新型經濟斷面鋼格板用新型斷面扁鋼制作鋼格板,不僅可提高抗彎能力,還能大幅度節約成本。因此,近些年國際上出現了用異型扁鋼制作鋼格板的新趨勢。
鋼格板是一種由承載扁鋼和結構橫桿按一定的規律組合排列壓焊而成的鋼結構件,被廣泛應用在冶金、石化、交通、輕工、市政及環保領域。鋼格板在使用中主要承載物體的重力,所以作為鋼格板的主要負荷構件一豎向排列布置的承載扁鋼,是按均布荷載或集中荷載的簡支梁進行彎曲強度和剛度的校核計算的。因此,對承載扁鋼的斷面形狀要求應該是:在截面積F一定的前提下,盡量使其對豎向抗彎主軸的強度Wx和剛度Jx都具有最大值,同時,在水平側向也要有較好的抗失穩定性。
現用承載扁鋼的斷面形狀分析
現用鋼格板承載扁鋼的斷面形狀,其主要采用厚度T=3、5、8mm的矩形斷面扁鋼和一種中間腰部較薄,兩端部較厚的I型斷面扁鋼制造。(見圖1)l型斷面扁鋼的幾何和力學特性比矩形斷面扁鋼要優越得多。在扁鋼高度H和截面積F相等的情況下,I型斷面扁鋼的抗彎截面系數Wx=0.200~0.203FH,而矩形斷面扁鋼的抗彎截面系數:Wx=0.167FH,因此,I型斷面扁鋼比矩形斷面扁鋼的抗彎能力要高很多。但是,由于I型斷面扁鋼的形狀特點和局限性,不能把T=3、4、5、6、8ram的所有規格的矩形斷面扁鋼都用等強、等高的I型斷面扁鋼所代替。現用的這兩個厚度系列的I型斷面扁鋼的使用規格范圍也受一定的限制。其主要原因是:當扁鋼高度H較小時,I型斷面扁鋼兩端a值過小,既難于熱軋也不利于嵌入式壓焊加工。當扁鋼高度H較大時,I型斷面扁鋼腰部的高厚比h/t過大,又造成扁鋼的抗側失穩定性不足。因此,目前鋼格板制造業以使用矩形斷面扁鋼為主。
圖1 現用承載扁鋼的斷面形狀 圖2 IX型斷面扁鋼
新型經濟斷面鋼格板
新型斷面扁鋼”稱為“IX型斷面扁鋼”,IX型斷面扁鋼的橫截面上下兩端為兩個厚度較厚的矩形,截面中間為厚度較薄的矩形,在兩者之間由兩個過渡的等腰梯形相連接,這兩個等腰梯形邊的斜度≥1:2。(見圖2)這種新型斷面形狀既兼容了I型斷面扁鋼和矩形斷面扁鋼的優點,又克服了二者的不足;既改善了扁鋼腰部的高厚比h/t,又使扁鋼兩端增加了兩個梯形過渡區,使嵌入式壓焊接觸不到最薄的腰部區,提高了抗側失穩定性。
等高原則用IX型斷面扁鋼代替矩形斷面扁鋼之后,其幾何、力學參數對比情況如表1所列。
IX型斷面扁鋼系列的最大特點是可以按YB/T4001.1~2007行業標準中所有矩形斷面扁鋼和I型斷面扁鋼的規格都對應的原則而設計。以公稱尺寸32 mm×5 mm扁鋼為例,將矩形斷面扁鋼和IX型斷面扁鋼的幾何尺寸和力學參數對照列入表2。
從表1和表2的參數對比情況可以看出,IX 型斷面扁鋼具有以下特征:
(1)IX型斷面扁鋼與平面矩形扁鋼完全可以互替使用。鋼格板的安全承載能力與Ⅳ,成正比,鋼格板抵抗彈性變形的能力與Jx成正比,而與截面的幾何形狀無關。它的慣性矩,Jx和抗彎截面系數wx的值也一定相當。在實際應用時只要IX型斷面扁鋼與矩形斷面扁鋼的公稱尺寸相同,在工程設計中就完全可以按同一設計原則互替使用,不必進行新的安全校核計算。因此,使用IX型斷面扁鋼可以代替國家行業標準YB/T4001.1—2007中所有規格的矩形斷面扁鋼。
新型經濟斷面鋼格板系列的設計,完全符合YB/T4001.1—2007標準規定,IX型斷面扁鋼覆蓋了平面扁鋼和I型斷面扁鋼的所有產品規格并有所擴展。新型經濟斷面鋼格板可作為鋼格板更新換代產品,既能為生產企業增加產量、提高經濟效益,又可為建設單位減輕重量,降低消耗
(2)使用IX型斷面扁鋼代替矩形斷面扁鋼可以節約18%的鋼材重量。IX型斷面扁鋼與矩形斷面扁鋼在高度、慣性矩、抗彎截面系數完全相同的條件下,用前者代替后者,可以在保證產品質量的條件下,單重減少18%左右,也就是說能讓鋼格板生產廠多出18%焊接鋼格板的產量,從而增加了生產的經濟效益,降低了工程造價。
(3)擴展了異型斷面扁鋼的使用范圍。I型斷面扁鋼的抗彎截面系數Wx=0.202~0.203FH。IX型斷面扁鋼的抗彎截面系Wx=0.202—一0.203FH,二者相等。由于后者增加了兩個過渡梯形的面積,使中間矩形的高度減小,這就縮小了IX型斷面扁鋼的高厚比h/t,提高了扁鋼的抗側失穩性能和適應嵌入式焊接的能力,擴展了IX斷面扁鋼的使用范圍。
(4)適應了國際市場。近年來,國際貿易對壓焊鋼格板用鋼提出了使用異型斷面扁鋼制作鋼格板的新要求,從而用IX斷面扁鋼代替所有的矩形斷面扁鋼的舉措適應了國際上的新趨勢。
結束語
新型經濟斷面鋼格板系列的設計,完全符合YB/T4001.1—2007標準規定,IX型斷面扁鋼覆蓋了平面扁鋼和I型斷面扁鋼的所有產品規格并有所擴展。新型經濟斷面鋼格板可作為鋼格板更新換代產品,既能為生產企業增加產量、提高經濟效益,又可為建設單位減輕重量,降低消耗。