鉄骨梁の計算方法
建築構造における一般的な耐荷重コンポーネントである鉄骨梁の計算プロセスには、複数のパラメーターと仕様要件が含まれます。この記事では、過去 10 日間のインターネット上のホットなトピックとホットなコンテンツを結合し、鉄骨梁の計算方法を体系的に紹介し、参考のために関連するデータ表を提供します。
1. 鉄骨梁計算の基本原理
鉄骨梁の計算は主に機械原理と鉄骨構造の設計仕様に基づいており、強度、剛性、安定性、その他の側面の検証が含まれます。鉄骨梁を計算する際に注目すべきパラメータは次のとおりです。
| パラメータ名 | シンボル | ユニット | 説明する |
|---|---|---|---|
| 断面積 | あ | mm² | 鉄骨梁断面の総面積 |
| 断面二次モーメント | 私 | mm⁴ | 断面の曲げ強度を反映した指標 |
| 断面係数 | W | mm3 | 断面の曲げ強さを反映する指数 |
| 鋼の降伏強さ | 年度 | MPa | 鋼の塑性変形が始まる応力値 |
| 弾性率 | E | MPa | 鋼の弾性変形能力 |
2. 鉄骨梁強度の計算
鉄骨梁の強度計算には主に垂直応力、せん断応力、局部圧縮応力の計算が含まれます。強度の計算式は次のとおりです。
| 内容の計算 | 計算式 | 説明する |
|---|---|---|
| 法線応力の計算 | σ = M/W ≤ fy/γm | M は曲げモーメント、γm は材料部分係数 |
| せん断応力の計算 | τ = V・S/(I・tw) ≤ fv/γm | V はせん断力、S は静的モーメント、tw はウェブの厚さ |
| 局所圧縮応力計算 | σc = F/(tw・lz) ≤ fy/γm | Fは集中荷重、lzは荷重分散長さ |
3. 鉄骨梁の剛性の計算
鉄骨梁の剛性計算では、使用中の構造物の変形が許容範囲内に収まるようにたわみ限界を主に考慮します。一般的なたわみ計算式は次のとおりです。
| 負荷の種類 | 最大たわみ計算式 | 許容たわみ量 |
|---|---|---|
| 荷重が均一に分散された単純な支持ビーム | δ = 5qL⁴/(384EI) | L/250～L/400 |
| 集中荷重を単純に支持するビーム | δ = PL3/(48EI) | L/300～L/500 |
| 片持ち梁端荷重 | δ = PL3/(3EI) | L/200～L/300 |
4. 鉄骨梁の安定性の計算
鉄骨梁の安定性計算には、全体的な安定性と局所的な安定性の 2 つの側面が含まれます。全体的な安定性のチェックは、特に圧縮フランジの自由長が大きい場合に特に重要です。
| 安定タイプ | 計算方法 | 主要パラメータ |
|---|---|---|
| 全体的に安定している | M/(φb・W) ≦ fy/γm | φb は総合安定係数です |
| ウェブがローカルで安定化 | hw/tw ≦ 制限値 | hw はウェブの高さ、tw はウェブの厚さです |
| フランジの局所的な安定性 | b/t≦限界値 | bはフランジ幅、tはフランジ厚さです。 |
5. 人気の鋼モデルのパラメータリファレンス
最近の業界のホットスポットによると、一般的に使用されるいくつかの熱間圧延 H 形鋼 (GB/T 11263-2017 規格) のパラメータは次のとおりです。
| モデル | 高さH(mm) | 幅B(mm) | ウェブ厚さ tw (mm) | フランジ厚さ t(mm) | 理論重量(kg/m) |
|---|---|---|---|---|---|
| HN400×200 | 400 | 200 | 8 | 13 | 66.0 |
| HN500×200 | 500 | 200 | 10 | 16 | 89.6 |
| HN600×200 | 600 | 200 | 11 | 17 | 106.0 |
6. 推奨鉄骨梁計算ソフト
最近のエンジニアリング ソフトウェアの使用傾向によると、人気のある鉄骨梁計算ツールは次のとおりです。
| ソフトウェア名 | 開発者 | 主な機能 | 適用規格 |
|---|---|---|---|
| STAAD.Pro | ベントレー | 総合的な構造解析と設計 | 国際的な多国籍規格 |
| ETABS | CSI | 建築構造解析と設計 | 国際的に適用可能 |
| ミダス・ゲン | ミダスIT | 鋼構造解析・設計 | GB50017など |
7. 鉄骨梁の計算に関するよくある質問への回答
エンジニア フォーラムで最近人気のあるディスカッションに基づいて、次のよくある質問がまとめられています。
1.鉄骨梁断面の選び方は？負荷サイズ、スパン、サポート条件、その他の要因などを総合的に考慮して、標準プロファイルを優先する必要があります。
2.なぜ安定性をチェックする必要があるのでしょうか?鋼は強度は高いものの、断面が比較的細く、圧力がかかると不安定になりやすいため、安定性チェックを実行する必要があります。
3.鉄骨梁のたわみが大きすぎる場合はどうすればよいですか？セクションの高さを高くする、中間サポートを設置する、またはプレストレスを使用するなどの手段を使用して剛性を向上させることができます。
4.鉄骨梁の接続ノードをどのように設計するか?ノードの設計では、明確な力の伝達を確保し、応力集中を回避する必要があります。溶接や高力ボルトによる接合などが可能です。
以上のような構造化されたデータと内容により、鉄骨梁の計算方法を総合的に理解していただけると思います。実際のプロジェクトでは、特定のプロジェクト条件と関連する仕様要件に基づいて計算を実行し、必要に応じて専門の構造エンジニアに相談することをお勧めします。
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