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1 基本介紹

　　工字鋼也稱鋼梁（英文名稱 I Beam)，是截面為工字形的長條鋼材。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構、橋梁、車輛、支架、機械等。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是用其腰高毫米數的阿拉伯數字來表示，腹板、翼緣厚度和翼緣寬度不同其規格以腰高( h)×腿寬(b)×腰厚(d)的毫數表示，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。普通工字鋼的規格也可用型號表示，型號表示腰高的毫米數，如普工16#。腰高相同的工字鋼，如有幾種不同的腿寬和腰厚，需在型號右邊加a b c 予以區別，如普工32#a、32#b、32#c等。熱軋普通工字鋼的規格為10-63#。經供需雙方協議供應的熱軋普通工字鋼規格為12-55#。

　　普通工字鋼 HW HM HN HEA HEB等工字鋼的區別

2 基本區別

　　工字鋼

　　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、輕型工字鋼已經形成國家標準，普通10#工字鋼相當于國際上的I100（也比如10#槽鋼相當于槽鋼U100）（因為各國執行的標準不同，造成它們的規格有細微的差別）

　　H型工字鋼亦叫寬翼緣工字鋼，HW HM HN 源于歐洲標準,HEB是德國標準的工字鋼。其中I 、HW、HN工字鋼已廣泛在我國使用和生產。HEA HEB HEM 在許多德國設計圖上會看到，在國內市場上還很難購買到。在國內鋼結構工程中，如果量少則可以使用等規格的鋼板進行焊接拼接而成。而量大的話，通常考慮使用力學性能與之相當的HW 、HN型鋼代替。

　　HW 工字鋼主要用于鋼筋砼框架結構柱中鋼芯柱,也稱勁性鋼柱;在鋼結構中主要用于柱

　　HM 型鋼高度和翼緣寬度比例大致為1.33~~1.75 主要在鋼結構中:用做鋼框架柱在承受動力荷載的框架結構中用做框架梁;例如:設備平臺

　　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于HN型鋼;

3 適用范圍

　　普通工字鋼，輕型工字鋼，由于截面尺寸均相對較高、較窄，故對截面兩個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受彎的構件或將其組成格構式受力構件。對軸心受壓構件或在垂直于腹板平面還有彎曲的構件均不宜采用，這就使其在應用范圍上有著很大的局限。工字鋼的使用應依據設計圖紙的要求進行選用。

4 尺寸設計

　　H型鋼屬于高效經濟裁面型材(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型鋼的翼緣進行了加寬，且內、外表面通常是平行的，這樣可便于用高強度螺桂和其他構件連接。其尺寸構成合理系列，型號齊全，便于設計選用。

　　在結構設計中選用工字鋼應依據其力學性能，化學性能，可焊性能，結構尺寸等選擇合理的工字鋼進行使用。

5 焊接工藝

　　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，由于生產工藝差，翼緣內邊有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斜度(或斜度很小)，故須增設一組立式軋輥同時進行輥軋，因此，其軋制工藝和設備都比普通軋機復雜。國內可生產的最大軋制H型鋼高度為800mm，超過了只能是焊接組合截面。

　　窄翼緣h型鋼適用于梁或壓彎構件，而寬翼緣h型鋼和h型鋼樁則適用于軸心受壓構件或壓彎構件。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

6 相關公式

　　截面高度 H 工字鋼

　　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，對鄰近截面所產生的力矩沿順時針方向者為正，N；

　　f —— 撓度，向下變位者為正，mm；

　　θ —— 轉角，順時針方向旋轉者為正，°；

　　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，從梁的剪切應力考慮

　　第二，從彎曲正應力考慮。

　　從型鋼表中可以查到它的最大可用剪切強度T

　　Tmax=Q/Ib[BH^2/8-<(B-b)h^2>/8]

　　式中: Tmax為最大剪切強度。把可用剪切強度T代進去，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

　　正應力的計算：

　　Ysigma=M/W

　　M=最大彎矩=載荷乘距離

　　W=抗彎模量。

　　設Ysigma=允許的最大應力，可得出載荷的最大值。

　　普通工字鋼規格表　　

　　W= 0.00785 ×[hd+2t （ b – d ） +0.615 （ R 2 – r 2 ） ]

　　h= 高

　　b= 腿長

　　d= 腰厚

　　t= 平均腿厚

　　R= 內弧半徑

　　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