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。是截面形状为工字型的型钢。 中文名 工字钢 外文名 Universal Beam 别 称钢梁 解 释 截面为工字形状的钢材 执行标准 GB/T 706-2008 学 科 冶金工程 工字钢主要分为普通工字钢、轻型工字钢和宽翼缘工字钢。按翼缘与腹板高度 比又分为宽幅、中幅、窄幅宽翼缘工字钢。者生产的规格为10—60号,即 相应的高度为10 cm—60 cm。在相同高度下,轻型工字钢翼缘窄、腹板薄、重 量轻。宽翼缘工字钢又称H型钢,断面特点是两腿平行,且腿内侧没有斜度。 它属于经济断面型钢,是在四辊轧机上轧制的,所以又称“工字钢”。普通工字钢、轻型工字钢已经形成国家标准。 工字钢的规格是用腰宽的厘米值来表示的,如10号工字钢,其腰宽为10cm。工字钢的种类有热轧普通工字钢、轻型工字钢和宽平行腿工字钢(H型钢)。我国热轧普通工字钢的腰宽为100~630,表示为0~No.63,腿内侧壁斜度为1:6。轧制工字钢的孔型系统有直轧孔型系统、斜轧孔型系统和混合孔型系统。此外,工字钢还可以采用轧法。 (1)直轧孔型系统。直轧孔型系统是指工字钢孔型的两个开口腿同时处于轧辊轴线的同一侧,腰与轧辊轴线平行的孔型系统。 其优点是轧辊轴向力小,轴向窜动小,不
孔型占用辊身长度小,在辊身长度一定的条件下可多配孔型。 (2)斜轧孔型系统。这种孔型系统是指工字钢孔型的两个开口腿不同时处于腰部的同一侧,腰与水平轴线有一夹角。 (3)混合孔型系统。根据轧机和产品的特点,为充分发挥各自系统的优点,克服缺点,往往采用混合孔型系统,即两种以上系统的组合。如成品孔和成品前孔采用直腿斜轧孔型系统,其他孔型采用弯腿斜轧系统;或者粗轧孔采用直轧系统,后3~4个精轧孔采用直腿斜扎孔等。 (4)轧法。由于某种原因采用通常的轧制方法难以轧出要求的工字钢时,可采用轧法,充分利用不均匀变形和孔型设计的技巧。例如,当钢坯断面较窄而要求轧制较宽的工字钢时,可采用波浪式轧法;又如当坯料较宽而要求轧制较小号工字钢时,可采用负宽展轧制等。 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
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,便于设计选用。 折叠适用范围 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。 折叠尺寸设计 H型钢属于经济裁面型钢材(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,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。 折叠焊接工艺 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。国内可生产的轧制H型钢高度为800,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
b为工字钢截面的小宽度 h为工字钢小宽度截面的高度。 H为工字钢宽度截面的高度 正应力的计算: Ysigma=M/W M=弯矩=载荷乘距离 W=抗弯模量。 设Ysigma=允许的应力,可得出载荷的值。 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 × 118 × 10 的工字钢每 m 重量。从金属材料手册中查出该工字钢 t 为
用热轧成型的工字钢或槽钢等制成(见热轧型钢),檩条等轻型梁还可以采用冷弯成型的Z型钢和槽钢(见冷弯型钢)。型钢梁加工简单、造价较廉,但型钢截面尺寸受到一定规格的限制。当荷载和跨度较大,采用型钢截面不能满足强度、刚度或稳定要求时,则采用组合梁。
工字钢 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,; 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: ,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可用剪切强度T Tmax=Q/Ib[BH^2/8-<(B-b)h^2>/8] 式中: Tmax为剪切强度。把可用剪切强度T代进去,可算出梁的承受载荷。 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为工字钢截面的宽度。