构造系数。
翼缘板的重量 Ge 等于上下两块翼缘重量之和,即
下面以梁的抗弯强度条件来分析等截面梁单位长度的总重量 G 。梁所需的截面抗
弯模量为:梁的惯性矩为由此式得可得梁单位长度总重为
可见,梁重是梁高的函数,为了确定最小重量的梁高,使总重量最轻,可对 h
求导数并令 dG / dh ,即
从而求得经济梁高为或简化为[9]
式中:W ——梁最大弯矩求得的截面抗弯模量 , mm3 ;
K ——与构造有关的系数, K ,一般可取 1。15;
——腹板厚度,mm。
用公式(2-34)计算经济高度时,需要假定腹板厚度,但又与梁的高度 h 有 关 , 这 就 需 要 根 据 梁 设 计 方 案 中 加 劲 肋 的 布 置 情 况 , 初 步 确 定 。 一 般
为了使用方便,经济梁高也可用经验公式来计算:
实现选用梁的高度 h 时,应满足上述三方面要求,即小于最大梁高 hmax ,大于最 小梁高 hmin ,并尽可能等于或略小于经济高度 hf :
据统计,采用的梁高 h 与经济高度 hf 相差 20%时,重量影响很少,仅增加 2。2%。 因此,在确定梁高 h 时,可以根据钢板局部稳定性的要求适当调整。
在对箱型梁截面进行梁高确定时,同样可根据上述公式。在进行具体计算时只需 将上述公式中的所有涉及到的用 2进行替代,就可完成对箱型梁的梁高的设计。
(2)腹板尺寸的确定
腹板的高度 h0 稍小于梁高 h,并应符合钢板规格,取 5 mm 或 10 mm 的倍数。梁 腹板的重量约占梁总重量的 40 % ~ 50 %以上,其中腹板厚度的增加对梁截面的惯性 矩影响不显著,但却会使整条的耗钢梁明显增大,此外,腹板承受弯矩很小,主要承 受剪力,而梁的剪力一般不大。因此,腹板厚度应尽可能取得小一些,以减轻梁的自
重。通常,应满足受剪强度和局部稳定性要求,采用经验公式:
工字型梁: 箱型梁:
式中: h ——梁高,mm;
——腹板厚度,mm,按防锈蚀和耐久性要求6 mm,太薄易变形。
(2)翼缘尺寸的确定
确定腹板尺寸后,可从梁截面所需惯性矩 Iu 中,扣除腹板部分的惯性矩 I f ,求 得翼缘所需的惯性矩 Ie :
式中: Ie ——翼缘所需的惯性矩, mm4 ;
Iu ——梁截面所需的惯性矩, Iu W
I f ——腹板的惯性矩, I f
由翼缘惯性矩近似公式 Ie
,可得翼缘所需截面积:
其中 b、t 分别为翼缘的宽度和厚度,当定出其中一值,就可确定另一数值。 一般,翼缘宽度 b 不得太小,也不得太大。太小不利于梁的整体稳定,太大则翼
缘中应力分布不均程度增大,因此需满足整体稳定性和局部稳定性条件。
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按 整 体 稳 定 性 条 件 , 工 字 形 梁 的 翼 缘 宽 度 b 常 取 梁 高 h 的 2。5
5 h ;箱型梁两腹板间的宽度 b0 应控制在 b0 3 h 范围内。
按局部稳定性条件,工字型梁的宽厚比 b / t 不应大于15 ;箱型梁翼缘伸
出 腹 板 外 的 宽 度 be 不 应 大 于 15 t ; 并 且 两 腹 板 间 的 宽 度 b0 不 应 大 于
45 t 。如果梁的计算应力小于 0。8,那么两腹板间的宽度 b0 不应大于