钢结构翼缘板尺寸的重要信息

确定翼缘板的尺寸时，常先估算每个翼缘所需的截面积Af。梁截面的惯性矩

式中，h1为上下两翼缘形心间的距离，在推导估算公式时，可近似取h1≈hw≈h，因而可得梁截面弹性截面模量Wx为

即

此近似公式常用以估算每个翼缘所需截面积。对焊接梁板，Af＝bftf，因而在求得Af后，设定bf（或tf）即可求得tf（或bf）。在确定翼缘板尺寸时常需注意以下几点:

（1）为了保证受压翼缘板的局部稳定性，必须满足

若在估算Wx时采用了截面塑性发展系数γx＝1.05，即取Wx＝Mx/（1.05f）时，则式（5.75a）应改为

为了简化，符号bf和tf可简写作b和t。

（2）梁翼缘宽度b与梁高h间的关系通常取

（3）翼缘板宽度宜取为cm的整数倍，厚度宜取为mm的偶数倍，以便备料。

（4）焊接板梁的翼缘板一般用一层钢板作成。当采用两层钢板时，外层钢板与内层钢板厚度之比宜为0.5～1.0。外层钢板宽度宜小于内层钢板，以便敷设角焊缝，见图5.43（a）。

图5.43　板梁截面

（a）双层翼缘板的焊接板梁；（b）高强度螺栓连接的板梁截面（一半）

在试选了板梁截面的尺寸后，即可进行正式验算。验算时对梁的截面几何特性等应按材料力学公式正确计算。如验算中某些项目不符合要求，应对试选的截面进行修改后而重新验算。直至全部满足设计要求。

上述（1）～（3）的内容主要针对焊接工字形板梁。但所有估算截面尺寸的方法和步骤也适用于如图5.43（b）所示用高强度螺栓连接的板梁，但须注意:

（1）每个翼缘面积Af此时应包含翼缘角钢和翼缘板两部分（翼缘板也有称为盖板）。式中翼缘角钢的面积不宜少于Af的30%。

（2）每个翼缘的翼缘板最多为3层，厚度不等时，较薄钢板应置于外层。每块翼缘板的宽度相等，且均略大于两角钢外伸“边肢”端间的距离，如图5.43（b）所示。

（3）上、下翼缘角钢背至背的距离宜为hw＋10mm（即角钢外伸边背面宜高出腹板边缘5mm）使腹板上下边缘不与翼缘板面“冲突”。当需依靠翼缘板与腹板顶端直接接触以传递上翼缘板顶面传来的竖向压力时，则腹板边缘可以与翼缘角钢背面相齐，但需刨平顶紧。

【例5.5】　例5.3所示工作平台中主梁若改用焊接工字型截面（参见图5.36），建筑要求主梁高度不得大于100cm。已知跨度L＝9m，其计算简图如图5.44（a）所示，试设计此截面。

图5.44　例5.5

（a）计算简图；（b）剪力图；（c）弯矩图

解:1）初选截面。

①梁中最大弯矩和所需截面模量。

由主梁两侧次梁传来的集中荷载设计值得

P＝2×138.8＝277.6（k N）

按图5.44（a）所示计算简图，得梁的最大弯矩

Mx＝1.02Pa＝1.02×277.6×3＝849.5（k N·m）

式中，1.02是估计主梁自重引起的弯矩增大系数。

本主梁因有次梁作为侧向支点，估计不致因整体稳定性而破坏，初选截面时可按梁的抗弯强度计算所需截面模量Wx。考虑到翼缘板厚不致大于16mm，取f＝215N/mm2。梁承受静力荷载，故取γx＝1.05。于是得

②梁的高度和腹板截面尺寸。最小梁高度由挠度控制（附表2.1）。

梁的经济高度为

采用腹板高度hw＝800mm，考虑翼缘板厚度后梁高h将满足

h＜hmax＝100cm和h＞hmin＝60.0cm

腹板厚度由经验公式估定:

或　tw＝7＋0.00hw＝7＋0.003×800＝9.4（mm）(www.xing528.com)

采用tw＝8mm

试用腹板截面尺寸为－8×800

③翼缘板的截面尺寸。由式（7.74）得

当时，可不计算梁的整体稳定性（表5.1）。

当时，翼缘板不会局部失稳。

的范围宜在。

据此，可能采用的翼缘板截面尺寸，见表5.3。

表5.3　翼缘板截面尺寸

图5.45　主梁截面

决定采用:b＝280mm，t＝14mm，Af＝39.2cm2。

梁截面如图5.45所示

主梁自重设计值为

q＝1.2×142.4×10－4×7.85×9.81＝1.32（k N/m）

2）内力计算。

此处组合梁重量使弯矩增大的系数为846.2/（277.6×3）＝1.016

3）验算。

①，可不验算整体稳定性。

②抗弯强度

③抗剪强度

④次梁与主梁平接，不是跌接，因而不需要验算腹板计算高度上边缘的局部承压强度。

⑤次梁作用点外侧主梁截面腹板顶端处的折算应力（参见图5.44）。该截面的弯矩和剪力分别为

腹板顶端的应力

折算应力

⑥挠度。

验算条件

弯矩标准值

式中，[（36＋0.663）×6]为由次梁传来的集中力标准值，见例5.3。

，不起控制作用，计算从略。

以上验算全部符合要求，所选板梁截面合适。

例5.3中主梁若采用中翼缘H型钢HM600×300×12×20，截面积为A＝192.5cm2。本例题中对该主梁采用焊接工字形截面（图5.45），A＝142.4cm2，截面节省35%，但制造工作量将加大，因腹板厚度较薄，加劲肋费用也将增加。