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H型的疑問. 發問者： 閃電俠 ( 初學者 5 級)
發問時間： 2005-01-04 20:45:58
解決時間： 2005-01-14 21:00:05
解答贈點： 10 ( 共有 0 人贊助 )
回答： 3 評論： 0 意見： 0
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我想要問一下

為什麼建造建築的鋼骨要用H型

而不用正方形.長方形等等

到底其中有什麼秘密呢~ 2005-01-05 21:03:48 補充

可以舉簡單一點的例子嗎~

最佳解答網友票選.. 回答者： ㄐ一ㄚㄒ一ㄡ ( 初學者 4 級 )
回答時間： 2005-01-07 22:57:19

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鋼樑斷面的關係

與材料力學中的平面性質有很大的關係

其中最基本的面積慣性矩(I)

(單位為長度之4次方,mm^4)

其定義為

-----------------------------------

一面積在同一平面上任一軸之慣性矩

等於該面積之各微小面積

乘微小面積至該軸距離平方之總和

一般對於x或y軸之慣性矩

稱為直角慣性矩或平面慣性矩

簡稱慣性矩

-----------------------------------

相信如果你是機械或土木科系

或是修過材料力學的人

都對這個名詞不陌生才對

其中各種基本斷面形狀的慣性矩為

1矩形

2三角形

3圓形

4半圓形

http://hk.geocities.com/h2798016/1.jpg

http://hk.geocities.com/h2798016/2.jpg

(此兩個連結可能以後會刪除喔!)

圖中Icc為以形心為軸

IAA為以底為軸

利用這四種基本尺寸

幾乎可計算出任何形狀的I值

例如工形斷面

------------------------------------

以相同面積(200mm^2)來計算

h>b(高瘦矩形h=20mm,b=10mm)

I=bh^3/12=6666.67mm^4

h
I=hb^3/12=1666.67mm^4

h=b(正方形h=b=根號200mm)

I=h^4/12=3333.33mm^4

三角形(h=b=20mm)

I=bh^3/36=4444.44mm^4

圓形(d=15.9577mm)

I=拍d^4/64=3183.106mm^4

半圓形(d=22.5677mm)

I=拍d^4/128=6366.33mm^4

工形鋼(高=20,寬=15,鋼厚=5)

I=(寬x高隻慣性矩-挖空部分慣性矩)

=15x20^3/12-10x10^3/12=9166.67mm^4

因此以相同斷面積來計算

可明白看出其I值

9166.67>6666.67>6366.33>4444.44>3333.33>3183.106>1666.67

工形鋼>高瘦矩形>半圓形>三角形>正方形>圓形>矮胖矩形

-------------------------------------

再以樑來說

最重要的不外忽視其撓度(y)的考量

以相同的面積計算其撓度(承受負荷的彎曲程度)

y=M/EI,其中y=撓度(mm),M=彎矩,E=剛性係數

從公式中得知I越大則y越小

故使用工形樑絕不是沒有理由的

-------------------------------------

我只是以相同斷面積來說

你也可以用相同的I值來推導看看

從結果可簡單看出有相同的I

但是工形樑使用的材料卻最少

也就是達到目標的強度又可以節省成本的原因了

以上面的數字顯示

也可了解未什麼我們房子的樑

都是高瘦的矩形

而不是矮胖的矩形了

--------------------------------------------------------

最後在此說明

一般工形結構鋼的板後與尺寸比例很大

我所定的尺寸只是我比較好計算的尺寸

不過可以從數據知道答案

你可以自設一個矩形之h和b

計算其I值

在以相同之尺寸但是自設板後把兩邊材料挖空

形成一個工形

---------------------------------------------------------------

例如b=300mm,h=500mm,t=50mm(b=寬,h=高,t=厚)

實心(b=300mm,h=500mm,斷面積=150000mm^2)

I1=bxh^3/12=300x500^3/12=3125000000(mm^4)

挖空(b=300mm,h=500mm,t=50mm,斷面積=50000mm^2)

I2=I1-2x(125x400^3/12)=1791666667(mm^4)

由斷面積與其I值可看出

材料使用三分之一

就可讓I值超過一半以上

------------------------------------------------------------

整體歸納

1.比起同斷面積實心矩形鋼樑強度高撓度小

2.重量輕,減低建築物負荷

3.斷面積小,節省材料,且經濟效益高

參考資料

以前修材料力學的小小心得 相關詞：
慣性矩公式,極慣性矩,慣性矩定義,慣性矩計算,面積慣性矩,質量慣性矩,慣性矩單位,圓形慣性矩,慣性矩 力矩,半圓慣性矩
慣性矩,矩形,正方形,材料力學,面積,三角形,Icc,bxh,撓度,材料[ 快速連結 ] 其它回答( 2 ) | 意見( 0 ) | 評論( 0 )
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001
回答者： 小迷糊 ( 初學者 4 級 )
回答時間： 2005-01-04 21:14:20

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鋼構的型狀H型

接縫比較少丫..有強軸和弱軸之分丫..有一軸I值較大..一軸比較小 參考資料：

鋼結構學
002
回答者： 哇系阿煜啦!! ^_^ ( 初學者 5 級 )
回答時間： 2005-01-05 20:18:30

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除了上一位所說的強弱軸關係外，還有是節省鋼結構材料的考量，目前在鋼結構建築中，不單只有使用H型鋼，在超高層大樓(如101大樓)中的結構中還是有使用方形鋼材，在一般非超高層大樓中，在經濟上考量安全的顧慮上，使用H型鋼為較常見!! 參考資料：

工程經濟 1
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