鋼梁扭轉(zhuǎn)的計(jì)算，正式版的《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》一直沒(méi)有提供實(shí)用的計(jì)算公式。新版鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范征求意見(jiàn)稿提出過(guò)公式。具體如下:

，如果真的計(jì)算這個(gè)公式的話，就會(huì)發(fā)現(xiàn)很難。讓我們看看這些參數(shù)。雙扭矩、主扇形坐標(biāo)、扇形慣性扭矩、限制扭矩和自由扭矩、扇形靜矩不怕嗎？

我工作的第二年，上司給我安排了工字鋼梁扭轉(zhuǎn)計(jì)算的任務(wù)，同時(shí)告訴我公式正在征求意見(jiàn)。

看起來(lái)很簡(jiǎn)單，請(qǐng)按公式計(jì)算。但是，為了找到這些參數(shù)的表現(xiàn)，我花了很多時(shí)間。

幸運(yùn)的是，這個(gè)問(wèn)題有理論解。我給出了一份完整的算例，這個(gè)問(wèn)題也相應(yīng)地告一段落。

但在后面工作過(guò)程中，經(jīng)常有同事/朋友遇到相同的問(wèn)題。我索性把這份算例放到網(wǎng)上，并留下了聯(lián)系方式，希望大家可以共同交流。

你現(xiàn)在在百度文庫(kù)中搜索“工字型鋼梁抗扭計(jì)算”，依然可以看到這份資料。迄今為止，這份資料的閱讀量接近7k。結(jié)構(gòu)師朋友苦鋼梁扭轉(zhuǎn)計(jì)算長(zhǎng)期持續(xù)。

這個(gè)資料發(fā)表后，很多陌生朋友都想加入QQ，獲得更多的參考資料。這次，我把所有的參考資料包括Excel計(jì)算表，放在微信號(hào)公眾信號(hào)(JIE構(gòu)造生活)的學(xué)習(xí)資料中，讓感興趣的朋友得到。(在這個(gè)公共編號(hào)的主頁(yè)上回答:學(xué)習(xí)資料)

越過(guò)這座山，另一座高聳的山站在眼前。矩形管的扭怎么算？

對(duì)于等直非圓形棒，其橫截面在棒扭轉(zhuǎn)變形后不保持平面而翹曲。這意味著我們最熟悉的平截面假設(shè)完全無(wú)效。

說(shuō)到直非圓桿扭轉(zhuǎn)，我們需要再次了解自由扭轉(zhuǎn)和約束扭轉(zhuǎn)。否則，總有人喊，扭轉(zhuǎn)只會(huì)產(chǎn)生剪切應(yīng)力。

自由扭轉(zhuǎn)(純扭轉(zhuǎn)):直桿在兩端受到外力偶的作用，端部可以自由翹曲，此時(shí)部件的扭轉(zhuǎn)是自由扭轉(zhuǎn)。由于相鄰兩個(gè)橫截面的翹曲程度完全相同，橫截面只有切應(yīng)力，沒(méi)有正應(yīng)力。制約扭轉(zhuǎn):制約棒的兩端不能自由翹曲。此時(shí)，相鄰兩個(gè)橫截面的翹曲程度不同，橫截面會(huì)產(chǎn)生附加的正應(yīng)力。

約束扭轉(zhuǎn)引起的附加正應(yīng)力通常在一般實(shí)體截面桿中小，可以忽略。但是，在薄壁部件中，這種附加正應(yīng)力成為不容忽視的量。

為什么鋼筋混凝土梁能給出扭轉(zhuǎn)計(jì)算公式，鋼梁不能？以上兩句話能解決你的疑問(wèn)嗎？注意，在我給出的工字鋼梁扭轉(zhuǎn)算例中，支架的位置是剪切應(yīng)力的17倍！

有一段時(shí)間，我踏上了尋找矩形鋼管扭轉(zhuǎn)(實(shí)用)理論計(jì)算公式的漫長(zhǎng)途徑，基本上是無(wú)效的。

有一天，一個(gè)大男人告訴我，他有插件，可以計(jì)算矩形管的扭轉(zhuǎn)。我很高興看到這個(gè)插件給出的計(jì)算公式，大膽地看

流淚！這簡(jiǎn)直就是欺負(fù)人！

尋找矩形鋼管扭轉(zhuǎn)(實(shí)用)理論計(jì)算公式的偉大事業(yè)，畢業(yè)！

當(dāng)然，這個(gè)問(wèn)題并沒(méi)有自動(dòng)消失。作為一名勇猛的結(jié)構(gòu)工程師，我們不能輕易說(shuō)自己不行。

當(dāng)我們告訴甲方時(shí)，扭矩相對(duì)較大，截面可能無(wú)法承擔(dān)。甲方的朋友會(huì)無(wú)助地說(shuō)，好吧，那么不要使用工字鋼來(lái)改變矩形管。

偷偷地告訴我們不可思議的現(xiàn)象。在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，扭矩不可避免地承擔(dān)時(shí)，矩形管就像強(qiáng)心針一樣，只要使用矩形管，就認(rèn)為沒(méi)問(wèn)題。這是個(gè)謊言。

有一天，由于建筑效果受到限制，我們?cè)O(shè)計(jì)了大型鋼梁，鋼梁上有很多單向懸掛，這個(gè)梁承受了很大的扭矩，當(dāng)梁遇到大扭矩時(shí)，我們應(yīng)該相信誰(shuí)？鋼梁大還是扭矩大？

作為專業(yè)技術(shù)人員，大家在談?wù)摳拍顣r(shí)，應(yīng)該學(xué)會(huì)如何量化。經(jīng)歷過(guò)很多次量化之后形成的概念，才是真概念。

其實(shí)，放下尋求理論公式的執(zhí)念，一切都簡(jiǎn)單了。ABAQUS、ANSYS就不用說(shuō)了，像SAP2K、Midas都可以算。

最后要提醒一點(diǎn)，如果我們按桿單元計(jì)算，由于規(guī)范公式?jīng)]有考慮扭轉(zhuǎn)，所以我們看到的應(yīng)力比也沒(méi)考慮扭轉(zhuǎn)，不要看到應(yīng)力比較小，就認(rèn)為很安全。這是另一個(gè)謊言。