挠度只看 I,与 W 无关。很多人算完强度就以为完工,其实挠度这条线才是大跨距选型的真正裁判。
一、公式与符号
I=b·t³/12,b 为扁钢厚度、t 为扁钢高度,单位 mm,得 mm⁴。三次方项同样是高度,这解释了“加高对挠度极其敏感”。
二、进入挠度公式
f=5qL⁴/(384EI)。I 增大一倍,挠度减半;高度增加 20%,I 增加约 73%。这就是加高比加厚有效的量化原因。
三、刚度调整系数
实际挠度约为理论值的 1.37 倍,等价于 I 按 0.729 折减(I_eff=0.729I)。原因包括扁钢不垂直、尺寸偏差、端部约束不足等,标准未公布分项权重。
四、单位统一
q 用 kN/m、L 用 m、E 用 MPa(即 N/mm²)、I 用 mm⁴ 时,需做量纲换算(q 转 N/mm、L 转 mm),否则结果差几个数量级。建议统一用 N 与 mm 计算。
五、b、t 的取值与前一条同理
按实测最小厚度、齿形按齿根、腐蚀按最小剩余厚度。三项折减叠加后,实际 I 可能只有名义值的 50%—60%。
六、算例
G325/30/100、5×32:I=5×32³/12≈13653mm⁴,折减后约 9953mm⁴。净跨 1.5m、线荷载 0.15kN/m 时,挠度约 5.4mm,接近 L/200=7.5mm 但未超。
七、与横杆的关系
横杆对纵向刚度贡献很小,通常不计入 I;有试验表明其贡献在个位数百分比,作为安全储备可忽略,不宜反过来用于放宽规格。
八、与限值比较
算出 f 后与 min(L/200, 10mm) 比较;不合格时优先加高 t(三次方效应),其次减小 L(四次方效应最大),最后才加厚 b(一次方效应最小)。
九、I 型扁钢怎么算
I 型扁钢的 W 与 I 需按翼缘与腹板组合计算,或用厂家截面特性表。其效率高于同重量的矩形截面,但公式复杂、齿形与开槽会削弱翼缘,取值必须留有余量。
一句话总结:I=b·t³/12 只影响挠度,高度是三次方项故加高最有效;实际计算须按 0.729 折减并取最小厚度,出现超标优先减小跨距或加高。
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