本文转载自公众号:搬砖也是技术活
群里聊的某厂房项目,加工厂见对着 24 米长的门式钢架钢梁犯了难:原设计没分段。
门式钢架的钢梁看着简单,分段却藏着大学问:切短了拼接多、费成本;切长了运不了、吊不动;切错位置更是直接影响安全。
今天就从力学规律和安装运输限制两个维度,聊聊钢梁咋分段才合理。
先搞懂:为啥非得分段?不能 “一整根到底” 吗?
有人觉得 “钢梁整根做最结实,分段都是麻烦事”,但现实里几乎没有不分段的门式钢架钢梁,核心缘由就三个:
a、运输卡脖子:普通公路运输有硬限制 —— 长度一般不超 15 米(超过要办超限证,运费涨 30%+,还可能被路政查),宽度不超 2.5 米(含加固件),高度不超 4.5 米。列如 30 米跨的门式钢架,钢梁若做整根,光长度就超了 15 米,根本没法运;就算 18 米跨,若钢梁翼缘宽 1.5 米,加上运输固定架,宽度容易超 2.5 米,照样卡壳。
b、吊装没力气:现场吊车的能力有限 ——25 吨吊车常规工况下,能吊的最大构件长度约 18 米(重量不超 5 吨);若钢梁是 Q355 钢,截面 H800×300×12×20,18 米长就有 8.5 吨,25 吨吊车根本吊不动,得租 50 吨吊车,成本直接涨一倍。
c、加工有上限:工厂的生产线也有限制 —— 数控切割机床一般最大加工长度 18 米,焊接平台最长 20 米,超过这个长度,焊缝质量难保证(列如 24 米长的钢梁,工厂没法一次性焊完,中间接头容易有缺陷)。
核心 1:力学维度 —— 分段点别碰 “受力雷区”
门式钢架钢梁的受力特点很清晰:主要受弯矩 + 剪力,跨中弯矩最大、支座附近剪力最大,分段的核心原则是 ——避开高应力区,尽量选择反弯点,让拼接处 “少受力、能传力”。
a. 分段点优先选在 “反弯点”,这个位置最安全
实际项目中:反弯点虽好,有时却不必定符合运输要求,所以门式钢架钢梁的分段点,一般设在距支座 1/3~1/4 跨长处,
这个位置的弯矩值仅为跨中弯矩的 1/3~1/5,是妥妥的 “低应力区”。
举个例子:30 米跨的门式钢架钢梁,跨中弯矩是 120kN・m,距支座 10 米(1/3 跨)处的弯矩只有 45kN・m,距支座 7.5 米(1/4 跨)处更是低到 30kN・m。把分段点放在这,拼接处承受的弯矩小,后期开裂风险自然低。
b. 拼接节点强度得 “够格”,不能比原梁弱
分段后拼起来的钢梁,强度不能比整根梁差,这就要求拼接节点得 “扛住力”:
焊缝要够强:拼接用的连接板(一般是 Q355 钢,厚度比钢梁翼缘厚 2~3mm),焊缝等级得是一级焊缝(100% 超声检测),焊缝高度不能小于连接板厚度的 0.8 倍。列如钢梁翼缘厚 20mm,连接板厚 22mm,焊缝高度就得≥17.6mm,不然焊缝先于钢梁破坏。
螺栓别瞎用:若用高强度螺栓拼接(一般用于现场调整),得用 8.8 级及以上螺栓,数量按受力计算(至少 4 个,均匀分布在翼缘和腹板上),螺栓间距不能太大(最大 300mm),防止连接板变形。
别漏加劲肋:若钢梁腹板厚度≤12mm,拼接处得加横向加劲肋(厚度同腹板,高度到翼缘根部),防止腹板局部屈曲。去年某项目拼接时没加劲肋,结果加载时腹板被压皱,不得不补焊加劲肋,延误了工期。
c. 变截面钢梁分段:重点盯 “截面突变处”
门式钢架钢梁常做变截面(跨中截面大、支座附近截面小),这种钢梁分段更要注意:一般不在截面突变处分段—— 截面突变处本身就有应力聚焦,再加上拼接缝,等于 “雪上加霜”。
正确做法是:分段点离截面突变处至少 500mm,或设在截面突变前的 “等截面段”。列如某钢梁跨中是 H900×350,支座附近渐变到 H600×300,突变点距支座 2 米,分段点就该设在距支座 1.5 米(突变点前 500mm)的等截面段,避开突变带来的应力聚焦。
核心 2:安装运输维度 — 分段长度 “卡着限制来”,别给自己找麻烦
力学上合理还不够,得能运到工地、吊得上去,这就需要结合运输和安装的实际限制,给分段长度 “划红线”。
a. 运输限制:先算 “运输尺寸 + 重量”,别超货车能力
普通公路运输的 “安全长度” 是 12~15 米(不用办超限证),若超过 15 米,得满足两个条件:① 办超限运输许可证(审批至少 3 天,运费涨 30%~50%);② 用特种平板车(车身长 20 米以上,租金比普通货车贵 2 倍)。
重量方面,单段钢梁重量最好控制在5 吨以内——25 吨吊车(工地最常用)在 10 米半径内,刚好能吊 5 吨;若超过 8 吨,就得租 50 吨吊车,单次吊装费从 2000 元涨到 5000 元。
举个实际案例:某 24 米跨门式钢架,钢梁截面 H800×300×12×20(Q355 钢),整根重 13.6 吨。若分两段:12 米 / 段,重 6.8 吨(超 5 吨,需 50 吨吊车);分三段:8 米 / 段,重 4.5 吨(25 吨吊车就能吊),运输用普通货车(8 米在 12~15 米范围内),综合成本反而省了 1.2 万元。
b. 安装限制:看吊车能力 + 现场空间,别 “吊不上去”
现场安装时,分段长度还得看两个关键:
吊车半径:若工地狭窄(列如旧厂房改造,吊车只能停在 15 米外),25 吨吊车在 15 米半径内,最大能吊的构件长度是 12 米(重量 3 吨),这时分段就得控制在 12 米以内,不然吊到半空会 “晃悠”,有安全风险。
高空拼接难度:分段越多,高空拼接次数越多,不仅费时间(每次拼接至少 2 人 ×4 小时),还增加高空作业风险。一般提议单根钢梁分段不超过 3 段 —— 列如 30 米跨分 3 段(10 米 / 段),比分 4 段(7.5 米 / 段)少 1 次拼接,节省 1 天工期。
c. 特殊情况:超宽、超高钢梁咋处理?
若钢梁翼缘宽超过 2 米(列如大跨度门式钢架,翼缘宽 2.2 米),运输时就算长度 12 米,宽度也超 2.5 米(加固定架后 2.8 米),这时得做 “拆翼缘运输”—— 把钢梁的翼缘和腹板分开运,到现场再组装,虽然多了道工序,但能省超限费。
若钢梁高度超过 1.5 米(列如 H1200×400 的钢梁),运输时得用 “侧卧运输”(防止倾倒),分段长度就得缩短到 10 米以内,不然侧卧后重心不稳,运输途中容易侧翻。
常见误区:这 3 种分段方式别踩雷!
a、为省拼接费,强行做长段:某项目为少拼 1 次,把 20 米跨钢梁做 18 米整段,结果运输时超宽被路政扣了 3 天,违约金赔了 5 万,反而更贵。
b、随意找位置切,不管受力:有施工队图方便,在钢梁有次梁连接的地方分段(次梁连接处剪力大),结果次梁荷载传过来,拼接缝直接拉开,不得不重新焊补。
c、忽略加工误差,分段长度太死:工厂加工时若没留误差量(一般每段留 50mm 调整量),现场拼接时发现两段长度差 100mm,只能切割调整,浪费材料。
最后总结:合理分段的 “3 步流程”
a、先算力学:根据钢梁跨长、截面,确定 1/3~1/4 跨的低应力区,初步定分段点;
b、再卡限制:结合运输(12~15 米、5 吨内)和吊装(吊车能力、现场空间),调整分段长度,确定段数;
c、最后验算:验算拼接节点强度(焊缝、螺栓、加劲肋),确保拼接后和原梁强度一致。
门式钢架钢梁的分段,不是 “切短点就行”,而是力学安全、运输方便、安装高效的平衡。毕竟,一根钢梁分对了,不仅能省成本、保安全,还能让项目少走许多弯路。
大家在项目里遇到过钢梁分段的问题吗?欢迎在评论区分享经验~
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