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工字鋼主要分為普通工字鋼、輕型工字鋼、低合金輕型工字鋼三種。

普通工字鋼、輕型工字鋼翼緣是變截面靠腹板部厚,外部薄; H型鋼:HW HM HN HEA HEB HEM 等工字鋼的翼緣是等截面

普通工字鋼、輕型工字鋼已經(jīng)形成國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),普通10#工字鋼相當(dāng)于國(guó)際上的I100(也比如10#槽鋼相當(dāng)于槽鋼U100)(因?yàn)楦鲊?guó)執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)不同,造成它們的規(guī)格有細(xì)微的差別)

H型工字鋼亦叫寬翼緣工字鋼,HW HM HN 源于歐洲標(biāo)準(zhǔn),HEB是德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的工字鋼,其中HW、HN工字鋼已廣泛在我國(guó)使用和生產(chǎn)。HEA HEB HEM 在許多德國(guó)設(shè)計(jì)圖上會(huì)看到,在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上還很難購(gòu)買到。在國(guó)內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)工程中,如果量少則可以使用等規(guī)格的鋼板進(jìn)行焊接拼接而成。而量大的話,通常考慮使用力學(xué)性能與之相當(dāng)?shù)腍W 、HN型鋼代替。

HW 工字鋼主要用于鋼筋砼框架結(jié)構(gòu)柱中鋼芯柱,也稱勁性鋼柱;在鋼結(jié)構(gòu)中主要用于柱

HM 型鋼高度和翼緣寬度比例大致為1.33~~1.75 主要在鋼結(jié)構(gòu)中用做鋼框架柱在承受動(dòng)力荷載的框架結(jié)構(gòu)中用做框架梁;例如:設(shè)備平臺(tái)

HN 型鋼高度和翼緣寬度比例大于等于2; 主要用于梁

普通工字鋼的用途相當(dāng)于HN型鋼;

◆工字型鋼不論是普通型還是輕型的,由于截面尺寸均相對(duì)較高、較窄,故對(duì)截面兩個(gè)主軸的慣性矩相差較大,故僅能直接用于在其腹板平面內(nèi)受彎的構(gòu)件或?qū)⑵浣M成格構(gòu)式受力構(gòu)件。對(duì)軸心受壓構(gòu)件或在垂直于腹板平面還有彎曲的構(gòu)件均不宜采用,這就使其在應(yīng)用范圍上有著很大的局限。

◆H型鋼屬于高效經(jīng)濟(jì)裁面型材(其它還有冷彎薄壁型鋼、壓型鋼板等),由于截面形狀合理,它們能使鋼材更高地發(fā)揮效能,提高承載能力。不同于普通工字型的是h型鋼的翼緣進(jìn)行了加寬,且內(nèi)、外表面通常是平行的,這樣可便于用高強(qiáng)度螺栓和其他構(gòu)件連接。其尺寸構(gòu)成系列合理,型號(hào)齊全,便于設(shè)計(jì)選用。

適用范圍

普通工字鋼,輕型工字鋼,由于截面尺寸均相對(duì)較高、較窄,故對(duì)截面兩個(gè)主袖的慣性矩相差較大,這就使其在應(yīng)用范圍上有著很大的局限。工字鋼的使用應(yīng)依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的要求進(jìn)行選用。

尺寸設(shè)計(jì)

H型鋼屬于高效經(jīng)濟(jì)裁面型鋼材(其它還有冷彎薄壁型鋼、壓型鋼板等),由于截面形狀合理,它們能使鋼材更高地發(fā)揮效能,提高承裁能力。不同于普通工字鋼的是H型鋼的翼緣進(jìn)行了加寬,而且內(nèi)、外表面通常是平行的,這樣可便于用高強(qiáng)度螺栓和其他構(gòu)件連接。其尺寸構(gòu)成合理,型號(hào)齊全,便于設(shè)計(jì)選用。

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中選用工字鋼應(yīng)依據(jù)其力學(xué)性能,化學(xué)性能,可焊性能,結(jié)構(gòu)尺寸等選擇合理的工字鋼進(jìn)行使用。

焊接工藝

H型鋼的翼緣都是等厚度的,有軋制截面,也有由3塊板焊接組成的組合截面。普通工字鋼都是軋制截面,由于生產(chǎn)工藝差,翼緣內(nèi)邊有1:10坡度。H型鋼的軋制不同于普通工字鋼僅用一套水平軋輥,由于其翼緣較寬且無斜度(或斜度很小),故須增設(shè)一組立式軋輥同時(shí)進(jìn)行輥軋,因此,其軋制工藝和設(shè)備都比普通軋機(jī)復(fù)雜。國(guó)內(nèi)可生產(chǎn)的最大軋制H型鋼高度為800mm,超過了只能是焊接組合截面。

窄翼緣h型鋼適用于梁或壓彎構(gòu)件,而寬翼緣h型鋼和h型鋼樁則適用于軸心受壓構(gòu)件或壓彎構(gòu)件。普通工字鋼、輕型工字鋼與HW、HN型鋼相比,等重量前提下,w、 ix、 iy都不如H型鋼

截面寬度 B

腹板厚度 Tw

翼緣厚度 Tf

交接圓弧半徑 Rw

RA=RB=P/2

Mc=Mmax=Pl/4

fc=fmax=Pl^3/48EI

θA=θB=Pl^2/16EI

符號(hào)意義及單位

P —— 集中載荷,N;

q —— 均布載荷,N;

R —— 支座反力,作用方向向上者為正,N;

M —— 彎矩,使截面上部受壓,下部受拉者為正,Nm;

Q —— 剪力,對(duì)鄰近截面所產(chǎn)生的力矩沿順時(shí)針方向者為正,N;

f —— 撓度,向下變位者為正,mm;

θ —— 轉(zhuǎn)角,順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)者為正,°;

E —— 彈性模量,Gpa;

I —— 截面的軸慣性矩,m^4;

ξ=x/l,ζ=x'/l,α=a/l,β=b/l,γ=c/l

從兩方面考慮:

第一,從梁的剪切應(yīng)力考慮

第二,從彎曲正應(yīng)力考慮。

從型鋼表中可以查到它的最大可用剪切強(qiáng)度T

Tmax=Q/Ib[BH^2/8-<(B-b)h^2>/8]

式中: Tmax為最大剪切強(qiáng)度。把可用剪切強(qiáng)度T代進(jìn)去,可算出梁的最大承受載荷。

Q為均布載荷

I為工字鋼的截面慣矩可在型鋼表中查得(cm^4).

B為工字鋼截面的最大寬度。

b為工字鋼截面的最小寬度

h為工字鋼最小寬度截面的高度。

H為工字鋼最大寬度截面的高度

正應(yīng)力的計(jì)算:

Ysigma=M/W

M=最大彎矩=載荷乘距離

W=抗彎模量。

設(shè)Ysigma=允許的最大應(yīng)力,可得出載荷的最大值。

普通工字鋼規(guī)格表

W= 0.00785 ×[hd+2t ( b – d ) +0.615 ( R 2 – r 2 ) ]

h= 高

b= 腿長(zhǎng)

d= 腰厚

t= 平均腿厚

R= 內(nèi)弧半徑

r= 端弧半徑

求 250 mm × 118mm × 10mm 的工字鋼每 m 重量。從金屬材料手冊(cè)中查出該工字鋼 t 為 13 , R 為 10 , r 為 5 ,則每 m 重量 = 0.00785 ×[250 ×10+2 ×13 × ( 118 –10 ) +0.615 × ( 10 2 –5 2 ) ]= 41.91kg

30特工字鋼 又稱30異工字鋼或30t

工字鋼30特是專為葫蘆式起重機(jī)設(shè)計(jì)的工字鋼,下翼緣加厚,便于葫蘆跑車在上運(yùn)行,其具體尺寸見圖: