蜂窩梁設(shè)計與應(yīng)用

1、 正是因為蜂窩梁有著許多其它受彎構(gòu)件所不具備的優(yōu)點，自20世紀初首次被用于工程以來，隨著軋制寬翼緣鋼材的出現(xiàn)，蜂窩梁已日漸廣泛地被應(yīng)用于橋梁、廠房、辦公樓、輪船及吊車橋架等工程中，是很有發(fā)展前途的一種構(gòu)件形式。 通過能相關(guān)規(guī)范及資料的比較與研究，蜂窩梁計算理論是在以Allftlish等人提出的費氏空腹桁架法的基礎(chǔ)上推導(dǎo)而來。Allftlish假定：截面保持平面變形；在剪力作用下，空腹截面處總剪力按剛度分配于上、下兩個T形截面；由剪力引起的彎矩，反彎點出現(xiàn)在每個孔洞的垂直中心線上。221VVV型截面剪力為上T1V型截面剪力為下T2V其中V為截面總剪力； 按計算的假定，最大正應(yīng)力發(fā)生在蜂窩梁T形截

2、面部分兩端的腹板孔角點上，即上圖中b點或c點。對于上下T形蜂窩梁，其抗彎強度的計算公式為fWVlAhMTTcx42TA2lTW（2）梁T形截面的凈面積梁蜂窩孔上下兩邊的邊長梁T形截面的腹板邊緣處的凈截面抵抗矩vTwTfItVS2TSTI（4）T形截面的面積矩，當形心位于腹板內(nèi)時，取中性軸以上部分面積對中性軸的面積矩；當形心位于內(nèi)翼緣內(nèi)表面之間腹板面積對形軸的面積矩；T形截面的慣性矩2)蜂窩梁孔之間的腹板對接焊縫的驗算vwcfathVC 蜂窩梁的撓度計算要考慮剪力的影響，剪力一方面造成T形截面的次彎矩；一方面剪力造成較大剪切變形產(chǎn)生撓度，精確計算復(fù)雜，一般對于擴張比不大于1.5的蜂窩梁可在采用實

3、腹梁的彎曲撓度乘以撓度放大系數(shù)。當擴張比大于15時，按下式計算= m+v+vm(4)m 一為蜂窩梁的彎曲撓度。v一為當量實腹梁的剪切撓度。vm 一剪力次彎矩撓度值。就目前查到的文獻還沒有關(guān)于蜂窩梁自振頻率的計算公式，有待于進一步進行研究。mKNq/44.11恒2/mKNmKNq/5 .10活多哈超高層寫字樓工程中使用了簡支蜂窩梁，結(jié)合工程的實際情況，在蜂窩的設(shè)計中用SAP2000的殼單元有限元方法進行分析，得到較全面的分析結(jié)果。其中一個模型如下圖1：梁高h：630mm，梁寬b:300mm，上翼緣折算厚度（考慮樓板的作用）t1：55mm，上翼緣厚度t2：31mm，跨度L：14980mm，孔徑D：

4、420mm，孔間距630mm，擴張比1.5。面荷載作用于上翼緣，恒載為38.12活載352/mKN梁上作用線荷載：模型中兩端簡支，上翼緣施加側(cè)向水平約束（考慮樓板的作用）。 圖1 計算模型2/170mmNMax 圖2 支座附近正應(yīng)力圖（第一孔左下方）圖3 1/4跨附近正應(yīng)力圖（第六孔左下方）2/193mmNMax 圖4 跨中附近正應(yīng)力圖（圓孔正下方）2/203mmNMax 圖5 支座附近主壓應(yīng)力圖2/214mmNMax圖6 四分之一跨附近主壓應(yīng)力圖2/180mmNMax 圖7 跨中附近主壓應(yīng)力圖2/110mmNMax）圖8 支座附近剪應(yīng)力圖（第一孔與第二孔交界處）2/82mmNMax 1.0恒

5、載+1.0活載下的撓度為49mm。自振頻率為4Hz。分析結(jié)果和PKPM軟件中蜂窩梁的計算結(jié)果對照如下表：程序最大正應(yīng)力下邊緣最大拉應(yīng)力對接焊縫處最大剪應(yīng)力撓度自振頻率SAP2000203N/mm2148N/mm282N/mm241mm4.0HzPKPM154N/mm2154N/mm270N/mm249mm無 分析兩種程序的結(jié)果及其計算方式的差別可知：對于開圓孔的蜂窩梁計算最大正應(yīng)力的計算結(jié)果存在一定的差別；由于其它兩種應(yīng)力PKPM計算出來的是某一截面的平均應(yīng)力而SAP2000計算的是某一局部單元的最大應(yīng)力，局部應(yīng)力集中，結(jié)果比較吻合。撓度的計算PKPM計算稍大，偏于安全。國內(nèi)還沒有有關(guān)蜂窩梁設(shè)計的規(guī)范或規(guī)程，而且現(xiàn)有資料蜂窩梁的計算也比較繁雜，設(shè)計計算時要花費很大的精力。國內(nèi)外還有沒有對蜂窩梁自振頻率的相應(yīng)計算公式，需要進一步的研究?，F(xiàn)在版本的PKPM有關(guān)蜂窩梁的計算（依據(jù)包鋼院鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算）也存在些問題（撓度的計算，圓孔蜂窩梁的計算），有待于進一步核實與改進