钢结构施工过程中，为什么H型钢梁翼缘要避免开孔

在许多钢结构项目中，都涉及到钢梁开孔问题，比如吊装孔、吊挂孔、穿筋孔等等，这些都是现场便于施工的措施，或者是其他专业的构造要求，比如管道支架吊挂点等。而现行设计及施工规范说明应尽量避免型钢翼缘板开孔，这里在分析软件中对几种开孔情况进行简化的计算分析，比较直观的反映开孔对受力情况的影响。

因为不同项目结构形式，受力有差别，下面举一个简单算例来验证这个结论，这里直接取钢框架结构中一种较常见的钢梁受力形式：两端固支梁（多为主梁）。

受力简图：

图中A,B为支座，两端固支，q为简化的均布荷载（楼板荷载），M为弯矩（向下为正弯矩，向上为负弯矩），V为剪力。

计算模型钢梁跨度取6M，主梁截面取H 400x200x8x12，材质为Q235B。

开孔位置分别取如下位置，尺寸为φ20圆孔。

为使截面强度利用率达到90%，经查表计算得主梁均布荷载值取70KN/m，在支座处负弯矩较大，跨中处正弯矩较大，弯矩大小：情况1<情况2<情况3。

根据以上条件在软件中建模加载（左图），进行网格划分（右图），网格在孔部位进行加密处理以提高此部位求解精度，最后进行计算求解，模型简图如下：

计算求解后，模型整体变形（左图）及等效应力分布（右图）情况如下：

可以确认整体计算结果与理论计算基本吻合，翼缘板应力较大处出现在弯矩大的截面，也说明了H型钢翼缘板主要承受弯矩作用，下面观察三种情况的孔位处的应力分布情况：

情况1下翼缘孔周边应力分布情况：

情况2下翼缘孔周边应力分布情况：

情况3下翼缘孔周边应力分布情况：

由于模型建模加载以及计算模型的误差，所得结果数值精确度仅作为参考，但能一定程度上反映孔周边实际受力过程中出现的应力集中状况，观察三处孔周应力数值分布情况，可见应力集中处应力大小：情况1<情况2<情况3，与实际理论计算弯矩大小分布相吻合。

综上所述，钢梁弯矩大的截面处翼缘板开孔容易出现应力集中处应力大小**限的情况，可能导致钢梁局部塑性屈服破坏，严重的可能导致板材撕裂，这个是需要在设计及施工中应尽量避免出现的情况，如果无法避免则需要做好补强措施，局部加强截面以降低应力集中效应。