鋼結(jié)構(gòu)施工過程中，為什么H型鋼梁翼緣要避免開孔

時間：2019-07-27作者：佛山市勇仁鋼鐵有限公司瀏覽：411

在許多鋼結(jié)構(gòu)項目中，都涉及到鋼梁開孔問題，比如吊裝孔、吊掛孔、穿筋孔等等，這些都是現(xiàn)場便于施工的措施，或者是其他專業(yè)的構(gòu)造要求，比如管道支架吊掛點等。而現(xiàn)行設(shè)計及施工規(guī)范說明應(yīng)盡量避免型鋼翼緣板開孔，這里在分析軟件中對幾種開孔情況進行簡化的計算分析，比較直觀的反映開孔對受力情況的影響。

因為不同項目結(jié)構(gòu)形式，受力有差別，下面舉一個簡單算例來驗證這個結(jié)論，這里直接取鋼框架結(jié)構(gòu)中一種較常見的鋼梁受力形式：兩端固支梁（多為主梁）。

受力簡圖：

圖中A,B為支座，兩端固支，q為簡化的均布荷載（樓板荷載），M為彎矩（向下為正彎矩，向上為負彎矩），V為剪力。

計算模型鋼梁跨度取6M，主梁截面取H 400x200x8x12，材質(zhì)為Q235B。

開孔位置分別取如下位置，尺寸為φ20圓孔。

為使截面強度利用率達到90%，經(jīng)查表計算得主梁均布荷載值取70KN/m，在支座處負彎矩較大，跨中處正彎矩較大，彎矩大?。呵闆r1<情況2<情況3。

根據(jù)以上條件在軟件中建模加載（左圖），進行網(wǎng)格劃分（右圖），網(wǎng)格在孔部位進行加密處理以提高此部位求解精度，最后進行計算求解，模型簡圖如下：

計算求解后，模型整體變形（左圖）及等效應(yīng)力分布（右圖）情況如下：

可以確認整體計算結(jié)果與理論計算基本吻合，翼緣板應(yīng)力較大處出現(xiàn)在彎矩大的截面，也說明了H型鋼翼緣板主要承受彎矩作用，下面觀察三種情況的孔位處的應(yīng)力分布情況：

情況1下翼緣孔周邊應(yīng)力分布情況：

情況2下翼緣孔周邊應(yīng)力分布情況：

情況3下翼緣孔周邊應(yīng)力分布情況：

由于模型建模加載以及計算模型的誤差，所得結(jié)果數(shù)值精確度僅作為參考，但能一定程度上反映孔周邊實際受力過程中出現(xiàn)的應(yīng)力集中狀況，觀察三處孔周應(yīng)力數(shù)值分布情況，可見應(yīng)力集中處應(yīng)力大?。呵闆r1<情況2<情況3，與實際理論計算彎矩大小分布相吻合。

綜上所述，鋼梁彎矩大的截面處翼緣板開孔容易出現(xiàn)應(yīng)力集中處應(yīng)力大小**限的情況，可能導(dǎo)致鋼梁局部塑性屈服破壞，嚴重的可能導(dǎo)致板材撕裂，這個是需要在設(shè)計及施工中應(yīng)盡量避免出現(xiàn)的情況，如果無法避免則需要做好補強措施，局部加強截面以降低應(yīng)力集中效應(yīng)。


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