蜂窝梁设计与应用汇编.ppt

单击此处编辑母版标题样式,*,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,蜂窝梁设计与应用,2,蜂窝梁的截面高度与原,H,型钢的截面设计,H,之比为扩张比，一般在,1.2,1.7,之间。,由于扩张后增大了截面惯性矩和抵抗矩，所以显著提高了梁的刚度和强度，在梁本身自重减轻的情况下梁能承受更大的荷载，应用于更大的跨度，节省钢材、运输安装费用，有很可观的经济价值。,蜂窝梁腹板的孔洞既美观又便于布设备管线，可以减少建筑层高，整体上减少建筑造价。,3,正是因为蜂窝梁有着许多其它受弯构件所不具备的优点，自,20,世纪初首次被用于工程以来，随着轧制宽翼缘钢材的出现，蜂窝梁已日渐广泛地被应用于桥梁、厂房、办公楼、轮船及吊车桥架等工程中，是很有发展前途的一种构件形式。,4,二蜂窝梁强度计算,国外有些规范已经列入蜂窝梁计算公式，如英国,BS5950,、前苏联钢结构设计规范（,82,）、日本钢结构协会也提供了一套蜂窝梁的简化计算公式等。目前国内已经有不少有关蜂窝梁的论文，还没有相关的规范列入蜂窝梁的计算，在实际工程中没有可以遵循的标准，给实际的设计工程带来了很多问题。,5,1,正截面强度验算：,通过能相关规范及资料的比较与研究，蜂窝梁计算理论是在以,Allftlish,等人提出的费氏空腹桁架法的基础上推导而来。,Allftlish,假定：,截面保持平面变形；,在剪力作用下，空腹截面处总剪力按刚度分配于上、下两个,T,形截面；,由剪力引起的弯矩，反弯点出现在每个孔洞的垂直中心线上。,6,其中,V,为截面总剪力；,7,按计算的假定，最大正应力发生在蜂窝梁,T,形截面部分两端的腹板孔角点上，即上图中,b,点或,c,点。对于上下,T,形蜂窝梁，其抗弯强度的计算公式为,（,2,）,梁,T,形截面的净面积,梁蜂窝孔上下两边的边长,梁,T,形截面的腹板边缘处的净截面抵抗矩,8,1)T,形截面处的剪应力：,2,剪应力的,验算：,（,4,）,T,形截面的面积矩，当形心位于腹板内时，取中性轴以上部分面积对中性轴的面积矩；当形心位于内翼缘内表面之间腹板面积对形轴的面积矩；,T,形截面的惯性矩,9,2),蜂窝梁孔之间的腹板对接焊缝的验算,10,三蜂窝梁挠度及频率计算,蜂窝梁的挠度计算要考虑剪力的影响，剪力一方面造成,T,形截面的次弯矩；一方面剪力造成较大剪切变形产生挠度，精确计算复杂，一般对于扩张比不大于,1.5,的蜂窝梁可在采用实腹梁的弯曲挠度乘以挠度放大系数。,当扩张比大于,1,5,时，按下式计算,=m+v+vm(4),m,一为蜂窝梁的弯曲挠度。,v,一为当量实腹梁的剪切挠度。,vm,一剪力次弯矩挠度值。,就目前查到的文献还没有关于蜂窝梁自振频率的计算公式，有待于进一步进行研究。,11,四蜂窝梁的应用,多哈超高层写字楼工程中使用了简支蜂窝梁，结合工程的实际情况，在蜂窝的设计中用,SAP2000,的壳单元有限元方法进行分析，得到较全面的分析结果。,其中一个模型如下图,1,：,梁高,h,：,630mm,，梁宽,b:300mm,，上翼缘折算厚度（考虑楼板的作用）,t1,：,55mm,，上翼缘厚度,t2,：,31mm,，跨度,L,：,14980mm,，孔径,D,：,420mm,，孔间距,630mm,，扩张比,1.5,。面荷载作用于上翼缘，恒载为,38.12,活载,35,梁上作用线荷载：,12,模型中两端简支，上翼缘施加侧向水平约束（考虑楼板的作用）。,图,1,计算模型,13,1.2,恒载,+1.4,活载下的应力图如下,：,图,2,支座附近正应力图,（第一孔左下方）,14,图,3 1/4,跨附近正应力图（,第六孔左下方）,15,图,4,跨中附近正应力图（,圆孔正下方）,16,图,5,支座附近主压应力图,17,图,6,四分之一跨附近主压应力图,18,图,7,跨中附近主压应力图,）,19,图,8,支座附近剪应力图（,第一孔与第二孔交界处）,20,1.0,恒载,+1.0,活载下的挠度为,49mm,。自振频率为,4Hz,。分析结果和,PKPM,软件中蜂窝梁的计算结果对照如下表：,程序,最大正应力,下边缘最大拉应力,对接焊缝处最大剪应力,挠度,自振频率,SAP2000,203N/mm,2,148N/mm,2,82N/mm,2,41mm,4.0Hz,PKPM,154N/mm,2,154N/mm,2,70N/mm,2,49mm,无,分析两种程序的结果及其计算方式的差别可知：对于开圆孔的蜂窝梁计算最大正应力的计算结果存在一定的差别；由于其它两种应力,PKPM,计算出来的是某一截面的平均应力而,SAP2000,计算的是某一局部单元的最大应力，,局部应力集中，结果,比较吻合。挠度的计算,PKPM,计算稍大，偏于安全,。,21,国内还没有有关蜂窝梁设计的规范或规程，而且现有资料蜂窝梁的计算也比较繁杂，设计计算时要花费很大的精力。,国内外还有没有对蜂窝梁自振频率的相应计算公式，需要进一步的研究。,现在版本的,PKPM,有关蜂窝梁的计算（依据包钢院,钢结构设计与计算,）也存在些问题（挠度的计算，圆孔蜂窝梁的计算），有待于进一步核实与改进。,由于,SAP2000,蜂窝梁建模过程不很复杂，又比较直观地得到各个部位应力的分布，又可以得到梁的竖向振动频率及挠度，在没有比较可靠的计算软件的情况下不失为一种比较方便的方法。,22,此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢,