(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111577644.3 (22)申请日 2021.12.2 2 (71)申请人 广西科技大 学 地址 545006 广西壮 族自治区柳州市东环 大道268号 (72)发明人 胡强　贾松林　赵春红　李伟钊　 李佳成　陈劲飙　何林峰　 (74)专利代理 机构 柳州市荣久专利商标事务所 (普通合伙) 45113 代理人 莫燕华 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 波形钢腹 板工字梁的等效计算模型 (57)摘要 一种波形钢腹板工字梁的等效计算模 型， 构 建所述等效计算模型的方法如下： 假设等效关系 的前提条件： 变形或者挠度相同， 且相同变形的 应变能相等； 根据波形钢腹板的形状尺寸， 在满 足前提条件下计算波形钢腹板工字梁的截面惯 性矩、 扇性惯性矩的参数， 进而获得等效平直钢 腹板工字梁的等效截面参数； 采用等效截面参数 可直接采用平直钢腹板工字梁的相应公式对波 形钢腹板进行计算和分析。 在 按本方法计算的截 面特性代入平直钢腹板工字梁的相应公式便可 计算波形钢腹板工字梁， 方法简单便捷， 易于工 程设计人员接受和掌握 。 权利要求书1页 说明书10页 附图2页 CN 114239180 A 2022.03.25 CN 114239180 A 1.一种波形钢腹板工字梁的等效计算模型， 其特征在于： 构建所述等效计算模型的方 法如下： 假设等效关系的前提条件： 变形或者挠度相同， 且相同变形 的应变能相等； 根据波 形钢腹板的形状尺寸， 在满足前提条件下计算波形钢腹板工字梁的截面惯性矩、 扇性惯性 矩的参数， 进而获得等效平直钢腹板工字梁的等效截面参数； 采用等效截面参数可直接采 用平直钢腹板 工字梁的相应公式对波形钢腹板进行计算和分析。 2.根据权利要求1所述的波形钢腹板工字梁的等效计算模型， 其特征在于： 所述等效平 直钢腹板 工字梁的等效截面 参数包括 等效截面惯性矩Iy,eff和等效扇性惯性矩Iω,eff； 所述等效截面惯性矩Iy,eff的等效计算公式如下： 式中： F为波形钢腹板直板段到梁中心的距离； D为波形钢腹板的半波长； Af为波形钢腹 板平直段的翼缘面积； Aw为波形钢腹板平直段的腹板截面面积； A＇w为波形钢腹板斜板段腹 板截面面积； A＇ 为波形钢腹板斜板段腹板截面总面积； s为直板段长度； b为翼缘段宽度； d为 斜板段的水平宽度； t为翼缘厚度； θ表示 斜板段与梁中线的夹角； 所述等效扇性惯性矩Iω,eff的等效计算公式如下： 式中： F为波形钢腹板直板段到中心段 的距离； If为翼缘对x轴的惯性矩； Iw为直板段腹 板对x轴的惯 性矩； I＇w为斜板段腹板对x轴的惯 性矩； Ix为直板段截面对x轴的惯 性矩； I＇x为 斜板段截面对x轴的惯性矩； s为直板段长度； d为斜板段的水平宽度； D为波 形钢腹板的半波 长； θ表示 斜板段的夹角； Iω0为与波形钢腹板等厚的平直钢腹板梁的截面的扇性惯性矩。 3.据权利要求2所述的波形钢腹板工字梁的等效计算模型， 其特征在于： 采用等效截面 参数进行波形钢腹板工字梁临界荷载计算的方法： 由Iy,eff与Iω,eff等效计算公式可知， 等效 惯性矩仅由截面参数及波形钢板尺寸决定， 因此， 算出Iy,eff与Iω,eff后， 即可按等效平直钢 腹板工字梁模型对波形钢腹板 工字梁的临界荷载进行计算； 对称截面平直钢腹板 工字梁临界荷载Mcr的计算公式为： 式中： β1为临界弯矩修正系数， 取决于作用于构件上的荷载与约束形式； β2为荷载作用 点位置影响系数； a1为荷载作用点到剪心的垂直距离； μy为绕y轴弯曲计 算长度系数； μω为扭 转计算长度系数； l表示梁的长度； E为钢材弹性模量； G为钢材剪切模量； Ik为自由扭转惯性 矩； π 为圆周率； 将Iy,eff与Iω,eff代入上式， 即可方便地利用平直钢腹板工字梁的临界荷载公式计算波 形钢腹板 工字梁的临界荷载。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114239180 A 2波形钢腹板工字梁的等效计算 模型 技术领域 [0001]本发明涉及钢结构技 术领域， 具体涉及一种波形钢腹板 工字梁的等效计算模型。 背景技术 [0002]波形钢腹板可以显著增强平腹板产生的局部变形能力， 从而采用更薄的钢板， 与 传统H型钢相比， 具有省钢、 节能、 环保的优点， 因此， 适用范围广， 主要适用于门式钢架主 梁、 多高层钢构主次梁、 30吨以内吊车梁、 市政桥梁和桁车主梁等。 而波形钢腹板工字梁的 计算， 一般采用以下4种计算方法： 1、 有限元计算结果或缩尺试验结果的拟合公式； 2、 直接 取波峰的尺 寸计算； 3、 近似按普通工字钢梁近似计算； 4、 取一周期长波 段的平均值计算。 但 采用上述现有方法计算存在 有不足之处： 1、 物理意义不明确； 2、 截面特性计算结果偏大， 结 构偏于不安全。 因此， 需要更有效、 准确的计算波形钢腹板工字梁的方法， 以便确保工程安 全。 发明内容 [0003]本发明的目的是提供波形钢腹板工字梁的等效计算模型， 通过变形相同、 能量相 同的原则得到波 形钢腹板工字梁的等效平直钢腹板工字梁模型， 基于成熟的平直钢腹板工 字梁的计算理论和方法， 在按本方法计算的截面特性代入平直钢腹板工字梁的相应公式便 可计算波形钢腹板 工字梁， 方法简单便捷， 易于 工程设计人员接受和掌握。 [0004]解决上述问题的技术方案是： 一种波形钢腹板工字梁的等效计算模型， 构建所述 等效计算模型的方法如下： 假设等效关系的前提条件： 变形或者挠度相同， 且相同变形的应 变能相等； 根据波形钢腹板的形状尺寸， 在满足前提条件下计算波形钢腹板工字梁的截面 惯性矩、 扇性惯性矩的参数， 进而获得等效平直钢腹板工字梁的等效截面参数； 采用等效截 面参数可直接采用平直钢腹板 工字梁的相应公式对波形钢腹板进行计算和分析。 [0005]其进一步技术方案是： 所述等效平直钢腹板工字梁的等效截面参数包括等效截面 惯性矩Iy,eff和等效扇性惯性矩Iω,eff； [0006]所述等效截面惯性矩Iy,eff的等效计算公式如下： [0007] [0008]式中： F为波形钢腹板直板段到梁中心的距离； D为波形钢腹板的半波长； Af为波形 钢腹板平直段的翼缘面积； Aw为波形钢腹板平直段的腹板截面面积； A＇w为波形钢腹板斜板 段腹板截面面积； A＇ 为波形钢腹板斜板段腹板截面总面积； s为直板段长度； b为翼缘段宽 度； d为斜板段的水平宽度； t为翼缘厚度； θ表示 斜板段与梁中线的夹角； [0009]所述等效扇性惯性矩Iω,eff的等效计算公式如下： [0010] 说　明　书 1/10 页 3 CN 114239180 A 3