵的翼緣與腹板,應用角焊縫焊接,以抵抗翼緣與腹板之間的剪力,保證截麵能夠整體工作,防止相互錯動。
四、截麵沿梁長度方向改變
組zu合he梁liang的de截jie麵mian設she計ji,按an簡jian支zhi梁liang在zai均jun布bu荷he載zai作zuo用yong下xia的de彎wan矩ju計ji算suan時shi,彎wan矩ju圖tu曲qu線xian為wei拋pao物wu線xian,取qu跨kua中zhong最zui大da彎wan矩ju為wei計ji算suan依yi據ju,所suo設she計ji截jie麵mian尺chi寸cun在zai彎wan矩ju較jiao小xiao處chu,材cai料liao強qiang度du未wei充chong分fen利li用yong。簡jian支zhi梁liang兩liang端duan支zhi座zuo處chu剪jian力li最zui大da,但dan等deng截jie麵mian兩liang端duan材cai料liao抗kang剪jian能neng力li也ye未wei充chong分fen發fa揮hui。為wei節jie約yue
鋼材,可使梁的截麵沿梁長度方向改變,達到經濟效果。具體方法:
㈠、改變翼緣的寬度,在梁跨中部分寬度b較大,在兩端離支座各1/6跨度處減小至寬度b'。寬度b'按截麵改變處的彎矩M'計算確定。寬度從b減少至b',應做成不大於1:4的(de)坡(po)度(du),以(yi)減(jian)少(shao)應(ying)力(li)集(ji)中(zhong)。采(cai)用(yong)對(dui)接(jie)焊(han)縫(feng),上(shang)翼(yi)緣(yuan)受(shou)壓(ya)可(ke)用(yong)直(zhi)縫(feng),下(xia)翼(yi)緣(yuan)受(shou)拉(la)可(ke)直(zhi)縫(feng)或(huo)斜(xie)縫(feng)。這(zhe)種(zhong)改(gai)變(bian)寬(kuan)度(du)的(de)方(fang)法(fa)較(jiao)改(gai)變(bian)厚(hou)度(du)方(fang)法(fa)好(hao),可(ke)避(bi)免(mian)應(ying)力(li)集(ji)中(zhong),且(qie)使(shi)外(wai)表(biao)麵(mian)在(zai)一(yi)個(ge)平(ping)麵(mian)內(nei)。經(jing)過(guo)一(yi)次(ci)變(bian)截(jie)麵(mian)節(jie)約(yue)
鋼材約10%~20%。
㈡、采cai用yong多duo層ceng翼yi緣yuan板ban改gai變bian截jie麵mian,即ji沿yan梁liang跨kua度du方fang向xiang改gai變bian翼yi緣yuan板ban層ceng數shu,使shi梁liang的de截jie麵mian大da小xiao改gai變bian。梁liang的de翼yi緣yuan有you兩liang層ceng,切qie斷duan外wai層ceng翼yi緣yuan板ban,從cong而er減jian小xiao截jie麵mian。外wai層ceng板ban實shi際ji切qie斷duan點dian的de位wei置zhi應ying由you理li論lun切qie斷duan點dian處chu延yan伸shen長chang度duLa,以保證外層板在理論切斷點處部分能參加工作。
㈢、改變梁的高度,在靠近梁兩端(1/5~1/6)Lchu,jiangxiayiyuanzuochengzhexianxing,yiyuandejiemianbubian,fubandegaoduzhujianjianxiao。liangduanbugaoduyingmanzukangjianyaoqiu,qiebuyingxiaoyukangjianyaoqiudeyiban。zhezhongfangfakeyijiangdijianzhuwudegaodu,danliangdegouzaojiaoweifuza。