第９卷第６期 广州大学学报（自然科学版） Ｖ０１．９ Ｎｏ．６ ２０１０年ｌ２月 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ） Ｄｅｃ． ２０１０ 文章编号：１６７１—４２２９（２０１０）０６－００４３－０７ 受荷工字型钢梁腹板开孔监测研究 郑庆星，傅继阳 ，吴玖荣，叶 茂，徐 安 （广州大学广州大学一淡江大学工程结构灾害与控制联合研究中心，广东广州５１０００６） 摘要：通过对受荷工字型钢梁腹板开孔试验的实时监测，分析不同工况下钢梁开孔前后的受力特性，监测结 果表明：在开孔率较小时气割开孔导致的温度应变远大于开孔引起的受荷应变，并且开孔时在钢梁下架设临时 支撑可以有效地降低残余应变．同时，结合有限元模拟，讨论了开孔形状、尺寸对铜梁力学性能的影响，结果表 明：孔径在２００ ｉｎｔｏ以内是钢梁开孔的合理选择．有限元模拟与现场试验结果的比较表明了在钢梁开孔现场试 验的必要性． 关键词：开孔；试验监测；应变；有限元 中图分类号：ＴＵ ３１７ 文献标志码：Ａ 工字型钢梁腹板开孔，让通风、空调、热水等 管道从梁腹板中穿行，可以有效节省建筑空间．但 １ 工程简介 在Ｈ型钢梁或普通工字钢梁腹板上开孔，将导致 构件连续性遭到破坏，当构件受荷时极易引起开 广州珠江城工程位于广州市天河区珠江新城 孔附近部位应力集中现象．国内学者通过大量试 Ｂ１．８地块，总建筑面积２１．４万ｍ ，±０．０００以上 验对腹板开孔钢梁展开研究，并结合有限元模型 总高度３０９．６ ｍ，是一幢当今世界上使用最多环保 进行理论分析，取得了一定的科研成果¨ ．由于 技术的摩天楼．本工程主楼采用钢一混凝土混合 人们对建筑功能的要求不断提高，设计师难以在 结构，其外立面效果如图１． 施工前做到尽善尽美，有时会对已承受外部荷载 的钢梁腹板开孔，这时需通过有限元模拟或现场 试验的方式校核构件的安全性．有限元模拟方法 快速简便，其结果可作参考，却难以完全考虑钢构 件在开孔过程中热切割所产生的温度应力及残余 应变．结构健康监测可以对施工过程进行监控，有 效防止事故发生．目前，国内健康监测侧重在建筑 物整体施工监测的研究 ，对类似于受荷钢梁 开孔的单构件试验监测研究相对较少． 本文以广州珠江城项目为例，通过对受荷工 字型钢梁腹板开孔试验实时监测，研究钢梁在受 荷情况下开孔的受力特性，给出开孔时在钢梁下 图１珠江城效果图 Ｆｉｇ．１ Ｔｈｅ ｌａｎｄｓｃａｐｅ ｏｆ Ｐｅａｒｌ Ｒｉｖｅｒ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ 架设临时支撑的建议和补强措施，并利用有限元 软件进一步探讨钢梁腹板开孔前后的内力变化 部分楼层在原设计中未考虑管道穿行挤占的 情况． 空间，为保证空调、热水等管道从钢梁下穿行，且 收稿日期：２０１０—０６—２０：修回日期：２０１０—０７～１０ 基金项目：国家自然科学基金项目（９０７１５０２５、５０７７８０８２）；霍英东教育基金会青年教师基金项目（１２１０７２）资助 作者简介：郑庆星（１９８３一），男，硕士研究生．Ｅ—ｍａｉｌ：ｘｉａｏｌｕ６４１４＠１６３．ｅＯ１Ｔｌ 通讯作者．Ｅ．ｍａｉｌ：ｆｊｙ＠ｊｎｉｌ．ｅｄｕ．ｃｎ 广州大学学报（自然科学版） 不降低楼层原设计净高，设计变更要求在钢梁腹 第９卷 板内开孔让管道穿行．此时主楼已施工至３０层以 上，对３０层以下钢梁开孔，缺少相关实践经验的 支持，因此选取典型钢梁进行开孔试验，并对其实 单位：ｍｍ 时监测，以保证开孔过程的施工安全． ２监测方案 ２．１ 开孔说明 选取２根开孑Ｌ最不利的钢梁，在每根梁上开４ 个Ｎ４Ｌ，根据管道穿行位置及数节确定 孔点的 位置．钢梁平面图与开孑Ｌ点位置见图２．梁是受弯 构件，应在中性轴以卜靠近压 一侧开孔为宜，开 孑Ｌ构造见图３，钢梁横截面尺寸见图４．为解决由 开孔造成孔边区域应力集中问题，在孔洞周围采 取补强措施，由图３呵知，本次试验在开孔处的腹 板两侧分别设置了内径７７ ｍｍ、外径１７７ ｍｍ的环 形补强板．钢梁开孔采用气割的方式，补强板与腹 板连接采用电弧焊接．无论是气割还是电弧焊都 会使钢材达到燃点或熔点，而钢材的熔点接近 １ ５００℃Ｌ６ Ｊ，显然在此状态下开孔会使钢梁局部产 生较大温度应变，对试验监测带来较大困难． ｍ ＼， ■ 一 ＿ ■■ ＩＩＩＩＩ一 开孔梁１ ，／ ● ７ － 开孔点 ＿ —／ 开孔梁２ ／ —／ ＼ ／＼ 图２监测钢梁平面图 Ｆｉｇ．２ Ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｌａｙｏｕｔ ｏｆ ｍｏｎｉｔｏｒｅｄ ｓｔｅｅｌ ｂｅａｍ 图３钢梁开孔构造详罔 Ｆｉｇ．３ Ｔｈｅ ｄｅｔａｉｌ ｄｒａｗｉｎｇ ｏｆ ｓｔｅｅｌ ｂｅａｍ ｗｉｔｈ ｏｐｅｎｉｎｇ 图４钢梁截面不意图 Ｆｉｇ．４ Ｔｈｅ ｃｒｏｓｓ ｓｅｅｔｉｏｎ ｏｆ ｍｏｎｉｔｏｒｅｄ ｓｔｅｅｌ ｂｅａｍ ２．２监测内容及方法 应变测试是开孔监测的主要内容．本次监测 使用电阻式 变片测量应变，横向应变片测量水 平向应变增 ，竖向应变片测量铅垂向应变增量， 同时使用ＤＨ３８１７和ＤＨ３８１５动静态应变测试数 据采集箱（见图５）采集数据，采样频率为１０ Ｈｚ， 采样时问为１０ ｈ以观察热切割冷却后结构应变变 化至稳定值的全过稗． 图５应变测试数据采集没备 Ｆｉｇ．５ Ｔｉｌｅ ｄａｔａ ｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｆｏｒ ｓｔｒａｉｎ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ２．３ 测点布置 钢梁处于受荷状态，开孔必会使附近区域的 应力产生重分布．冈此，彳Ｅ开孔区域布置较密的测 点，这些测点包含一对相互垂直的单向应变片（横 向为工作片，竖向为补偿片，见图６）．同时为了解 开孔对整体构件的影响，在梁左右支座及跨中部 位的上下翼缘各布置一个单向应变片，测试弯曲 应力．气割和电弧焊会导致钢梁产生高温，使应变 片无法正常Ｔ作．室内实验证明，当应变片与切割 点或焊接点距离大于１６ ＣｌＹＩ时，应变片可正常工 作．在此原则下，尽可能靠近圆孔布置测点，每根 梁上布置３０个测点，各洲点具体位置及编号见 图６． 第６期 郑庆星等：受荷工字型钢梁腹板开孔监测研究 ４５ 单位：ａｒｍ ３Ｏ ２７ ２４ 、腹板 ３００ ３４０ 磊厂。２ １广 ——Ｊ■Ｌ＿＿ ４ 墨厂。。、下翼缘 图６测点布置示意图 Ｆｉｇ．６ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｄｒａｗｉｎｇ ｏｆ ｍｅａｓｕｒｅｄ—ｐｏｉｎｔ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ 在梁支座及跨中位置，实测数据比较稳定且 ３ 监测结果分析 应变变化量较小，见图８，其主要原因：①由于钢材 热导率较低（４７～５８） ７ｊ，且工字型钢梁长而薄，沿 ３．１温度影响分析 途不断地放热降温，在梁支座及跨中距离开孔点 钢梁开孔将导致局部温度超过１ ０００℃，由此 大于１．５ｍ处可以对开孔温度效应忽略不计；②圣 产生较大的温度应变，见图７，图中各时刻的作业 维南原理表明，在物体表面一小部分上作用一平 工序参见表１．由于２０＃、２１＃测点距离１＃洞较近， 衡力系，此力系引起的应力会随与作用点间的距 最大应变增量和应变负增量都达到１ ５００ ｓ，加上 离的增大而迅速衰减，在远处，其值很小，可忽略 原先受荷应变，接近钢材的屈服应变（２ ０００ Ｗｅ）， 不计 Ｊ．由此可见，在目前开孔率（０．６８％）很小的 其他相似位置测点应变增量也较大，且具有与图７ 情况下，腹板开孔对远离开孔点处的应力应变影响 类似的变化趋势． 较小是完全可能的． 表１各时刻作业工序 Ｔａｂｌｅ １ Ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ ｆｏｒ ｈｏｌｅ—ｏｐｅｎｉｎｇ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ 曲ｌ ｍ础 图８ １＃、４＃、７＃、２７＃测点应变增量变化曲线 Ｆｉｇ．８ Ｔｈｅ ｖａｒｉｅｄ ＣＨＩＶｅ ｏｆ ｓｔｒａｉｎ ｉｎｃｒｅｍｅｎｔ ａｔ ｍｅａｓｕｒｅｄ Ｐｏｉｎｔｓ １，４，７ ａｎｄ ２７ 比较图７与图８可知，孔洞附近的２０＃、２１＃测 点在３：Ｏ０时刻开始焊接补强板时，应变增量迅速 增大，在６：３５～７：０６有所回落，但在７：０６开孔以后 图７ ２０＃、２１＃测点应变增量变化曲线 持续增大，直到１０：００趋于稳定；而１＃、４＃、７＃、２７＃ Ｆｉｇ．７ Ｔｈｅ ｖａｒｉｅｄ ｃｕｒｖｅ ｏｆ ｓｔｒａｉｎ ｉｎｃｒｅｍｅｎｔ ａｔ ｍｅａｓｕｒｅｄ 测点应变增量始终在±６０ ｓ以内波动，包括跨中 Ｐｏｉｎｔｓ ２０ ａｎｄ ２１ 危险截面的４｝｝、２７＃测点，分别在一４０ ｓ和一８ ｓ 广州大学学报（自然科学版） 上下波动．由此表明，在此开孔率下，气割开孑Ｌ导 第９卷 两者相筹３３％．同样，在 １１ Ｌ１】，与 ［况１比较， 致的残余府变远大于开孔引起的附加应变，如果 没有温度影响，单纯开孔产牛戍变较小．存类似条 件下开孔，应着重考虑温度鹰变，采取措施降低残 余应变． ３．２支撑影响分析 在表２中，丁况２指在开孔处架设临时支撑 工况２下２１＃测点的最大应变负增掇显著降低． 将部分关键测点在】０ ｈ内采集的应变最大增量 （负增量）进行比较，见表３．呵以明显看出，各测 点在丁况２下的应变增量均处于Ｊ 况１下的应变 增量范围之内，而Ｈ－差值较大．以各测点在工况２ 下的应变增量作为基数计算相对误差，如表３末 （见图９），以保证开孔安仝和降低残余应变．图ｌ０ 列所示，最大相对误差超过１００％，最小的也高于 给出了相同位置设支撑与不设支撑的 洲结果． 表２ 工况列表 Ｔａｂｌｅ ２ ｒｈ 】ｉｓｔ ）ｒ ｆ｛ｌｆｉｅｒ ｎＩ ｌｏａｄ— 月ｓ ｓ 序号 丁况 １ 设支撑 ｉ殳支撑 先焊后割 ４ 现焊现割 图９开扎实样及钢管支撑示意图 Ｆｉｇ．９ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｄｒａｗｉｎｇ ｏｔ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄ ｓｔｅｅｌ ｂｅａｍ ｗｉｔｈ ｏｐｅｎｉｎｇ ａｎｄ ｉｔｓ ｃｏｎ＇ｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｓｕｐｐｏｒｔ ｗｉｔｈ ｓｔｅｅｌ ｔｕｂｅ 面吲 毯 时刻／（ｈ：ｍｉｎ） 罔１０工况１、２下２０＃测点最大应变增毓变化曲线 Ｆ ｌＯ Ｔｈｅ ｖａｒｉｅｄ ｃｕｒｖｅ ｏｆ ｍａｘｉｎｍｍ ｓｔｉａｉｎ ｉｎｃｒｅｍｅｕｔ ａｔ ｍｅａｓｕｒｅｄ Ｐｏｉｎｔｓ ２０ ｆｏｒ Ｌｏａｄｃａｓｅｓ ｌ ａｎｄ ２ 图１０表明，２０＃测点在工况ｌ下的最大应变 增量接近１ ５００ ８，而 丁况２下只有ｌ ０００ ｓ， １０％，各测点问的平均相对误差超过４０％．综上 分析，可以得出结论：架设临时支撑对于降低切割 和焊接导致的残余应变效果显著． 制 ｌＩｇＲｉｌ／（ｈ：ｍｉｎ） 图１１ ［况１、２下２１＃测点最大应变负增苗变化曲线 Ｆｉｇ．１ １ Ｔｈｅ ｖａｌ，ｉｅｄ ｃｕｒｖｅ ｏｆ ｍｉｎｉｎｍｍ ｓｔｒａｉｎ ｉｎｃｒｅｍｅｎｔ ｆｏｒ １．ｏａｄｏａｓｅｓ ｌ ａｎｄ ２ 表３ 工况１、２下部分测点最大应变（负）增量 Ｔａｂｌｅ ３ Ｔｈｅ ｖａｒｉｅｄ ｃｕｒｖｅ ｏｆ ｍａｘｉｎｌｕｍ ａｎｄ ｍｉｎｉｍｕｍ ｓｔｒａｉｎ ｉｎｃｒｅｍｅｎｔ ａｔ ｓｐｅｃｉｆｉｅｄ ｎｌｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｐｏｉｎｔｓ ｆｏｒ Ｌｏａｄ— ｃａｓｅｓ １ ａｎｄ ２ 残余戊变的存在导致残余应力的产牛，虽然 残余 力 构件内部白 平衡，对结构在静力倚 载作用下的强度没有影响，但对结构在动力荷载 作片Ｊ下的性能，以及结构的 体稳定性和变形有 第６期 一郑庆星等：受荷工字型钢梁腹板开孔监测研究 ４７ 定的影响．考虑到结构由于焊接和切割在部分 开孔过程及其以后时间段起到积极作用，达到补 强目的，建议在后续工程开孔施工中采用提前焊 测点产生的残余应变数值较大，因此建议开孔施 工时在下部架设支撑． ３．３补强板影响分析 补强板焊接与气割的先后顺序对监测结果有 很大的影响．图１２显示，工况３时，靠近３＃洞的 １２＃、１３＃Ｎ点在气割时应变增量发生明显变化，但 幅值仍然相对较小，且平稳较快，具有很强的规律 性；图１３显示，在工况４下，１２＃、１３＃测点在焊接 时应变增量开始增长，且持续增大．经分析得出， 工况３较工况４更优于控制残余应变． ∞ 磐 制 图１２工况３下１２＃、１３＃Ｎ点应变变化曲线 Ｆｉｇ．１ ２ Ｔｈｅ ｖａｒｉｅｄ ｃｈｉ ｖｅ ｏｆ ｓｔｒａｉｎ ｉｎｃｒｅｍｅｎｔ ａｔ ｎｌｅａｓｕｒｅｄ Ｐｏｉｎｔｓ １ ２ ａｎ（１ ｌ ３ ｕｎｄｅｒ Ｌｏａｄｃａｓｅ ３ 图１３ 工况４下１２＃、１３＃测点应变变化曲线 Ｆｉｇ．１ ３ Ｔｈｅ ｖａｒｉｅｄ ｃｕｒｖｅ ｏｆ ｓｔｒａｉｎ ｉｎｃｒｅｍｅｎｔ ａｔ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｐｏｉｎｔｓ １２ ａｎｄ １３ ｕｎｄｅｒ Ｌｏａｄｃａｓｅ ４ 比较图１２、１３，在７：１１开孔完成后，工况３时 测点正负应变增量都在迅速减少，并在２００ ｓ附 近趋于稳定；而Ｔ况４时，正负应变增量仍在持续 升高，直至１ ４００ ｓ附近趋于稳定，表明补强板在 接补强板的措施． ４有限元分析 ４．１有限元模型 基于有限元软件ＡＮＳＹＳ１０．０建立模型，见图 １４．建模时，假定开孔钢梁与主梁刚性连接，主梁 与钢柱刚性连接，网格划分采用实体六面体单元 ｓｏｌｉｄ４５，在开孔区域进行网格加密．由于上层楼面 没有施工，且无重物堆放，施工活荷载相对较小， 故仅加载楼板和钢梁白重． 图１４ ＡＮＳＹＳ１０．０模型不意图 Ｆｉｇ．１４ Ｔｈｅ ＦＥＭ ｍｏｄｅｌ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｆｒｏｍ ＡＮＳＹＳ１０．０ ４．２理论值与实测值比较 实测数据是开孑Ｌ前后的应变增量，在开孔区 域受温度影响较大，并且温度变化无常，起伏极 大，理论值难以模拟，为了满足可比性，故取远离 开孑Ｌ处的测点进行比较，理论值取各对应测点在 开孔前、后的应变差值，见图１５．在表４中可以看 到与图１５中对应的测点在开孔前、后的应变值． 磐 图１５实测值与理论值应变曲线 Ｆｉｇ．１ ５ Ｔｈｅ Ｓｔｒａｉｎ ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ ｍｅａｓｕｒｅｄ ａｎｄ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｔｒａｉｎ ｆｏｒ ｓｐｅｃｉｆｉｅｄ ｎｌｅａｓｕｒｅｄ ｐｏｉｎｔｓ 广州大学学报（自然科学版） 第９卷 表４开孔前后应变理论值 Ｔａｂｌｅ ４ Ｔｈｅ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ａｎａｌｙｚｅｄ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｓｔｒａｉｎｓ ｆｏｒ ｓｐｅｃｉｆｉｅｄ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｐｏｉｎｔｓ ｂｅｆｏｒｅ ａｎｄ ａｆｔｅｒ ｈｏｌｅ—ｏｐｅｎｉｎｇ 在图１５中，实测值和理论值关于各测点之间 应变增量关系曲线的波动形状吻合较好，说明实 测值和理论值具有一定的可靠性．同时两者存在 一定差别，经分析，产生差别的可能原因有：①临 测仪器灵敏度较高．②施工环境，如施工电梯运行 振动，对监测有较大影响．③有限元模型边界条件 模拟不够准确．虽然如此，理论值与实测值仍然存 在一定的参考价值．如４＃、２７＃测点，处于跨中位 置，尽管理论值与实测值存在差别，但是实测应变 增量与理论值中的开孔前总应变相比仍然较小；２ ｝｝、３＃测点距离开孔位置较近，受到气割和焊接的 影响，故实测值和理论值的差别相对较大，再次证 明实测值中气割开孔温度影响远大于开孔引起承 载力降低的影响． ４。３ 开子Ｌ形状及大小对钢梁受力影响分析 通过改变开孔形状，对有限元模型进一步分 析．选择菱形孔、正三角形孔和正方形孔，均以直 径是１３０ ｍｍ圆孔为内切圆，计算结果见图１６． 图１６多种开孔形状应变曲线图 Ｆｉｇ．１６ Ｔｈｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｍａｘｉｍｕｍ ｓｔｒａｉｎ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｈｏｌｅ— ｏｐｅｎｉｎｇ ｓｃｈｅｄｕｌｅｓ 结果表明，方形孔最大拉、压应变最高，是最 不利的开孔形状，圆形孔是最有利开孑Ｌ形状；带角 的开孔形状极易在角点引起应力集中；内角为６０。 的菱形孔，最大拉、压应变相对较低．因此，建议开 孔形状优先考虑圆孔，在无法开圆孔情况下，建议 选择菱形孔． 另外，在相同位置改变圆孔直径，孔径分别选 择１３０ １１３１／１、２００ ｍｉｌｌ和３００ Ｉｎｎ，计算结果见图１７． 从图１７中可以发现，３种孔径下的最大拉应变相 差较小，最大压应变随孔径增大而增大；１３０ ｍｍ 圆孔的最大拉、压应变与开孔前差别较小，表明本 次开孔试验在理论上是完全安全可行的；２００ ｍｉｎ 和３００ Ｉｎｍ圆孔与开孔前最大压应变分别相差 ２１％和４４％．显然选择３００ ｍｍ直径的圆孔是十 分危险的． 图１７多种直径圆孔应变曲线 Ｆｉｇ．１７ Ｔｈｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｔｒａｉｎ ｏｆ ｃｉｒｃｕｌａｒ ｈｏｌｅ—ｏｐｅｎｉｎｇ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｄｉａｍｅｔｅｒｓ ５ 结 论 （１）气割和焊接引起钢梁局部高温而产生的 残余应变远大于开孔引起的附加应变，最大温度 残余应变达到１ ５００ ８，接近钢材屈服应变，应该 采取有效措施降低残余应变；开孔区域局部应变 变化具有复杂性和无规律性，建议在受荷钢梁开 孔时做好试验监测． （２）通过对设与不设支撑工况下监测结果的 分析，表明设支撑可以使残余应变平均降低４０％， 建议受荷钢梁开孔施工中架设支撑． （３）各测点实测值和理论值的波动形状和变 化趋势吻合较好，通过对有限元模型进一步分析， 得出结论：圆孔是最有利开孔形状，并建议开孔孔 径尽量控制在２００ ＩｎｌＴｌ以内． 第６期 郑庆星等：受荷工字型钢梁腹板开孔监测研究 ４９ Ｒｅｒｅｒｅｎｃｅｓ： ［１］ＴＯＮＧ Ｌｅ—ｗｅｉ，ＳＯＮＧ Ｔａｏ—ｗｅｉ，ＪＩＡＮＧ Ｂｅｉ，ｅｔ ａ１．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ａｎｄ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ｓｔｅｅｌ ｇｉｒｄｅｒｓ ｗｉｔｈ ｌａｒｇｅ ｗｅｂ ｏｐｅｎｉｎｇｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＴｏｎｇｊｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２００８，３６（８）：１０５０—１０５６．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） ［２］ ＷＥＩ Ｘｉａｏ—ｌｉ，Ｙｕ Ｓｈａｏ—ｆｅｎｇ．Ｓｉｍｐｌｉｉｆｅｄ ｕｌｔｉｍａｔｅ ｂｅａｒｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ａｘｉａｌｌｙ ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ ｓｉｍｐｌｙ ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｐｅｒｆｏｒａｔｅｄ ｔｈｉｎ—ｗａｌｌｅｄ ｐｌａｔｅ［Ｊ］．Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒ，２００９，２５（３）：５６—６１．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） ［３］ ＣＨＥＮ Ｚｈｅｎｇ—ｑｉｎｇ，ＬＩＵ Ｍｕ—ｇｕａｎｇ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ａｃｒｏｓｓ—ｗｉｎｄ ｇａｌｌｏｐｉｎｇ ｏｆ Ｈ—ｓｈａｐｅｄ ｈａｎｇｅｒｓ ｗｉｔｈ ｗｅｂ ｈｏｌｅ［Ｊ］．Ｊｏｕｒ— ｎａｌ ｏｆ Ｈｕｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２００８，３５（６）：１—５．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） ［４］ ＱＩＡＮ Ｊｉａ—ｒｕ，ＺＨＡＮＧ Ｗｅｉ—ｊｉｎｇ，ＺＨＡＯ Ｚｕｏ—ｚｈｏｕ，ｅｔ ａ１．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｅｅｌ ｒｏｏｆ ｏｆ ｔｈｅ Ｐｅｋｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｇｙｍｎａｓｉｕｍ［Ｊ］．Ｃｈｉｎａ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｊｏｕｒｎａｌ，２００９，４２（９）：１３—２０．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） ［５］ ＱＩＮ ｊｉｅ，ＷＡＮＧ Ｚｅ—ｑｉａｎｇ，ＺＨＡＮＧ ｒａｎ．Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｐｒｅｓｔｒｅｓｓ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｂａｄｍｉｎｔｏｎ ｇｙｍｎａｓｉｕｍ ｆｏｒ ２００８ ０一 ｌｙｍｐｉｃ Ｇａｍｅｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，２００７，２８（６）：８３—９１．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） ［６］ ｌ｜Ｉ Ｙａ—ｊｉａｎｇ，ＷＡＮＧ Ｊｕａｎ，ＬＩＵ Ｐｅｎｇ．Ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｓｋｉｌｌ ｆｏｒ ｗｅｄｄｉｎｇ ａｎｄ ｇａｓ ｃｕｔｔｉｎｇ［Ｍ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｔｈｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｐｒｅｓｓ，２００５．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） ［７］ＪＩＡＮＧ Ｚｕ—ｘｉｎｇ．Ｈｅａｔ ｅｎｅｒｇｙ ａｎｄ ｐｏｗｅｒ［Ｍ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｔｈｅ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｐｒｅｓｓ，２００６．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） ［８］ ＷＯ Ｇｕｏ—ｗｅｉ．Ｅｌａｓｔｉｃ ｔｈｅｏｒｙ［Ｍ］．Ｓｈａｎｇｈａｉ：Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ，１ ９９８．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） 参考文献： ［１］ 童乐为，宋涛炜，江蓓，等．大尺度开孔钢梁性能的试验研究和数值分析［Ｊ］．同济大学学报，２００８，３６（８）：１０５０—１０５６ ［２］危晓丽，余绍锋．单向均匀受压四边简支开孔板承载力近似计算［Ｊ］．结构工程师，２００９，２５（３）：５６—６１． ［３］ 陈政清，刘慕广．腹板开孔的Ｈ型吊杆横风向驰振特性试验研究［Ｊ］．湖南大学学报，２００８，３５（６）：１—５． ［４］ 钱稼茹，张微敬，赵作周，等．北京大学体育馆钢屋盖施工模拟与监测［Ｊ］．土木工程学报，２００９，４２（９）：１３—２０． ［５］ 秦杰，王泽强，张然，等．２００８奥运会羽毛球馆预应力施工监测研究［Ｊ］．建筑结构学报，２００７，２８（６）：８３—９１． ［６］李亚江，王娟，刘鹏．焊接与切割操作技能［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２００５． ［７］ 蒋祖星．热能动力基础［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２００６． ［８］ 沃国伟．弹性力学［Ｍ］．上海：上海交通大学出版社，１９９８． Ｍｏｎｉｔｏｒｅｄ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｔｈｅ Ｉ－ｓｈａｐｅｄ ｌｏａｄｅｄ ｓｔｅｅｌ ｂｅａｍ ｗｉｔｈ ｈｏｌｅ－ｏｐｅｎｉｎｇ ｉｎ ｗｅｂ ｓｅｃｔｉｏｎ ＺＨＥＮＧ Ｑｉｎｇ—ｘｉｎｇ，ＦＵ Ｊｉ—ｙａｎｇ，ＷＵ ｌｉｕ—ｔｏｎｇ， Ｍａｏ，ＸＵ Ａｎ （Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｔａｍｋａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｊｏｉｎｔ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ ｆｏｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｔｍｃｔｕｒｅ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｎｎ－ｏｌ，Ｇｕａｎｇｚｂｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔ） ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０００６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓ ａｎｄ ｓｔｒａｉｎ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｌｏａｄｅｄ ｓｔｅｅＪ ｂｅａｍ ｗａｓ ｍｏｎｉｔｏｒｅｄ ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ ｉｎ ｓｅｖｅｒａｌ ｌｏａｄ ｃａｓｅｓ ｗｈｅｎ ｓｏｍｅ ｈｏｌｅｓ ｗｅｒｅ ｂｅｉｎｇ ｃｕｔ ｉｎ ｔｈｅ ｗｅｂ ｓｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｂｅａｍ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ：（１）ｔｈｅ ｒｅｓｉｄ— ｕａｌ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｔｒａｉｎ ｉｎｄｕｃｅｄ ｂｙ ａｉｒ—ａｃｅｔｙｌｅｎｅ ｗｅｌｄｉｎｇ ｉｓ ｆａｒ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｆｒｏｍ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｃｕｔｔｉｎｇ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ ｏｆ ｏｐｅｎｉｎｇ ｉｓ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｓｍａｌ１．②ｔｈｅ ｔｅｍｐｏｒａｒｙ ｓｕｐｐｏｒｔ ｉｓ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｒｅｓｉｄｕａｌ ｓｔｒａｉｎ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｈｏｌｅｓ ｗｅｒｅ ｂｅｉｎｇ ｃｕｔ ｉｎ ｔｈｅ ｗｅｂ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ｗａｓ ａｌｓｏ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ｔｏ ｄｉｓｃｕｓｓ ｔｈｅ ｓｈａｐｅｓ ａｎｄ ｓｉｚｅ ｏｆ ｈｏｌｅ—ｏｐｅｎｉｎｇ ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ ｏｎ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｓｔｅｅｌ ｂｅａｍ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｄｉａｍｅｔｅｒ ｏｆ ｈｏｌｅ—ｏｐｅｎｉｎｇ ｗｉｔｈｉｎ ２００ ｍｍ ｉｓ ｔｈｅ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ．Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ＦＥＭ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｅｘ— ｐｅｒｉｍｅｎｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｉｔ ｉｓ ｎｅｃｅｓｓａｒｙ ｔｏ ｃｏｎｄｕｃｔ ｔｈｅ ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｏｎ ｔｈｅ ｓｔｒａｉｎ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ ｌｏａｄｅｄ ｓｔｅｅｌ ｂｅａｍ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｈｏｌｅｓ ｗｅｒｅ ｂｅｉｎｇ ｏｐｅｎｅｄ ｉｎ ｉｔｓ ｗｅｂ ｓｅｃｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈｏｌｅ—ｏｐｅｎｉｎｇ；ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｔｅｓｔ；ｓｔｒａｉｎ；ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ 【责任编辑：刘少华】