工字梁

工字梁，也称为 H 型梁（用于通用柱，UC）、W 型梁（用于宽翼缘）、通用梁 (UB)、轧制钢托梁 (RSJ) 或双 T，是具有 I 形或 H 形横截面的梁。 I 的水平元素是法兰，垂直元素是腹板。 工字梁通常由结构钢制成，用于建筑和土木工程。

腹板抵抗剪切力，而翼缘抵抗梁经历的大部分弯矩。 欧拉-伯努利梁方程表明，I 形截面是一种非常有效的形式，可以在腹板平面上承载弯曲和剪切载荷。 另一方面，截面在横向方向上的承载能力降低，并且在承载扭矩方面也很低效，因此通常优选空心结构截面。

工字梁有两种标准形式：

• 轧制工字梁，通过热轧、冷轧或挤压（取决于材料）形成。
• 板梁，由焊接（或偶尔螺栓连接或铆接）板形成。

工字梁通常由结构钢制成，但也可以由铝或其他材料制成。 一种常见的工字梁是轧制钢托梁 (RSJ)——有时会错误地呈现为钢筋钢托梁。 英国和欧洲标准还规定了通用梁 (UB) 和通用柱 (UC)。 这些部分具有平行法兰，与现在很少在英国轧制的不同厚度的 RSJ 法兰相反。 平行法兰更容易连接并且不需要锥形垫圈。 UC 具有相等或接近相等的宽度和深度，更适合垂直定向以承受轴向载荷，例如多层建筑中的柱子，而 UB 的深度明显大于宽度，更适合承受弯曲载荷，例如梁 地板中的元素。

I 型托梁——用纤维板和/或层压单板木材制成的工字梁——在建筑中也越来越受欢迎，尤其是住宅，因为它们比实木托梁更轻且不易翘曲。 然而，有人担心如果没有保护，它们在火灾中会迅速失去强度。

工字梁广泛用于建筑行业，有多种标准尺寸可供选择。 可提供表格，以便为给定的应用负载轻松选择合适的钢字梁尺寸。 工字梁既可以用作梁也可以用作柱。

工字梁可以单独使用，也可以与另一种材料（通常是混凝土）复合使用。 设计可能受以下任何标准约束：

• 偏转：将选择工字梁的刚度以尽量减少变形
• 振动：刚度和质量的选择是为了防止不可接受的振动，特别是在对振动敏感的环境中，例如办公室和图书馆
• 屈服弯曲失效：横截面的应力超过屈服应力
• 横向扭转屈曲弯曲失效：受压的法兰倾向于向侧面屈曲或整个横截面扭转屈曲
• 局部屈曲弯曲失效：翼缘或腹板太细以至于局部屈曲
• 局部屈服：由集中载荷引起，例如在梁的支撑点
• 剪切失败：网络失败的地方。 在称为张力场作用的现象中，细长的腹板会因屈曲和波纹而失效，但法兰的刚度也能抵抗剪切失效
• 组件的屈曲或屈服：例如，用于为工字梁的腹板提供稳定性的加劲肋。

弯曲的梁沿着离中性轴最远的轴向纤维承受高应力。 为防止失效，梁中的大部分材料必须位于这些区域。 靠近中性轴的区域需要相对较少的材料。 这个观察是工字梁横截面的基础； 中性轴沿着腹板的中心延伸，腹板可能相对较薄，并且大部分材料可以集中在法兰上。

理想的梁是实现给定截面模量所需的横截面积最小（因此需要最少的材料）的梁。