【鋼結構·技術】為什麽H型鋼梁翼緣要避免開孔?
作者:管理員    發布於:2019-02-16 17:00:24    文字:【】【】【

在許多鋼結構項目中,都涉及到鋼梁開孔問題,比如吊裝孔、吊掛孔、穿筋孔等等,這些都是現場便於施工的措施,或者是其他專業的構造要求,比如管道支架吊掛點等。而現行設計及施工規範說明應盡量避免型鋼翼緣板開孔,這裏在分析軟件中對幾種開孔情況進行簡化的計算分析,比較直觀的反映開孔對受力情況的影響。


因為不同項目結構形式,受力有差別,下麵舉一個簡單算例來驗證這個結論,這裏直接取鋼框架結構中一種最常見的鋼梁受力形式:兩端固支梁(多為主梁)。


受力簡圖:


圖中A,B為支座,兩端固支,q為簡化的均布荷載(樓板荷載),M為彎矩(向下為正彎矩,向上為負彎矩),V為剪力。


計算模型鋼梁跨度取6M,主梁截麵取H 400x200x8x12,材質為Q235B。


開孔位置分別取如下位置,尺寸為φ20圓孔。



為使截麵強度利用率達到90%,經查表計算得主梁均布荷載值取70KN/m,在支座處負彎矩最大,跨中處正彎矩最大,彎矩大小:情況1<情況2<情況3。


根據以上條件在軟件中建模加載(左圖),進行網格劃分(右圖),網格在孔部位進行加密處理以提高此部位求解精度,最後進行計算求解,模型簡圖如下:




計算求解後,模型整體變形(左圖)及等效應力分布(右圖)情況如下:




可以確認整體計算結果與理論計算基本吻合,翼緣板應力較大處出現在彎矩大的截麵,也說明了H型鋼翼緣板主要承受彎矩作用,下麵觀察三種情況的孔位處的應力分布情況:


情況1下翼緣孔周邊應力分布情況:



情況2下翼緣孔周邊應力分布情況:



情況3下翼緣孔周邊應力分布情況:



由於模型建模加載以及計算模型的誤差,所得結果數值精確度僅作為參考,但能一定程度上反映孔周邊實際受力過程中出現的應力集中狀況,觀察三處孔周應力數值分布情況,可見應力集中處應力大小:情況1<情況2<情況3,與實際理論計算彎矩大小分布相吻合。


綜上所述,鋼梁彎矩大的截麵處翼緣板開孔容易出現應力集中處應力大小超限的情況,可能導致鋼梁局部塑性屈服破壞,嚴重的可能導致板材撕裂,這個是需要在設計及施工中應盡量避免出現的情況,如果無法避免則需要做好補強措施,局部加強截麵以降低應力集中效應。


(來源:建築工程魯班聯盟,如若侵權請聯係亞遊刪除)

全站搜索
腳注信息
 Copyright(C)2013-2018 柳州亞遊鋼結構科技有限公司      桂ICP備18002167號        技術支持:指尖互動網絡