钢结构设计：构件尺寸估算

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挪威国家石油公司   

 1.受弯梁
    a, 均布荷载的简支梁，梁高h=(3.5-4.0)*(M/f)^0.333，取整，（本文以下N和M内力均为设计值，单位为N-mm），f=200，3.5适用于HM，4.0适用于箱梁，HN和工字钢。这时候简支梁的挠度可以满足1/400；若采用厚板，梁高还可以做到3.0*(M/200)^0.333，不过此时经济性差一点。假如是较大集中力作用时，h增加1.1倍，若采用1/250控时，h减小1.15倍。以上叙述同样适用于悬挑梁估算，但是h可以适当增加50。
    b，连续梁一般承载力控制，梁高计算公式与上面相同，但是f可取300。
    c，假如梁需要计算侧向稳定，最好每隔10b设置侧向支撑可避开稳定系数计算。
    2.轴压构件
    a，对于多层钢结构一般可以令长细比lamda.y=120(235/fy)^0.5试算，此时HM的b约=4*lo/lamda.y；当然如果lamda.x大的话，可以用h=2.5*lo/lamda.x. 一般h可以取1.0-2.0倍的b。
    b，由以上数据可以得到稳定系数fi.1。
    c，由稳定承载力计算公式可以得到fi.2约=（5-10）*N/bhf
    d，若fi.2<=fi.1，相差并不大，则估计的尺寸一般是可以满足设计和经济性要求的。假如不满足则说明长细比不合适，此时可根据fi.2反算构件尺寸。
    e，方管和HN，可用公式b=2.5*lo/lamda.y，圆管d=3.0*lo/lamda。
    举个例子（来自教材）：一个柱lo=10m，N=800kN，Q235B
令lamda.y=120，则b=4*10,000/120=330，取350mm设计，继续假设b=h=350mm，那么fi.1=0.44，fi.2=10*800*1000/(350*350*215)=0.30，可见fi.2    3.压弯构件(单向)
    a，对于多层钢结构一般可以令长细比lamda.x=80(235/fy)^0.5试算，此时HM可以用h=2.5*lo/lamda.x. 一般h可以取（1/15-1/20）*lo。
    b，由以上数据可以得到稳定系数fi.1。
    c，由稳定承载力计算公式可以得到fi.2约=(20*N/h^2+50*beita.x*Mx/h^3)/f
    d，若fi.2<=fi.1，相差并不大，则估计的尺寸一般是可以满足设计和经济性要求的。假如不满足则说明长细比不合适，此时可根据fi.2反算构件尺寸。
    举个例子（来自教材）：一个柱lo=10m，N=880kN，M=450kN*m（节间集中力作用），Q235B。
令lamda.x=80，则b=2.5*10,000/80=312.5，约1/30*lo，偏小；继续令lamda.x=50，则b=2.5*10,000/50=500，约1/20*lo，暂可行。则fi.1=0.85，    fi.2=(20*880*1000/500^2+50*1.0*450*1000000/500^3)/215=250/215=1.16，则fi.2>fi.1，不符合要求，由于N的影响比较小，因此增加h更合适。令h=550mm，约1/18*lo，此时fi.1=0.88，fi.2=0.89，fi.2约=fi.1，可以。实际设计中适当调整b的数值或厚度即可。