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用热轧成型的工字钢或槽钢等制成(见热轧型钢),檩条等轻型梁还可以采用冷弯成型的Z型钢和槽钢(见冷弯型钢)。型钢梁加工简单、造价较廉,但型钢截面尺寸受到一定规格的限制。当荷载和跨度较大,采用型钢截面不能满足强度、刚度或稳定要求时,则采用组合梁。
组合梁
由钢板或型钢焊接或铆接而成。由于铆接费工费料,常以焊接为主。常用的焊接组合梁为由上、下翼缘板和腹板组成的工形截面和箱形截面,后者较费料,且制作工序较繁,但具有较大的抗弯刚度和抗扭刚度,适用于有侧向荷载和抗扭要求较高或梁高受到限制等情况。
图2是一种特殊型式的组合梁,由轧制工字钢经火焰切割后再错位焊接,焊接后梁高大于原工字钢(增加六角形孔高的一半),从而提高了梁的承载能力和抗弯刚度;由于腹板上有形似蜂窝的六角形孔,故名蜂窝梁。钢梁截面的大小都须经计算确定,并满足强度、整体稳定和刚度三个主要要求。前两个保证钢梁在使用中的,后者保证不会产生过大的变形以利正常使用。组合梁的截面尺寸除满足上述三项要求外,还必须满足各组成件的局部稳定要求。热轧型钢截面的厚度较大,局部稳定一般可以得到保证。
轧制工字钢的孔型系统有直轧孔型系统、斜轧孔型系统和混合孔型系统。此外,工字钢还可以采用特殊轧法。 (1)直轧孔型系统。直轧孔型系统是指工字钢孔型的两个开口腿同时处于轧辊轴线的同一侧,腰与轧辊轴线平行的孔型系统。 其优点是轧辊轴向力小,轴向窜动小,不需工作斜面,孔型占用辊身长度小,在辊身长度一定的条件下可多配孔型。 (2)斜轧孔型系统。这种孔型系统是指工字钢孔型的两个开口腿不同时处于腰部的同一侧,腰与水平轴线有一夹角。 (3)混合孔型系统。根据轧机和产品的特点,为充分发挥各自系统的优点,克服缺点,往往采用混合孔型系统,即两种以上系统的组合。如成品孔和成品前孔采用直腿斜轧孔型系统,其他孔型采用弯腿斜轧系统;或者粗轧孔采用直轧系统, 3~4个精轧孔采用直腿斜扎孔等。 (4)特殊轧法。由于某种原因采用通常的轧制方法难以轧出要求的工字钢时,可采用特殊轧法,充分利用不均匀变形和孔型设计的技巧。例如,当钢坯断面较窄而要求轧制较宽的工字钢时,可采用波浪式轧法;又如当坯料较宽而要求轧制较小号工字钢时,可采用负宽展轧制等。 工字型钢不论是普通型还是轻型的,由于截面尺寸均相对较高、较窄,故对截面两个主轴的惯性矩相差较大,故仅能直接用于在其腹板平面内受弯的构件或将其组成格构式受力构件。对轴心受压构件或在垂直于腹板平面还有弯曲的构件均不宜采用,这就使其
常用热轧工字钢规格有28#和32#,30#是相对比较新的规格。30#a热轧工字钢48.084kg/m,30#b热轧工字钢 52.794kg/m。
可以考虑用H型钢替代热轧工字钢。H型钢加工方便,不受热轧工字钢标准型号的限制。HM 300*200*8*12,延米重量57.3kg/m。
刚度
梁在正常使用条件下的 竖向位移(挠度),不应超过设计规范中对各种不同用途的梁所规定的 容许变形值。梁的挠度大小与梁截面的抗弯刚度(弹性模量和截面惯性矩的乘积)成反比,刚度愈大,挠度愈小。采用较高的截面,可提高梁的刚度。
局部稳定
当梁的腹板和翼缘厚度不足时,可能在全梁因强度破坏或丧失整体稳定之前,受压翼缘或腹板就已形成波状凹凸而失去其原来的平面形态的现象称局部屈曲或丧失局部稳定(图2)。局部屈曲将改变截面形状而恶化梁的工作状态,有可能促使梁提前丧失承载能力。为此,对受压翼缘板的宽厚比应有限制。对于腹板,当高厚比较大时,则须用横向加劲肋或纵、横向加劲肋予以加强,把整块腹板分成若干小区格。
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