工字鋼

　　工字鋼也稱(chēng)鋼梁（英文名稱(chēng) I Beam)，是截面為工字形的長(zhǎng)條鋼材。工字鋼分普通工字鋼和輕型工字鋼，H形鋼三種。工字鋼廣泛用于各種建筑結(jié)構(gòu)、橋梁、車(chē)輛、支架、機(jī)械等。 
　　普通工字鋼和輕型工字鋼的翼緣由根部向邊上逐漸變薄的，有一定的角度，普通工字鋼和輕型工字鋼的型號(hào)是用其腰高厘米數(shù)的阿拉伯?dāng)?shù)字來(lái)表示，腹板、翼緣厚度和翼緣寬度不同其規(guī)格以腰高( h)×腿寬(b)×腰厚(d)的毫數(shù)表示，如“普工160×88×6”，即表示腰高為160毫米，腿寬為88毫米，腰厚為6毫米的普通工字鋼。/“輕工160×81×5”，即表示腰高為160毫米，腿寬為81毫米，腰厚為5毫米的輕型工字鋼。普通工字鋼的規(guī)格也可用型號(hào)表示，型號(hào)表示腰高的厘米數(shù)，如普工16#。腰高相同的工字鋼，如有幾種不同的腿寬和腰厚，需在型號(hào)右邊加a b c 予以區(qū)別，如普工32a# 32b# 32c#等。 熱軋普通工字鋼的規(guī)格為10-63#。經(jīng)供需雙方協(xié)議供應(yīng)的熱軋普通工字鋼規(guī)格為12-55#。
　　基本區(qū)別
　　工字鋼主要分為普通工字鋼、輕型工字鋼、H形鋼三種。 　　
　　普通工字鋼、輕型工字鋼翼緣是變截面靠腹板部厚,外部薄; H型鋼：HW HM HN HEA HEB HEM 等工字鋼的翼緣是等截面 　　普通工字鋼、輕型工字鋼已經(jīng)形成國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，普通10#工字鋼相當(dāng)于國(guó)際上的I100（也比如10#槽鋼相當(dāng)于槽鋼U100）（因?yàn)楦鲊?guó)執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)不同，造成它們的規(guī)格有細(xì)微的差別） 　　
　　H型工字鋼亦叫寬翼緣工字鋼，HW HM HN 源于歐洲標(biāo)準(zhǔn),HEB是德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的工字鋼。其中I 、HW、HN工字鋼已廣泛在我國(guó)使用和生產(chǎn)。HEA HEB HEM 在許多德國(guó)設(shè)計(jì)圖上會(huì)看到，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上還很難購(gòu)買(mǎi)到。在國(guó)內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)工程中，如果量少則可以使用等規(guī)格的鋼板進(jìn)行焊接拼接而成。而量大的話(huà)，通�？紤]使用力學(xué)性能與之相當(dāng)?shù)腍W 、HN型鋼代替。 　　
　　HW 工字鋼主要用于鋼筋砼框架結(jié)構(gòu)柱中鋼芯柱,也稱(chēng)勁性鋼柱;在鋼結(jié)構(gòu)中主要用于柱 　　
　　HM 型鋼高度和翼緣寬度比例大致為1.33~~1.75 主要在鋼結(jié)構(gòu)中:用做鋼框架柱在承受動(dòng)力荷載的框架結(jié)構(gòu)中用做框架梁;例如:設(shè)備平臺(tái) 　　
　　HN 型鋼高度和翼緣寬度比例大于等于2; 主要用于梁 　　
　　普通工字鋼的用途相當(dāng)于HN型鋼;
適用范圍
　　普通工字鋼，輕型工字鋼，由于截面尺寸均相對(duì)較高、較窄，故對(duì)截面兩個(gè)主袖的慣性矩相差較大，因此，一般僅能直接用于在其腹板平面內(nèi)受彎的構(gòu)件或?qū)⑵浣M成格構(gòu)式受力構(gòu)件。對(duì)軸心受壓構(gòu)件或在垂直于腹板平面還有彎曲的構(gòu)件均不宜采用，這就使其在應(yīng)用范圍上有著很大的局限。工字鋼的使用應(yīng)依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的要求進(jìn)行選用。
　　尺寸設(shè)計(jì)
　　H型鋼屬于高效經(jīng)濟(jì)裁面型材(其它還有冷彎薄壁型鋼、壓型鋼板等)，由于截面形狀合理，它們能使鋼材更高地發(fā)揮效能，提高承裁能力。不同于普通工字鋼的是H型鋼的翼緣進(jìn)行了加寬，且內(nèi)、外表面通常是平行的，這樣可便于用高強(qiáng)度螺桂和其他構(gòu)件連接。其尺寸構(gòu)成合理系列，型號(hào)齊全，便于設(shè)計(jì)選用。 　　
　　在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中選用工字鋼應(yīng)依據(jù)其力學(xué)性能，化學(xué)性能，可焊性能，結(jié)構(gòu)尺寸等選擇合理的工字鋼進(jìn)行使用。
　　接工藝
　　H型鋼的翼緣都是等厚度的，有軋制截面，也有由3塊板焊接組成的組合截面。普通工字鋼都是軋制截面，由于生產(chǎn)工藝差，翼緣內(nèi)邊有1：10坡度。H型鋼的軋制不同于普通工字鋼僅用一套水平軋輥，由于其翼緣較寬且無(wú)斜度(或斜度很小)，故須增設(shè)一組立式軋輥同時(shí)進(jìn)行輥軋，因此，其軋制工藝和設(shè)備都比普通軋機(jī)復(fù)雜。國(guó)內(nèi)可生產(chǎn)的最大軋制H型鋼高度為800mm，超過(guò)了只能是焊接組合截面。 　　
　　窄翼緣h型鋼適用于梁或壓彎構(gòu)件，而寬翼緣h型鋼和h型鋼樁則適用于軸心受壓構(gòu)件或壓彎構(gòu)件。普通工字鋼、輕型工字鋼與HW、HN型鋼相比，等重量前提下，w、 ix、 iy都不如H型鋼。
求工字鋼的公式
　　截面高度 H 　　
    截面寬度 B 　　
    腹板厚度 Tw 　　
    翼緣厚度 Tf 　　
    交接圓弧半徑 Rw 　　
    RA=RB=P/2 　　
    Mc=Mmax=Pl/4 　　
    fc=fmax=Pl^3/48EI 　　
    θA=θB=Pl^2/16EI 　　
    符號(hào)意義及單位 　　
    P —— 集中載荷，N； 　　
　　q —— 均布載荷，N； 　　
　　R —— 支座反力，
　　作用方向向上者為正，N； 　　
　　M —— 彎矩，使截面上部受壓，下部受拉者為正，Nm； 　　
　　Q —— 剪力，對(duì)鄰近截面所產(chǎn)生的力矩沿順時(shí)針?lè)较蛘邽檎�，N； 　　
　　f —— 撓度，向下變位者為正，mm； 　　
　　θ —— 轉(zhuǎn)角，順時(shí)針?lè)较蛐�轉(zhuǎn)者為正，°； 　　
　　E —— 彈性模量，Gpa； 　　
　　I —— 截面的軸慣性矩，m^4； 　　
　　ξ=x/l，ζ=x'/l，α=a/l，β=b/l，γ=c/l 　　
　　從兩方面考慮： 　　
　　第一，從梁的剪切應(yīng)力考慮 　　
　　第二，從彎曲正應(yīng)力考慮。 　　
　　從型鋼表中可以查到它的最大可用剪切強(qiáng)度T 　　
　　Tmax=Q/Ib[BH^2/8-<(B-b)h^2>/8] 　　
　　式中: Tmax為最大剪切強(qiáng)度。把可用剪切強(qiáng)度T代進(jìn)去，可算出梁的最大承受載荷。 　　
　　Q為均布載荷 　　
　　I為工字鋼的截面慣矩可在型鋼表中查得(cm^4). 　　
　　B為工字鋼截面的最大寬度。 　　
　　b為工字鋼截面的最小寬度 　　
　　h為工字鋼最小寬度截面的高度。 　　
　　H為工字鋼最大寬度截面的高度 　　
　　正應(yīng)力的計(jì)算： 　　
　　Ysigma=M/W 　　
　　M=最大彎矩=載荷乘距離 　　
　　W=抗彎模量。 　　
　　設(shè)Ysigma=允許的最大應(yīng)力，可得出載荷的最大值。 　　
　　普通工字鋼規(guī)格表 　　　
　　W= 0.00785 ×[hd+2t （ b – d ） +0.615 （ R 2 – r 2 ） ] 　　
　　h= 高 　　
　　b= 腿長(zhǎng) 　　
　　d= 腰厚 　　
　　t= 平均腿厚 　　
　　R= 內(nèi)弧半徑 　　
　　r= 端弧半徑 　　
　　求 250 mm × 118mm × 10mm 的工字鋼每 m 重量。從金屬材料手冊(cè)中查出該工字鋼 t 為 13 ， R 為 10 ， r 為 5 ，則每 m 重量 = 0.00785 ×[250 ×10+2 ×13 × （ 118 –10 ） +0.615 × （ 10 2 –5 2 ） ]= 42.03kg