《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標準》GB50017-2017第6.6.2條有關(guān)于焊接梁雙層翼緣板的構(gòu)造要求，現(xiàn)通過實例計算來展示雙層翼緣板焊接工字形梁的設(shè)計。

一、設(shè)計資料

跨度：L=10.8m；

側(cè)向支承點的間距：L1=3.6m；

梁承受靜力集中荷載，作用于梁的上翼緣，其中：

永久荷載標準值：PGK=300KN；

可變荷載標準值：PQK=500KN；

梁自重標準值：qk=2.7KN/m；

鋼材：Q235BF；

梁的撓度：υmax≤L/400；

要求計算內(nèi)容：

1、外層翼緣板的截斷位置；

2、翼緣焊縫的計算；

3、腹板局部穩(wěn)定性的驗算

二、梁截面外層翼緣板的截斷點位置

雙層翼緣板焊接工字形簡支梁的外層翼緣板常在一定位置處截斷以節(jié)省鋼材。

1、計算外層翼緣板截斷處截面能抵抗的彎矩Mx1

外層翼緣板截斷處截面的翼緣板外伸寬厚比

b'/t=（380-10）/2/16 =11.6>11εk=11；<13εk=13；

屬于S3級，截面塑性發(fā)展系數(shù)γx=1.05。

外層翼緣板截斷后的截面幾何特性：

Ix1=[1.0x1403+2x38x1.6x(70+0.8)2]/12=838204cm4 

Wx1=838204/(70+1.6)=11707cm3

Mx1=γxfWx1=1.05x215x11707x103x10-6=2643KN·M。

2、確定外層翼緣板的截斷點位置

集中荷載設(shè)計值：P=1.2x300+1.4x500=1060KN

局部荷載設(shè)計值：q=1.2x2.7=3.24KN/M

設(shè)外層翼緣板的理論截斷點位置距梁端為z，則可由P·z+qLz/2－qz2/2=Mx1

即：

1060z+3.24x10.8z/2-3.24z2/2=2643

解得：z=2.462m

根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標準》第6.6.2條，實際截斷點應(yīng)?。簔=2.462-1.5x320x10-3=1.982m

采用實際截斷點位置z=1.95m，見下圖

圖片

三、驗算改變翼緣截面后梁的撓度

υmax=ηvMxkL2/(10EIx)

跨中截面慣性矩：

Ix=[1.0x1403+2x32x1.4x(70+1.6+0.8)2]/12+2x38x1.6x(70+0.8)2

=1306569cm4 

最大彎矩標準值：

Mxk=PkL/3+qkL2/8

=（300+500）x3.6+2.7x10.82/8

=2919KN·M

撓度增大系數(shù)

ηv=1+（Ix/Ix1-1）/5·（a/L）3·（64-48a/L）=1.070

式中：a=2.462m;L=10.8m

梁的最大撓度：

υmax=ηvMxkL2/(10EIx)=13.54mm<[υ]=10800/400=27mm。

四、梁翼緣焊縫的計算

采用E43型焊條、不預(yù)熱的非低氫手工焊 fwf=160N/mm2

1、內(nèi)層翼緣板與腹板的角焊縫連接

梁上除自重外別無其他均布荷載，集中荷載P為固定位置，在P作用點處可設(shè)支承加勁肋傳力，因而內(nèi)層翼緣板與腹板的連接焊縫只需傳遞水平剪力。

兩側(cè)翼緣板截面對梁中和軸x的面積矩（因在剪力最大的梁區(qū)段外層翼緣板未全部截斷）

S=32x1.4x(70+1.6+0.7)+38x1.6x(70+0.8)=7544cm3

內(nèi)層翼緣板對梁中和軸x面積矩：

S1=38x1.6x(70+0.8)=4305cm3

所需角焊縫的焊腳尺寸：

（1）z=2.462m處：

剪力 V=1077.5-2.462x3.24=1069.5KN

慣性矩 Ix=1306569cm4 

hf≥1/1.4fwf ·VS/Ix =1069.5x103x7544x103/1.4x160x1306569x104 =2.76mm

（2）z=0處

剪力 V=1077.5KN

慣性矩 Ix1=838204cm4  

hf≥1/1.4fwf ·VS1/Ix1=2.47mm

構(gòu)造要求hfmin=6mm

采用hf=6mm，沿梁長滿焊。

2、外層翼緣板與內(nèi)層翼緣板的角焊縫連接

外層翼緣板截面對梁中和軸x的面積矩

S=32x1.4x(70+1.6+0.7)=3239cm3

z=1.95m處

剪力 V=1077.5-1.95x3.24=1071.2KN

慣性矩 Ix=1306569cm4 

所需焊腳尺寸:

hf≥1/1.4fwf ·VS/Ix=1.19mm

構(gòu)造要求hfmin=6mm

采用hf=6mm，沿梁長滿焊。

3、根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標準》第11.3.4條要求：

當外層翼緣板與內(nèi)層翼緣板的兩條側(cè)面角焊縫之間距大于16t（t為較薄焊件的厚度）時，外層翼緣板因側(cè)焊縫收縮而易向外拱曲，不能僅用側(cè)面角焊縫連接。

實例中外層翼緣板的寬度

b=320mm>16t=16x14=224mm

為避免外層板端部因拱曲而張開，外層翼緣板端部還應(yīng)加正面角焊縫。

又因:hf=6mm<0.75t=0.75x14=10.5mm，

根據(jù)規(guī)范第6.6.2條第一款要求，外層鋼板的實際截斷點應(yīng)較理論截斷點外伸L1：

L1≥1.5b=1.5x320=480mm

例題中取的外層翼緣板實際截斷點已考慮及此。

五、梁腹板局部穩(wěn)定性的驗算

Q235鋼的鋼號修正系數(shù)εk=1.0

1、確定加勁肋的配置方式

按受壓翼緣扭轉(zhuǎn)未受到約束考慮

h0/tw=1400/10=140>80εk=80;<150εk=150

只需設(shè)置橫向加勁肋，加勁肋間距應(yīng)按計算確定。

2、選用加勁肋的間距

橫向加勁肋的最大間距

a=2h0=2x1400=2800mm

考慮到集中荷載作用處（支座和跨度的三分點處）需設(shè)置支承加勁肋，因而取橫向加勁肋間距a=3600/2=1800mm，

滿足0.5h0≤a≤2h0的構(gòu)造要求。