如何选择合适的抗弯截面形状？

2023-06-16 理论教育版权反馈

【摘要】：合理的截面应该是，用最小的截面面积A，得到大的抗弯截面系数Wz。两者抗弯截面系数Wz之比为即Wz竖＞Wz平。为了便于比较各种截面的经济程度，用抗弯截面系数Wz与截面面积A的比值来衡量，比值越大，经济性越好。常用截面的比值Wz/A已列入表7-1中。因此，工程结构中抗弯杆件的截面常为槽形、工字形或箱形截面等。对抗拉强度小于抗压强度的脆性材料，宜采用中性轴偏向受拉一侧的截面形状。图7-27截面形状的选用

合理的截面应该是，用最小的截面面积A（即少用材料），得到大的抗弯截面系数Wz。

（1）形状和面积相同的截面放置方式不同，则Wz值有可能不同。例如，图7-26所示为矩形截面梁（h＞b），竖放时承载能力大，不易弯曲；而平放时承载能力小，易弯曲。两者抗弯截面系数Wz之比为

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即Wz竖＞Wz平。

因此，对于静载荷作用下的梁的强度而言，矩形截面长边竖放比平放合理。

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图7-26　矩形截面梁两种不同放置方式

（2）面积相等而形状不同的截面。为了便于比较各种截面的经济程度，用抗弯截面系数Wz与截面面积A的比值（Wz/A）来衡量，比值越大，经济性越好。常用截面的比值Wz/A已列入表7-1中。

表7-1　常用截面的比值Wz/A

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由表7-1可知，槽钢和工字钢最佳，圆形截面最差。因此，工程结构中抗弯杆件的截面常为槽形、工字形或箱形截面等。实际上，从正应力分布规律可知，当离中性轴最远处的σmax达到许用应力时，中性轴上及其附近处的正应力分别为零和很小值，材料没有充分发挥作用。为了充分利用材料，应尽可能地把材料放置到离中性轴较远处，如实心圆截面改成空心圆截面；对于矩形截面，则可把中性轴附近的材料移置上、下边缘处而形成工字形截面；采用槽形或箱形截面也是同样道理。

（3）截面形状应与材料特性相适应。对抗拉和抗压强度相等的塑性材料宜采用中性轴对称的截面，如圆形、矩形、工字形等。对抗拉强度小于抗压强度的脆性材料，宜采用中性轴偏向受拉一侧的截面形状。例如，图7-27中的一些截面。如能使y1和y2之比接近下列关系：

则最大拉应力和最大压应力便可同时接近许用应力。

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图7-27　截面形状的选用

如何选择合适的抗弯截面形状？

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