一、从跨度荷载反推截面需求
1、简支受弯先算弯矩:均布荷载q,跨中Mmax=qL²/8;跨中集中力P,M=PL/4。由钢材强度f反求需要Wx≥M/f,比如Q235取215MPa,弯矩30kN·m要139cm³,对应12.6工字钢Wx141勉强够,但还要看挠度。挠度控L/250时Ix≥5qL⁴/(384EΔ),惯性矩常常比强度先卡脖子,选出来会比强度型号大一号。
2、悬挑梁根部M=PL或qL²/2,力臂一米一米涨很快。室外雨棚挑1.5米堆雪载,根部弯矩比同跨简支大几倍,常要16到25号工字钢,别拿10号硬扛。设备集中轮压还要算局部承压和加劲肋,轮压点不在翼缘正中时附加扭矩也要估。
二、查表初选与多参数对照
1、拿到需要Wx、Ix后翻型钢表:14工字钢Wx102,16a有185,中间差很多,没有15号就跳到16a。同步看腹板厚tw,剪力V/(tw×h)别超抗剪设计值;翼缘宽b窄不怕,但弱轴Wy小,侧向无支撑时长细比λy要控,否则整体稳定系数φb掉到0.7以下,强度白白浪费。
2、材质换Q355还是Q235:同截面355强度高,Wx够用可以降型号,但刚度E一样,挠度不改善。净空受限要扁梁,工字钢高度卡死就加腹板厚或换H型钢,别削翼缘。腐蚀环境预留腐蚀余厚,海边化工厂十年锈掉1毫米,腰厚选型先加量。
三、稳定、加劲与节点回头看
1、受压翼缘自由长度决定φb。走道铺花纹板焊死、混凝土组合楼板,翼缘有连续支撑,稳定可放宽;光杆工字钢搁栅、吊车单梁,必须加 lateral support 或制动桁架。选型时把支撑间距标图上,算λy=(侧向支撑距)/iy,iy查表很小, 工字钢弱轴回转半径常2到3厘米,撑不够就扭。
2、梁端剪力大,支座加劲肋、端板厚度、螺栓群要和反选型号匹配。小号工字钢腹板薄,高强螺栓一排孔离腹板边不够2d0直接撕裂,要补垫板或换大号。选型最后一步是画节点:螺栓能排下几颗、焊缝长度够不够,画完发现16a端头塞不进两块端板,退回18号工字钢反而省钱。
四、经济性与替选思路
1、不是越大越安全:型号过大,自重上来、弯矩循环涨,挠度虽小但基础反力大、柱要加。平台次梁间距调一调,把1.5米跨改1.2米,工字钢能从25降到20,总量省一截。多跨连续比简支省材,但施工接头要在反弯点,别为省钢把接头放跨中。
2、改造项目净空死卡,工字钢高度限死250毫米,普通工字钢25a高250但翼缘窄,弱轴扭;换成焊接H250×150×8×12,高度一样、翼缘宽、弱轴大,只是要探伤。选型是截面、稳定、节点、造价四维博弈,拉计算书比选两三个型号,再定最终工字钢号,别凭老师傅目测拍板。