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工字钢
作者:天津型材厂     来源:www.tjgg188.com    点击数:   更新时间:2014年12月28 【字体: 】 

 


工字钢[gōng zì gāng] 
 

工字钢也称为钢梁(英文名称 Universal Beam),是截面为工字形状的长条钢材。工字钢分普通工字钢和轻型工字钢,H型钢三种。是截面形状为槽形的型钢。
 

1普通钢

基本区别

工字钢主要分为普通工字钢、轻型工字钢和H型钢三种。
普通工字钢、轻型工字钢翼缘是变截面靠腹板部厚,外部薄; H型钢:HW HM HN HEA HEB HEM 等工字钢的翼缘是等截面
普通工字钢、轻型工字钢已经形成国家标准,普通10#工字钢相当于国际上的I100(也比如10#槽钢相当于槽钢U100)(因为各国执行的标准不同,造成它们的规格有细微的差别)
H型工字钢亦叫宽翼缘工字钢,HW HM HN 源于欧洲标准,HEB是德国标准的工字钢,其中HW、HN工字钢已广泛在我国使用和生产。HEA HEB HEM 在许多德国设计图上会看到,在国内市场上还很难购买到。在国内钢结构工程中,如果量少则可以使用等规格的钢板进行焊接拼接而成。而量大的话,通常考虑使用力学性能与之相当的HW 、HN型钢代替。
HW 工字钢主要用于钢筋砼框架结构柱中钢芯柱,也称劲性钢柱;在钢结构中主要用于柱
HM 型钢高度和翼缘宽度比例大致为1.33~~1.75 主要在钢结构中用做钢框架柱在承受动力荷载的框架结构中用做框架梁;例如:设备平台
HN 型钢高度和翼缘宽度比例大于等于2; 主要用于梁
普通工字钢的用途相当于HN型钢;
◆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,这就使其在应用范围上有着很大的局限。
◆H型钢属于高效经济裁面型材(其它还有冷弯薄壁型钢、压型钢板等),由于截面形状合理,它们能使钢材更高地发挥效能,提高承载能力。不同于普通工字型的是h型钢的翼缘进行了加宽,且内、外表面通常是平行的,这样可便于用高强度螺栓和其他构件连接。其尺寸构成系列合理,型号齐全,便于设计选用。

适用范围

普通工字钢,轻型工字钢,由于截面尺寸均相对较高、较窄,故对截面两个主袖的惯性矩相差较大,这就使其在应用范围上有着很大的局限。工字钢的使用应依据设计图纸的要求进行选用。

尺寸设计

H型钢属于高效经济裁面型钢材(其它还有冷弯薄壁型钢、压型钢板等),由于截面形状合理,它们能使钢材更高地发挥效能,提高承裁能力。不同于普通工字钢的是H型钢的翼缘进行了加宽,而且内、外表面通常是平行的,这样可便于用高强度螺栓和其他构件连接。其尺寸构成合理,型号齐全,便于设计选用。
在结构设计中选用工字钢应依据其力学性能,化学性能,可焊性能,结构尺寸等选择合理的工字钢进行使用。

焊接工艺

H型钢的翼缘都是等厚度的,有轧制截面,也有由3块板焊接组成的组合截面。普通工字钢都是轧制截面,由于生产工艺差,翼缘内边有1:10坡度。H型钢的轧制不同于普通工字钢仅用一套水平轧辊,由于其翼缘较宽且无斜度(或斜度很小),故须增设一组立式轧辊同时进行辊轧,因此,其轧制工艺和设备都比普通轧机复杂。国内可生产的最大轧制H型钢高度为800mm,超过了只能是焊接组合截面。
窄翼缘h型钢适用于梁或压弯构件,而宽翼缘h型钢和h型钢桩则适用于轴心受压构件或压弯构件。普通工字钢、轻型工字钢与HW、HN型钢相比,等重量前提下,w、 ix、 iy都不如H型钢
 

2标记记录

普通工字钢和轻型工字钢的翼缘由根部向边上逐渐变薄的,有一定的角度,普通工字钢和轻型工字钢的型号是用其腰高厘米数的阿拉伯数字来表示,腹板、翼缘厚度和翼缘宽度不同其规格以腰高( h)×腿宽(b)×腰厚(d)的毫数表示,如“普工160×88×6”,即表示腰高为160毫米,腿宽为88毫米,腰厚为6毫米的普通工字钢。/“轻工160×81×5”,即表示腰高为160毫米,腿宽为81毫米,腰厚为5毫米的轻型工字钢。普通工字钢的规格也可用型号表示,型号表示腰高的厘米数,如普工16#。腰高相同的工字钢,如有几种不同的腿宽和腰厚,需在型号右边加a b c 予以区别,如普工32#a、32#b、32#c等。热轧普通工字钢的规格为10-63#。经供需双方协议供应的热轧普通工字钢规格为12-55#。
 

3计算公式

截面高度 H
工字钢
工字钢(4张)
 
 
截面宽度 B
腹板厚度 Tw
翼缘厚度 Tf
交接圆弧半径 Rw
RA=RB=P/2
Mc=Mmax=Pl/4
fc=fmax=Pl^3/48EI
θA=θB=Pl^2/16EI
符号意义及单位
P —— 集中载荷,N;
q —— 均布载荷,N;
R —— 支座反力,作用方向向上者为正,N;
M —— 弯矩,使截面上部受压,下部受拉者为正,Nm;
Q —— 剪力,对邻近截面所产生的力矩沿顺时针方向者为正,N;
f —— 挠度,向下变位者为正,mm;
θ —— 转角,顺时针方向旋转者为正,°;
E —— 弹性模量,Gpa;
I —— 截面的轴惯性矩,m^4;
ξ=x/l,ζ=x'/l,α=a/l,β=b/l,γ=c/l
从两方面考虑:
第一,从梁的剪切应力考虑
第二,从弯曲正应力考虑。
从型钢表中可以查到它的最大可用剪切强度T
Tmax=Q/Ib[BH^2/8-<(B-b)h^2>/8]
式中: Tmax为最大剪切强度。把可用剪切强度T代进去,可算出梁的最大承受载荷。
Q为均布载荷
I为工字钢的截面惯矩可在型钢表中查得(cm^4).
B为工字钢截面的最大宽度。
b为工字钢截面的最小宽度
h为工字钢最小宽度截面的高度。
H为工字钢最大宽度截面的高度
正应力的计算:
Ysigma=M/W
M=最大弯矩=载荷乘距离
W=抗弯模量。
设Ysigma=允许的最大应力,可得出载荷的最大值。
普通工字钢规格表
W= 0.00785 ×[hd+2t ( b – d ) +0.615 ( R 2 – r 2 ) ]
h= 高
b= 腿长
d= 腰厚
t= 平均腿厚
R= 内弧半径
r= 端弧半径
求 250 mm × 118mm × 10mm 的工字钢每 m 重量。从金属材料手册中查出该工字钢 t 为 13 , R 为 10 , r 为 5 ,则每 m 重量 = 0.00785 ×[250 ×10+2 ×13 × ( 118 –10 ) +0.615 × ( 10 2 –5 2 ) ]= 42.03kg
规格
高度
腿宽
腰厚
理重
10#
100
68
4.5
11.261
12#
120
74
5
13.987
14#
140
80
5.5
16.89
16#
160
88
6
20.513
18#
180
94
6.5
24.143
20#a
200
100
7
27.929
20#b
200
102
9
31.069
22#a
220
110
7.5
33.07
22#b
220
112
9.5
36.524
25#a
250
116
8
38.105
25#b
250
118
10
42.03
28#a
280
122
8.5
43.492
28#b
280
124
10.5
47.888
30#a
300
126
9
48.084
30#b
300
128
11
52.794
32#a
320
130
9.5
52.717
32#b
320
132
11.5
57.741
32#c
320
134
13.5
62.765
36#a
360
136
10
60.037
36#b
360
138
12
65.689
36#c
360
140
14
71.341
40#a
400
142
10.5
67.598
40#b
400
144
12.5
73.878
40#c
400
146
14.5
80.158
45#a
450
150
11.5
80.42
45#b
450
152
13.5
87.485
45#c
450
154
15.5
94.55
56#a
560
166
12.5
106.316
56#b
560
168
14.5
115.108
56#c
560
170
16.5
123.9
63#a
630
176
13
121.407
63#b
630
178
15
131.298
63#c
630
180
17
141.189
30特工字钢 又称30异工字钢 或30t
工字钢30特是专为葫芦式起重机设计的工字钢,下翼缘加厚,便于葫芦跑车在上运行,其具体尺寸见图:
规格
高度
腿宽
腰厚
理重
30t
300
128
12
64.6

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