工字钢悬挑平台设计

Question

工字钢悬挑梁，挑出长度为4m，下面可设置斜支撑，集中荷载在跨中处，2吨左右，请教一下高人：工字钢大致用多大的，斜支撑大致怎么布置。

Answer 1

工字钢也称为钢梁（英文名称 Universal Beam)，是截面为工字形状的长条钢材。工字钢分普通工字钢和轻型工字钢。是截面形状为工字型的型钢。
工字钢主要分为普通工字钢、轻型工字钢和H型钢三种。

普通工字钢、轻型工字钢翼缘是变截面靠腹板部厚,外部薄; H型钢：HW HM HN HEA HEB HEM 等工字钢的翼缘是等截面
普通工字钢、轻型工字钢已经形成国家标准，普通10#工字钢相当于国际上的I100（也比如10#槽钢相当于槽钢U100）（因为各国执行的标准不同，造成它们的规格有细微的差别）
H型工字钢亦叫宽翼缘工字钢，HW HM HN 源于欧洲标准,HEB是德国标准的工字钢，其中HW、HN工字钢已广泛在我国使用和生产。HEA HEB HEM 在许多德国设计图上会看到，在国内市场上还很难购买到。在国内钢结构工程中，如果量少则可以使用等规格的钢板进行焊接拼接而成。而量大的话，通常考虑使用力学性能与之相当的HW 、HN型钢代替。
HW 工字钢主要用于钢筋砼框架结构柱中钢芯柱,也称劲性钢柱;在钢结构中主要用于柱
HM 型钢高度和翼缘宽度比例大致为1.33~~1.75 主要在钢结构中用做钢框架柱在承受动力荷载的框架结构中用做框架梁;例如:设备平台
HN 型钢高度和翼缘宽度比例大于等于2; 主要用于梁
普通工字钢的用途相当于HN型钢;
◆工字型钢不论是普通型还是轻型的，由于截面尺寸均相对较高、较窄，故对截面两个主轴的惯性矩相差较大，故仅能直接用于在其腹板平面内受弯的构件或将其组成格构式受力构件。对轴心受压构件或在垂直于腹板平面还有弯曲的构件均不宜采用，这就使其在应用范围上有着很大的局限。
◆H型钢属于高效经济裁面型材(其它还有冷弯薄壁型钢、压型钢板等)，由于截面形状合理，它们能使钢材更高地发挥效能，提高承载能力。不同于普通工字型的是h型钢的翼缘进行了加宽，且内、外表面通常是平行的，这样可便于用高强度螺栓和其他构件连接。其尺寸构成系列合理，型号齐全，便于设计选用。

适用范围
普通工字钢，轻型工字钢，由于截面尺寸均相对较高、较窄，故对截面两个主袖的惯性矩相差较大，这就使其在应用范围上有着很大的局限。工字钢的使用应依据设计图纸的要求进行选用。

尺寸设计
H型钢属于高效经济裁面型钢材(其它还有冷弯薄壁型钢、压型钢板等)，由于截面形状合理，它们能使钢材更高地发挥效能，提高承裁能力。不同于普通工字钢的是H型钢的翼缘进行了加宽，而且内、外表面通常是平行的，这样可便于用高强度螺栓和其他构件连接。其尺寸构成合理，型号齐全，便于设计选用。
在结构设计中选用工字钢应依据其力学性能，化学性能，可焊性能，结构尺寸等选择合理的工字钢进行使用。

焊接工艺
H型钢的翼缘都是等厚度的，有轧制截面，也有由3块板焊接组成的组合截面。普通工字钢都是轧制截面，由于生产工艺差，翼缘内边有1：10坡度。H型钢的轧制不同于普通工字钢仅用一套水平轧辊，由于其翼缘较宽且无斜度(或斜度很小)，故须增设一组立式轧辊同时进行辊轧，因此，其轧制工艺和设备都比普通轧机复杂。国内可生产的最大轧制H型钢高度为800mm，超过了只能是焊接组合截面。
窄翼缘h型钢适用于梁或压弯构件，而宽翼缘h型钢和h型钢桩则适用于轴心受压构件或压弯构件。普通工字钢、轻型工字钢与HW、HN型钢相比，等重量前提下，w、 ix、 iy都不如H型钢

Answer 2

选择18号普通工字钢，在挑出跨距3米处设置2道侧向支撑（是侧向！而斜支撑！）即可满足要求，计算公式如下：

基本信息 ]
左支座自由 右支座固定
跨号 跨长(m) 截面名称
1 4.000 热轧普通工字钢(GB706-88):xh=I18(型号) xh=I18
[ 计算结果 ]

跨号: 1
左 中 右
上部弯矩(kN-m): 0.0000 0.5795 50.3181
下部弯矩(kN-m): 0.0000 0.0000 0.0000
剪 力(kN ): -0.0000 -24.5795 -25.1590

[容许安全系数]

侧向稳定性安全系数： 1.00000
抗弯强度安全系数： 1.00000
抗剪强度安全系数： 1.00000

[最小安全系数]

跨号 侧向稳定 抗弯强度 抗剪强度 安全状态
1 1.145 1.219 7.360 安全

[各跨截面几何特性]

跨号 面 积 惯性矩Ix 抵抗矩WxA 抵抗矩WxB 回转半径ix 惯性矩Iy 抵抗矩WyA 抵抗矩WyB 回转半径iy 面积矩Sx γx1 γx2
(cm2) (cm4) (cm3) (cm3) (cm) (cm4) (cm3) (cm3) (cm) (cm3)
1 30.76 1660.00 185.40 185.40 7.36 122.00 141.00 141.00 2.00 107.80 1.05 1.05

注：WxA—截面上部对x轴的抵抗矩；
WxB—截面下部对x轴的抵抗矩。
WyA—截面左侧对y轴的抵抗矩。
WyB—截面右侧对y轴的抵抗矩。
γx1—截面上部的塑性发展系数。
γx2—截面下部的塑性发展系数。

[各跨材料特性]

跨号 抗拉强度 抗压强度 抗弯强度 抗剪强度 屈服强度 弹性模量
(N/mm2) (N/mm2) (N/mm2) (N/mm2) (N/mm2) (N/mm2)
1 315.00 315.00 315.00 185.00 345.00 206000

上述计算已考虑钢梁自重，为保险考虑建议在施工前找专业设计人员复核，同时考虑不确定因素，建议增大工字钢规格。本回答被提问者和网友采纳

Answer 3

选择18号普通工字钢，在挑出跨距3米处设置2道侧向支撑即可满足要求，计算公式如下：

基本信息 ]
左支座自由 右支座固定
跨号 跨长(m) 截面名称
1 4.000 热轧普通工字钢(GB706-88):xh=I18(型号) xh=I18
[ 计算结果 ]

跨号: 1
左 中 右
上部弯矩(kN-m): 0.0000 0.5795 50.3181
下部弯矩(kN-m): 0.0000 0.0000 0.0000
剪 力(kN ): -0.0000 -24.5795 -25.1590

[容许安全系数]

侧向稳定性安全系数： 1.00000
抗弯强度安全系数： 1.00000
抗剪强度安全系数： 1.00000

[最小安全系数]

跨号 侧向稳定 抗弯强度 抗剪强度 安全状态
1 1.145 1.219 7.360 安全

[各跨截面几何特性]

跨号 面 积 惯性矩Ix 抵抗矩WxA 抵抗矩WxB 回转半径ix 惯性矩Iy 抵抗矩WyA 抵抗矩WyB 回转半径iy 面积矩Sx γx1 γx2
(cm2) (cm4) (cm3) (cm3) (cm) (cm4) (cm3) (cm3) (cm) (cm3)
1 30.76 1660.00 185.40 185.40 7.36 122.00 141.00 141.00 2.00 107.80 1.05 1.05

注：WxA—截面上部对x轴的抵抗矩；
WxB—截面下部对x轴的抵抗矩。
WyA—截面左侧对y轴的抵抗矩。
WyB—截面右侧对y轴的抵抗矩。
γx1—截面上部的塑性发展系数。
γx2—截面下部的塑性发展系数。

[各跨材料特性]

跨号 抗拉强度 抗压强度 抗弯强度 抗剪强度 屈服强度 弹性模量
(N/mm2) (N/mm2) (N/mm2) (N/mm2) (N/mm2) (N/mm2)
1 315.00 315.00 315.00 185.00 345.00 206000

上述计算已考虑钢梁自重，为保险考虑建议在施工前找专业设计人员复核，同时考虑不确定因素，建议增大工字钢规格。