槽钢超静定结构的计算

罗辉成

摘要：槽钢是具有复杂断面的型钢钢材，其断面形状为槽形。在实际建筑施工工程当中，其摆位有可能影响到建筑工程的质量。超静定结构中，采用简支受力模式计算有可能使结论与实际产生较大偏差，继而影响槽钢的摆位，造成风险隐患。本文通过实际案例计算阐述了其中的内容，旨在抛砖引玉。

关键词：槽钢超静定结构计算

中图分类号：TU391文献标识码： A

1.前言

槽钢在建筑工程中的用途十分广泛，其主要是提高了建筑物的承载力，满足建筑物的经济性能和使用性能，随着目前钢结构工程制造技术的发展应用、进步成熟，槽钢材料一般都具有良好韧性、延性，正确的使用完全能满足建筑物使用的要求。但在实际工程的使用过程当中，针对于槽钢的摆位是建筑施工操作过程当中容易忽略的问题，也是建筑施工中的难点问题，槽钢摆放的位置的差异会导致不同截面抵抗矩会发生变化，一般来说将槽钢立着放的时候，沿水平轴截面抵抗矩最大，抗弯能力强，即在承受竖向荷载的时候，立着放能承受更大的荷载。而开口朝上还是朝下也会造成槽钢的极限应力与屈服强度发生变化，继而给建筑工程整体质量造成影响。一般施工人员只是凭借自己实际工作的经验来判断，这给实际建筑施工带来一定的风险，因此如何利用科学化的计算手段，用实事求是的数据来满足分析和作为判断的依据十分重要。

2.超静定结构简支计算容易产生的错误

排架现浇时槽钢横在工字梁上形成超静定结构，计算图式为超静定结构，在实际工程中对其计算一般采用简支受力模式来进行。此种计算有利有弊，好处在于计算简捷方便，能有效提高工程运作的效率，而不足之处在于有可能计算出现偏差，在实际的超静定结构简支受力模式计算当中，忽略了支点处负弯矩对跨中正弯矩的抵消作用使得安全性得不到保证。我们知道，杆件受力是弯矩控制其受力，但剪力的变化则和弯矩的变化趋势不同，如果最危险截面是剪力、或是剪力和弯矩共同控制时，简化成简支受力将会偏离实际情况，加之施工操作难免会出现槽钢放置的方式不对的情况，这样会使得风险更加加剧，造成一定隐患。

3.实际案例计算

现在以一根[12b槽钢横放在四根工字钢上的槽钢为例计算当简化为简支受力和简化为二次超静定情况下槽钢的受力情况。布局标准：工字钢间距2.4m，槽钢自重与模板传下来的均布荷载之和q=40kN/m，两种情况都视为刚性约束。材料参数：[12.6槽钢：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简支结构计算

简化为简支受力模式，受力图示如图1-1

跨中处弯矩最大

弯矩

3.1.1槽钢立着时

满足要求

3.1.2槽钢开口向上时

满足要求

3.1.3槽钢开口向下时

不满足要求

剪力在两端最大

3.2超静定结构计算

简化为超静定受力模式，受力图示如图2-1

基本体系2-2（a），多余未知力X1,X2。

力法方程为

代入方程，并以剩各项，有

解得

由FX=0，荷载，结构对称得,

计算各控制界面的剪力

画出剪力图如图2-2（e）所示最大剪力为FSB左=FSC右=-58.6kN

最大负弯矩

画出弯矩图如图2-2（f）

最大正弯矩在边跨剪力等于0处

距A点距离

最大正弯矩

3.3槽钢比较

2.3.1槽钢立着放时

满足要求

3.3.2槽钢开口向上时

最大正弯矩处

满足要求

最大负弯矩处

不满足要求

3.3.3槽钢开口向下时

最大正弯矩处

不满足要求

最大负弯矩处

满足要求

2.3结果分析

表1：结果汇总表

结果汇总表

计算模式 槽钢摆放方式 弯矩最大值（kN·m） 最大应力(Mpa) 剪力最大值(kN) B、C处支反力

+ -

按简支计算 立着放 28.8 46.68 48 96

开口向上 120.5

开口向下 279.6

按超静定计算 立着放 17.485 25.44 73.16 58.6 106.6

开口向上 247

开口向下 169.8

从表1中我们得知，在本例中支点处负弯矩与按简支结构计算出来的结果比较接近，但是剪力最大值按简支结构计算比按超静定结构计算得到的结果要小，缺乏安全保证。

结语

综上所述，从本例中可以看到剪力最大值按超静定结构计算出的结果要大，按简支结构计算是偏向于不安全的。在排架现浇作为横梁，将上部的荷载传递给纵梁的过程中，如果按照简支结构计算受力则纵梁的计算荷载比实际荷载小，且这个值不能忽略。在本例中B、C点支反力超静定计算的结果比按简支计算的结果高出10%，结构安全因素值得深思。因此针对于槽钢的摆位在建筑施工操作过程中需要通过计算来验证其合理性，不可凭借经验或者判断推测，此乃最稳妥和最科学的方法。

参考文献：

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