蜂窝梁构造尺寸与应力比计算:以实际项目钢檩条为例

   日期:2025-03-31     来源:网络整理    作者:二手钢材网    浏览:297    评论:0    
核心提示:4、通过对比分析,本案例采用切割后错峰拼接形成的蜂窝梁,提高了承载力和刚度,同时不显著增加自重,可以达到节约钢材的目的,但是加工蜂窝梁需要切割与焊接,工艺复杂,影响工期,综合投资是否最优需要根据项目情况综合考虑。

蜂窝梁通常将 H 型钢或工字钢进行纵向切割,使其成为锯齿形,然后错位焊接从而形成蜂窝孔。也有直接在腹板上开孔的情况。蜂窝状孔洞大多为六角形(如图一所示)。它一般被应用于跨度较大的轻钢屋面,在厂房项目中则用于跨度较大的钢结构檩条。并且,蜂窝梁能够穿越设备管线,以此来优化空间利用率。

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(图一)

以六角形孔洞的蜂窝梁为例,其构造尺寸要求如图所示(图二),

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(图二) 六角形蜂窝状孔洞构造尺寸

本文以一实际项目的钢檩条为例。原设计采用 LH300×150×3.2×4.5 高频焊接 H 型钢檩条(算例一),其檩条跨度为 12.0m,檩条间距为 1.50m,屋面恒载为 0.4kn/㎡,屋面活载为 0.5kn/㎡。在不改变檩条型号的前提下,计算切割后错峰拼接形成的蜂窝梁的应力比及挠度(算例三),同时计算采用与蜂窝梁同高度的实腹式 H 型钢檩条的应力比及挠度(算例二),以此来对比分析蜂窝梁的经济性及实用性到底如何(图三)。

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(图三)

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板单元有效应力计算结果如下所示:

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挠度计算结果如下所示:

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结论

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计算结果对比后发现:采用 LH300×150×3.2×4.5 高频焊接 H 型钢檩条,其应力比最高,挠度最大。它比切割后错峰拼接形成的蜂窝梁的应力比大了(141 - 102.6)/102.6 = 37.40%,挠度比蜂窝梁大了(29.07 - 14.39)/14.39 = 102.0%。

蜂窝梁与采用和其高度相同的实腹式 H 型钢梁进行对比,其应力比相差为(102.6 - 85.6)÷85.60 = 19.85%,挠度相差为(14.39 - 11.795)÷11.795 = 22%。这表明蜂窝梁的应力及挠度值比同高度的实腹式梁要大,不过相差的幅度并不是特别大。

切割后进行错峰拼接而形成的蜂窝梁钢材切割图,其梁的高度有所增加。对于这种蜂窝梁,需要特别留意整体以及腹板的局部稳定情况。在必要的时候,要设置加劲肋来防止屈曲现象的发生。与此同时,腹板开孔会致使局部抗剪能力下降,所以在支座以及受集中荷载的地方钢材切割图,需要用封板进行补强。

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通过对比分析可知,本案例采用了切割后错峰拼接形成的蜂窝梁。这种蜂窝梁提高了承载力和刚度,并且在不显著增加自重的情况下,能够达到节约钢材的目的。然而,加工蜂窝梁需要进行切割与焊接,其工艺较为复杂,会对工期产生影响。所以,综合投资是否最优需要根据具体的项目情况进行综合考虑。

为了让大家能更直观地看出三者的差异,我将计算结果的图示放置在了文章的末尾。

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应力计算结果整体对比

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挠度计算结果整体对比

 
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