钢梁最经济截面计算

文摘职场 2024-06-11 16:47 浙江

对于多高层钢结构工程而言，梁是一种量大面广的构件，要想控制好整个工程的造价，钢梁截面的选定是比较重要的。

钢梁（一般为焊接H形钢）设计的步骤通常如下：梁高根据工程经验，取1/12~1/20跨度，梁宽取150~250，腹板厚度按规范要求的高厚比限值控制、梁翼缘厚度按规范规定的宽厚比限值控制，综合上面的条件，选出一个梁截面进行计算（手算或电算）。如果计算结果应力比较小，则调小截面；如果计算结果应力比较大，则调大截面。

按常规做法，经过多次试算，也是能够得到一种比较经济的梁截面，不过花费的时间和精力可能就会有点多了。

下面介绍一个可以取得钢梁最经济截面（仅考虑弯矩作用下的应力，未考虑稳定和挠度，满足一般钢梁设计要求）的CAD插件。

插件为“最优钢梁截面zyljm”，加载到CAD后，输入命令“zyljm”，将弹出对话框，对钢梁的一些设计参数进行指定，如下图。

钢梁抗震等级：按《建筑抗震设计规范》中相关要求确定。插件将根据《抗规》中相应的抗震等级来确定钢梁的高厚比、宽厚比限值。

对于非抗震的主梁（抗震设防烈度为6度，建筑高度＜50m），截面宽厚比限值将按《钢结构设计标准》中的S3级控制。对于次梁，截面宽厚比按S4级控制。

以梁截面所承受的弯矩M=400 kN·m，梁高不超过750来计算一下钢梁的最经济梁截面。程序梁高以50为模数，梁宽从150 160 180 200 220 240 250 260 270 280 300 320 330 340 350 360 380 400 420 450中选取一个，根据抗震等级及构件净毛截面比、应力比限值等计算出最经济梁截面，结果如下：

抗震等级

梁截面

梁线重 kg/m

能承担的弯矩

一级

H450X200X10X14

77.09

400

二级

H500X150X10X16

74.42

401

三级

H550X150X10X14

73.95

418.45

四级

H600X160X10X10

70.65

402.6

非抗震主梁

H500X180X8X14

69.21

402.83

次梁

H500X220X8X12

71.34

402.96

这里可能会有个疑惑，为什么次梁的用钢量反而会比主梁大？这是根据《钢标》规定，当梁宽厚比等级为S1、S2、S3级时，可以考虑截面塑性发展系数γx=1.05；而当宽厚比等级为S4时，截面塑性发展系数γx=1.00。对此，当钢梁为次梁时，可以按“非抗震主梁”来计算梁截面，或者将钢梁的应力比限值改大。

具体的过程演示如下：

钢梁最经济截面计算的CAD插件可以在下面下载。

使用时联系QQ：123534190进行免费注册。

最优钢梁截面zyljm.rar

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