蜂窩梁的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

1、<p><b>　　蜂窩梁的設(shè)計(jì)及應(yīng)用</b></p><p>　　摘要：介紹了蜂窩梁的概念、特征、設(shè)計(jì)內(nèi)容、設(shè)計(jì)規(guī)范，并結(jié)合具體工程實(shí)例，對(duì)蜂窩梁設(shè)計(jì)的具體應(yīng)用進(jìn)行探討分析，其中主要包括結(jié)構(gòu)選型、強(qiáng)度計(jì)算、穩(wěn)定計(jì)算、撓度計(jì)算、其它構(gòu)造設(shè)計(jì)等內(nèi)容。希望通過(guò)這樣的探討分析能夠引起人們對(duì)蜂窩梁的進(jìn)一步重視，能夠?yàn)榉涓C梁的設(shè)計(jì)及應(yīng)用發(fā)揮指導(dǎo)作用。 </p><p>

2、;　　關(guān)鍵詞：蜂窩梁 設(shè)計(jì)應(yīng)用強(qiáng)度計(jì)算穩(wěn)定計(jì)算 </p><p>　　中圖分類號(hào)： U445文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A </p><p>　　1.蜂窩梁的概念與特征 </p><p>　　1.1蜂窩梁的概念。蜂窩梁是隨著施工經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)和技術(shù)的改進(jìn)而出現(xiàn)的，它由工字鋼經(jīng)過(guò)切割、焊接而形成的空腹梁。在實(shí)際設(shè)計(jì)和運(yùn)用中，一般將蜂窩梁截面高度與原梁截面高度之比稱為擴(kuò)張比，常用比為1.5

3、。經(jīng)過(guò)擴(kuò)張后，截面慣性矩和截面模量得到了增大，進(jìn)而使得梁的抗彎強(qiáng)度和剛度得到了提高，在設(shè)計(jì)應(yīng)用中，蜂窩梁就可以承受更大的荷載，也可以運(yùn)用于更大跨度的結(jié)構(gòu)當(dāng)中。 </p><p>　　1.2蜂窩梁的特征。由于蜂窩梁與一般梁的形態(tài)不同，它有著自己的顯著特點(diǎn)，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。與實(shí)腹梁相比而言，蜂窩梁的自重比較輕，能夠承受更大的荷載，更能夠滿足工程建設(shè)的需要。而與組合衍架相比而言，蜂窩梁的構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，并且具有良

4、好的防腐性能，這樣在使用中更能夠提高建筑物的性能。同時(shí)，建筑工程中使用蜂窩梁，其孔洞不僅十分美觀，能夠提高可觀賞性，而且方便管線的布設(shè)，對(duì)于高層建筑施工來(lái)說(shuō)更為有利，能夠避免管線從梁下穿過(guò)而增加層高，有利于高層建筑的施工建設(shè)。此外，根據(jù)施工資料的分析和總結(jié)可以得知，在建筑工程施工中如果運(yùn)用蜂窩梁代替實(shí)腹梁，能夠節(jié)約25—50%的鋼材，減少油漆使用費(fèi)，降低運(yùn)輸安裝費(fèi)用，有利于節(jié)約建筑工程施工建設(shè)成本，取得更好的施工效益。正是由于蜂窩梁具有

5、上述顯著的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，因而在建筑工程建設(shè)中得到了廣泛的運(yùn)用。 </p><p>　　2.蜂窩梁的設(shè)計(jì)內(nèi)容及設(shè)計(jì)規(guī)范 </p><p>　　2.1蜂窩梁的設(shè)計(jì)內(nèi)容。在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，為了提高設(shè)計(jì)效果，主要需要考慮以下內(nèi)容：強(qiáng)度計(jì)算、穩(wěn)定計(jì)算、撓度計(jì)算、支承加勁肋、腹板焊縫計(jì)算。只有對(duì)所有這些計(jì)算內(nèi)容進(jìn)行全面的考慮，并嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)規(guī)范和施工的具體要求，才能提高設(shè)計(jì)效果，使蜂窩梁設(shè)計(jì)更加滿足規(guī)范

6、要求，提高工程施工建設(shè)質(zhì)量。 </p><p>　　2.2蜂窩梁的設(shè)計(jì)規(guī)范。關(guān)于蜂窩梁的設(shè)計(jì)規(guī)范，不同國(guó)家有不同的規(guī)定。英國(guó)鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范BS5950第一部分列出了計(jì)算公式，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)也對(duì)蜂窩梁規(guī)格和性能做出相應(yīng)的規(guī)定。俄羅斯關(guān)于蜂窩梁設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定與英國(guó)有類似之處，也在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中列入了蜂窩梁設(shè)計(jì)的內(nèi)容。日本鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)編寫(xiě)的《新版H型鋼系列》列出蜂窩梁簡(jiǎn)化計(jì)算公式，在具體計(jì)算工作中得到了廣泛的運(yùn)用。這些設(shè)計(jì)

7、規(guī)范的出臺(tái)，對(duì)蜂窩梁設(shè)計(jì)的實(shí)際工作有著重要的指導(dǎo)作用。我國(guó)對(duì)蜂窩梁的研究成果越來(lái)越多，很多著作中對(duì)蜂窩梁的設(shè)計(jì)和計(jì)算進(jìn)行了介紹分析，但是在相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)中還沒(méi)有將蜂窩梁設(shè)計(jì)規(guī)范納入其中。總體上講缺乏完善的設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)蜂窩梁的設(shè)計(jì)帶來(lái)不利影響，也制約了蜂窩梁的推廣和運(yùn)用。今后應(yīng)該加強(qiáng)這方面的研究，制定完善的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，為蜂窩梁設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)，促進(jìn)蜂窩梁在工程建設(shè)中得到更好的推廣。 </p><p>　　3.蜂窩梁設(shè)計(jì)

8、的具體應(yīng)用 </p><p>　　為了讓人們對(duì)蜂窩梁在工程建設(shè)中的運(yùn)用有更為全面的了解，下面將結(jié)合具體工程實(shí)例，對(duì)此進(jìn)行進(jìn)一步的探討分析。 </p><p>　　3.1工程概況。某公司主要生產(chǎn)滌綸長(zhǎng)絲，在第三廠房聚酯車(chē)間和長(zhǎng)絲車(chē)間之間，有一段空中熔體管道，該管道的跨距長(zhǎng)為19.5m，為了支承該段熔體管道，決定在該處修建一個(gè)空中大跨度封閉式室內(nèi)走廊，同時(shí)也有利于廠房更好的運(yùn)行，方便將來(lái)對(duì)熔體

9、管道的檢查和維修。 </p><p>　　3.2結(jié)構(gòu)選型。根據(jù)對(duì)該工程的具體情況進(jìn)行分析可以得知，該空中走廊跨度大，標(biāo)高較高，工程質(zhì)量和要求和較高，在日常使用中不僅能夠支承空中熔體管道，同時(shí)如果對(duì)管道進(jìn)行維修的話，維修人員還需要站在熔體管道上進(jìn)行作業(yè)?？紤]施工的這些特點(diǎn)，并結(jié)合實(shí)際工作的需要，決定采用重量較輕的鋼結(jié)構(gòu)。而蜂窩梁正好滿足該施工的具體需要，因而在結(jié)構(gòu)選型的時(shí)候采用蜂窩梁進(jìn)行施工。具體情況如下：由兩根蜂

10、窩梁的下翼緣支承空中的走廊走道，走道支承熔體管道，蜂窩梁上翼緣支承Π型鋼架，Π型鋼架支承空中走廊部分側(cè)壁及頂板。并且結(jié)構(gòu)荷載主要作用在蜂窩梁下翼緣。在結(jié)構(gòu)選型中選擇蜂窩梁，對(duì)工字鋼進(jìn)行切割，分離并焊接而成，增加了截面高度，提高了截面抗彎剛度，改善型鋼梁受彎性能，有利于提高整個(gè)工程效果，并減少了鋼材的使用量，節(jié)約施工成本。 </p><p>　　3.3蜂窩梁的具體設(shè)計(jì)。對(duì)于蜂窩梁來(lái)說(shuō)，其所受荷載有自己的特點(diǎn)，與實(shí)腹

11、梁受到的荷載不同，它所受荷載為多點(diǎn)作用的集中荷載。并且主要作用在蜂窩梁下翼緣，可以簡(jiǎn)化為均布荷載。在該工程施工建設(shè)中，蜂窩梁設(shè)計(jì)荷載8.4kN/m，標(biāo)準(zhǔn)荷載6.5kN/m。工字鋼170b，鋼材Q235型鋼材，梁高擴(kuò)展比1.5，空腹處為六邊形。截面尺寸如下：h = 700mm，b = 210mm，tw = 17.5mm，t = 28.2mm，T型部分截面面積8491mm2，形心位置yo = 40.57mm，ho = 968.86mm，梁跨

12、中最大彎矩約為399kN.m，梁端空腹處最大剪力81.9kN。 </p><p>　　3.3.1強(qiáng)度計(jì)算。強(qiáng)度計(jì)算是蜂窩梁設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，主要內(nèi)容包括正應(yīng)力和剪應(yīng)力驗(yàn)算。在正應(yīng)力驗(yàn)算的時(shí)候，由于彎矩最大處剪應(yīng)力為零，所以σ≈48.5MPa。在剪應(yīng)力驗(yàn)算的時(shí)候，T型截面所受最大剪應(yīng)力約為19.76MPa，實(shí)腹部分腹板上所承擔(dān)的水平方向剪力約為88.76kN，剪應(yīng)力按平均計(jì)算等于14.49MPa。 </p>

13、;<p>　　3.3.2穩(wěn)定計(jì)算。蜂窩梁的穩(wěn)定包括整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定，在整體穩(wěn)定計(jì)算的時(shí)候，空腹處截面慣性矩I x = 402 265.5cm4，I y = 3 899.07cm4，空腹處截面面積約172.89cm2，經(jīng)過(guò)計(jì)算可得，承受的最大荷載約為190MPa < 215MPa。通過(guò)對(duì)局部穩(wěn)定進(jìn)行計(jì)算，可以得知局部承受的最大荷載約為56.78MPa < 80MPa，經(jīng)過(guò)計(jì)算可以得知，整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定都滿足設(shè)

14、計(jì)規(guī)范要求。 </p><p>　　3.3.3.撓度計(jì)算。在蜂窩梁設(shè)計(jì)中，撓度也必須滿足相應(yīng)的要求，通過(guò)計(jì)算，撓度&#974;≈48.75mm。需要注意的是，為了提高計(jì)算的準(zhǔn)確性，在進(jìn)行撓度計(jì)算的時(shí)候，需要考慮剪力可能帶來(lái)的影響。 </p><p>　　3.3.4其它構(gòu)造設(shè)計(jì)。主要包括支承加勁肋和腹板焊縫的計(jì)算。在兩端支座截面處，腹板兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置支承加勁肋，在設(shè)置的時(shí)候，沿著蜂窩梁

15、長(zhǎng)度方向設(shè)置，要間隔兩個(gè)蜂窩孔，進(jìn)行對(duì)稱設(shè)置。腹板焊縫連接用焊透的對(duì)接焊縫，焊接方式因腹板厚度不同而略有差異，腹板厚度大于或者等于6mm的時(shí)候，運(yùn)用手工焊接的方式，如果厚度小于或者等于8mm的時(shí)候，運(yùn)用自動(dòng)或者半自動(dòng)焊接方式。另外，上述情況都可以采用不開(kāi)坡口雙面焊接形式。如果實(shí)際焊接與上述不符，則可以運(yùn)用開(kāi)坡口對(duì)接焊縫，確保焊接質(zhì)量，提高焊接施工效果，符合施工規(guī)范要求。 </p><p><b>　　4

16、.結(jié)束語(yǔ) </b></p><p>　　總而言之，蜂窩梁具有自重輕，承載能力高等多方面的優(yōu)勢(shì)和特征，在建筑工程設(shè)計(jì)中運(yùn)用具有重要的作用。今后應(yīng)該加強(qiáng)這方面的研究，并根據(jù)工程具體需要，進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，使蜂窩梁能夠在實(shí)際運(yùn)用中發(fā)揮更大的作用。另外，還需要注重提高設(shè)計(jì)人員素質(zhì)，加強(qiáng)管理工作，提高蜂窩梁設(shè)計(jì)水平，促進(jìn)蜂窩梁在工程建設(shè)中得以更好的運(yùn)用。 </p><p><b&

17、gt;　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1]劉美珍.蜂窩梁的設(shè)計(jì)應(yīng)用[J].山西建筑,2006(11) </p><p>　　[2]王頻,李小明.蜂窩梁的強(qiáng)度設(shè)計(jì)及試驗(yàn)對(duì)比[J].鋼結(jié)構(gòu),2010(10) </p><p>　　[3]馬酉祥.淺談蜂窩梁設(shè)計(jì)[J].企業(yè)導(dǎo)報(bào), 2010(5) </p><p>　　[4