羅輝成

摘要：槽鋼是具有復(fù)雜斷面的型鋼鋼材，其斷面形狀為槽形。在實(shí)際建筑施工工程當(dāng)中，其擺位有可能影響到建筑工程的質(zhì)量。超靜定結(jié)構(gòu)中，采用簡支受力模式計(jì)算有可能使結(jié)論與實(shí)際產(chǎn)生較大偏差，繼而影響槽鋼的擺位，造成風(fēng)險(xiǎn)隱患。本文通過實(shí)際案例計(jì)算闡述了其中的內(nèi)容，旨在拋磚引玉。

關(guān)鍵詞：槽鋼超靜定結(jié)構(gòu)計(jì)算

中圖分類號：TU391文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

1.前言

槽鋼在建筑工程中的用途十分廣泛，其主要是提高了建筑物的承載力，滿足建筑物的經(jīng)濟(jì)性能和使用性能，隨著目前鋼結(jié)構(gòu)工程制造技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用、進(jìn)步成熟，槽鋼材料一般都具有良好韌性、延性，正確的使用完全能滿足建筑物使用的要求。但在實(shí)際工程的使用過程當(dāng)中，針對于槽鋼的擺位是建筑施工操作過程當(dāng)中容易忽略的問題，也是建筑施工中的難點(diǎn)問題，槽鋼擺放的位置的差異會導(dǎo)致不同截面抵抗矩會發(fā)生變化，一般來說將槽鋼立著放的時(shí)候，沿水平軸截面抵抗矩最大，抗彎能力強(qiáng)，即在承受豎向荷載的時(shí)候，立著放能承受更大的荷載。而開口朝上還是朝下也會造成槽鋼的極限應(yīng)力與屈服強(qiáng)度發(fā)生變化，繼而給建筑工程整體質(zhì)量造成影響。一般施工人員只是憑借自己實(shí)際工作的經(jīng)驗(yàn)來判斷，這給實(shí)際建筑施工帶來一定的風(fēng)險(xiǎn)，因此如何利用科學(xué)化的計(jì)算手段，用實(shí)事求是的數(shù)據(jù)來滿足分析和作為判斷的依據(jù)十分重要。

2.超靜定結(jié)構(gòu)簡支計(jì)算容易產(chǎn)生的錯(cuò)誤

排架現(xiàn)澆時(shí)槽鋼橫在工字梁上形成超靜定結(jié)構(gòu)，計(jì)算圖式為超靜定結(jié)構(gòu)，在實(shí)際工程中對其計(jì)算一般采用簡支受力模式來進(jìn)行。此種計(jì)算有利有弊，好處在于計(jì)算簡捷方便，能有效提高工程運(yùn)作的效率，而不足之處在于有可能計(jì)算出現(xiàn)偏差，在實(shí)際的超靜定結(jié)構(gòu)簡支受力模式計(jì)算當(dāng)中，忽略了支點(diǎn)處負(fù)彎矩對跨中正彎矩的抵消作用使得安全性得不到保證。我們知道，桿件受力是彎矩控制其受力，但剪力的變化則和彎矩的變化趨勢不同，如果最危險(xiǎn)截面是剪力、或是剪力和彎矩共同控制時(shí)，簡化成簡支受力將會偏離實(shí)際情況，加之施工操作難免會出現(xiàn)槽鋼放置的方式不對的情況，這樣會使得風(fēng)險(xiǎn)更加加劇，造成一定隱患。

3.實(shí)際案例計(jì)算

現(xiàn)在以一根[12b槽鋼橫放在四根工字鋼上的槽鋼為例計(jì)算當(dāng)簡化為簡支受力和簡化為二次超靜定情況下槽鋼的受力情況。布局標(biāo)準(zhǔn)：工字鋼間距2.4m，槽鋼自重與模板傳下來的均布荷載之和q=40kN/m，兩種情況都視為剛性約束。材料參數(shù)：[12.6槽鋼：q槽=0.123KN/m；[σw]= 145.0Mpa；E=2.1×105Mpa；Ix=3.885×10-6m4；Wx=6.17×10-5m3,Wymax=2.39×10-5m3,Wymin=10.3×10-5m3;A=1.569×10-3m2。

3.1簡支結(jié)構(gòu)計(jì)算

簡化為簡支受力模式，受力圖示如圖1-1

跨中處彎矩最大

彎矩

3.1.1槽鋼立著時(shí)

滿足要求

3.1.2槽鋼開口向上時(shí)

滿足要求

3.1.3槽鋼開口向下時(shí)

不滿足要求

剪力在兩端最大

3.2超靜定結(jié)構(gòu)計(jì)算

簡化為超靜定受力模式，受力圖示如圖2-1

基本體系2-2（a），多余未知力X1,X2。

力法方程為

代入方程，并以剩各項(xiàng)，有

解得

由FX=0，荷載，結(jié)構(gòu)對稱得,

計(jì)算各控制界面的剪力

畫出剪力圖如圖2-2（e）所示最大剪力為FSB左=FSC右=-58.6kN

最大負(fù)彎矩

畫出彎矩圖如圖2-2（f）

最大正彎矩在邊跨剪力等于0處

距A點(diǎn)距離

最大正彎矩

3.3槽鋼比較

2.3.1槽鋼立著放時(shí)

滿足要求

3.3.2槽鋼開口向上時(shí)

最大正彎矩處

滿足要求

最大負(fù)彎矩處

不滿足要求

3.3.3槽鋼開口向下時(shí)

最大正彎矩處

不滿足要求

最大負(fù)彎矩處

滿足要求

2.3結(jié)果分析

表1：結(jié)果匯總表

結(jié)果匯總表

計(jì)算模式 槽鋼擺放方式 彎矩最大值（kN·m） 最大應(yīng)力(Mpa) 剪力最大值(kN) B、C處支反力

+ -

按簡支計(jì)算 立著放 28.8 46.68 48 96

開口向上 120.5

開口向下 279.6

按超靜定計(jì)算 立著放 17.485 25.44 73.16 58.6 106.6

開口向上 247

開口向下 169.8

從表1中我們得知，在本例中支點(diǎn)處負(fù)彎矩與按簡支結(jié)構(gòu)計(jì)算出來的結(jié)果比較接近，但是剪力最大值按簡支結(jié)構(gòu)計(jì)算比按超靜定結(jié)構(gòu)計(jì)算得到的結(jié)果要小，缺乏安全保證。

結(jié)語

綜上所述，從本例中可以看到剪力最大值按超靜定結(jié)構(gòu)計(jì)算出的結(jié)果要大，按簡支結(jié)構(gòu)計(jì)算是偏向于不安全的。在排架現(xiàn)澆作為橫梁，將上部的荷載傳遞給縱梁的過程中，如果按照簡支結(jié)構(gòu)計(jì)算受力則縱梁的計(jì)算荷載比實(shí)際荷載小，且這個(gè)值不能忽略。在本例中B、C點(diǎn)支反力超靜定計(jì)算的結(jié)果比按簡支計(jì)算的結(jié)果高出10%，結(jié)構(gòu)安全因素值得深思。因此針對于槽鋼的擺位在建筑施工操作過程中需要通過計(jì)算來驗(yàn)證其合理性，不可憑借經(jīng)驗(yàn)或者判斷推測，此乃最穩(wěn)妥和最科學(xué)的方法。

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