《钢结构基本原理》课程设计计算书--钢框架主次梁设计.docx

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1、钢结构基本原理课程设计计算书题目：辆超架次梁微必一、设计规范及参考书籍1、规范(1)中华人民共和国建设部.建筑结构制图标准S(GB/T50105-2010)(2)中华人民共和国建设部.房屋建筑制图统一标准S(GB/T50001-2010)(3)中华人民共和国建设部.建筑结构荷载规范S(GB5009-2012)(4)中华人民共和国建设部.钢结构设计规范S(GB50017-2003)(5)中华人民共和国建设部.钢结构工程施工质量验收规范S(GB50205-2001)2、参考书籍(1)沈祖炎等.钢结构基本原理M.中国建筑工业出版社，2006(2)毛德培.钢结构M.中国铁道出版社，1999(3)陈绍藩

2、.钢结构M.中国建筑工业出版社，2003(4)李星荣等.钢结构连接节点设计手册(第二版)M.中国建筑工业出版社，2005(5)包头钢铁设计研究院中国钢结构协会房屋建筑钢结构协.钢结构设计与计算(第二版)M.机械工业出版社，2006二、设计条件某多层钢框架结构三楼楼面结构布置如图1所示，结构采用横向框架承重,柱网布置尺寸及楼面活载大小详见“五附图二楼面板为150mm厚单向实心钢筋混凝土板，楼层装修从下至上具体如下：轻钢龙骨吊顶（0.2kNm2标准值）f框架钢梁f150mm厚实心钢筋混凝土板（25kN?标准值）f水磨石面层（包括20mm厚水泥砂浆找平，0.65kN/n?标准值）。荷载传力途径为：楼

3、面板一次梁一主梁一柱一基础。设计中仅考虑竖向荷载作用，框架主梁按连续梁计算,次梁按简支梁计算。三、设计内容和要求（1）进行次梁C1-I截面设计。（2）进行框架主梁K1-I截面设计，并绘制施工图。（3）进行框架主梁短梁段与梁体工地拼接节点设计，短梁段长度一般为0.91.2m,要求采用高强螺栓连接，并绘制施工图。（4）进行框架主梁短梁段与框架柱连接节点设计，要求采用焊缝连接，并绘制施工图。要求：提交设计计算说明书一份，框架主梁K1-I施工图（一号图）一张。计算说明书包括：构件截面尺寸估算、荷载计算、内力组合、主次梁截面设计（包括截面板件连接焊缝设计）、主次梁强度、刚度、整体稳定、局部稳定验算。计算

4、书按中南大学课程设计统一格式编制，要求文本规范、层次分明、字体工整，图表准确，并按以下顺序装订成册：封面、设计任务书、目录（应标明各章节页码）、设计计算正文文本、设计体会、参考文献（按规范格式书写）、封底。施工图绘制包括：绘制框架主梁短梁段与梁体制作详图、框架主梁短梁段与柱连接节点详图、短梁段与主梁梁体连接节点详图,一根K1-I钢材用量表,设计说明（1#图纸一张）。施工图图面布置合理，比例适当，图面整洁，线条清楚，文字采用宋体或仿宋体，符合制图标准，达到施工图要求。四、进度安排周一：构件尺寸估算和楼盖荷载计算；周二：楼盖内力计算及内力组合；周三：主梁截面设计及连接设计计算；周四：施工图绘制；周

5、五：计算文本整理。图1结构平面布置图结构布置柱网尺寸及楼面活荷载大小组别12345主梁跨度5(mm)次梁跨度1(mm)楼面活载标准值(kN/n?)800084009.0800084008.0840090007.0840090006.0800090008.0目录一、设计说明1二、次梁C1-1截面设计12.1次梁荷载和内力的计算（不含次梁自重）12.2次梁截面的选取22. 3次梁截面的验算2三、框架主梁K1-I截面设计32.1 主梁荷载计算及内力组合33. 2主梁截面的选取93.1 主梁截面的验算113.2 翼缘与腹板连接焊缝计算14四、框架主梁短梁段与梁体工地拼接点设计154.1梁翼缘板的拼接1

6、54. 2梁腹板的拼接164.3翼缘与腹板净截面的强度验算19五、框架主梁短梁段与框架柱连接节点设计205.1框架主梁短梁段与柱的连接焊缝计算20六、设计体会22七、参考文献23一、设计说明在本次钢结构设计过程中，钢材均采用Q235钢。设计任务书图1中，取B=8400mm,1=9000mm,楼面活载标准值为7KNi20二、次梁C1T截面设计2.1 次梁荷载和内力的计算（不含次梁自重）2.1.1 荷载的计算由于设计中，次梁可按简支梁计算，所以为了简化计算，只将次梁两侧楼面板的自重和楼面板所受的活载加入计算，具体计算结果如下：（1）荷载标准值楼面板所受活载的标准值为：1qk=-78A=29.4KN

7、m根据楼面板的构造，计算得楼面板自重的标准值为：19k=（0.2X8.4+250.15X8.4+0.65X8.4）=19.3KNm(2)荷载设计值楼面板所受活载的设计值为：1qd=-78A1A=41.2KNm楼面板自重的设计值：1坂=1X(0.2X8.4+250.15X8.4+0.65X8.4)X1.2=23.2KNm2.1.2截面内力的计算根据设计要求，次梁的计算简图如下：次梁截面的最大弯矩值为：1Mmax=-(41.2+23.2)92=652.IKN-m8次梁截面的最大剪力值为：1Fsmax=-(41.2+23.2)9=289.8KN2.2次梁截面的选取次梁所需的净截面模量为：=m=?*=

8、2,8886X106mm3=2888.6cm3nxxf1.05X215所以，根据次梁所需的净截面模量，选用热轧普通工字型刚163a,其截面特性如下：Ix=94004cm4Wnx=2984.3cm3Sx=1747.4cm3ix=24.66cmt=22mmtw=13.0mmm=121.36kgm2.3次梁截面的验算由于次梁选用的是工字型钢，可不需对次梁进行局部稳定性验算，又考虑到楼板对次梁的侧向约束，次梁的整体稳定性也不需要验算。所以，对次梁只需进行强度和刚度验算即可，具体计算如下：2.3.1次梁的强度验算（采用荷载设计值）（1）次梁的抗弯强度验算Mmax652.1IO699max=-=rcc.r

9、77=208.1Nmm2f=215Nmm2maxxWnx1.05X2984.3IO3/J/所以，次梁满足抗弯强度要求。（2）次梁的抗剪强度验算=41.4Nmm222.0mm1250250所以，次梁满足刚度要求。综上所述，次梁采用热轧普通工字型刚163a满足设计要求。三、框架主梁K1-I截面设计2.1 主梁荷载计算及内力组合在设计过程中，只考虑次梁传递给主梁的力，又因次梁的荷载分为恒载和活载，所以需要考虑次梁活载的最不利位置。设计过程中选取中间的框架主梁做分析计算，由于次梁简化成简支梁，各个部分所传递的荷载相同，所以中间框架主梁同时受两个次梁传递的荷载。具体简化得到的主梁力学模型如下：由于主梁的

10、截面尺寸还没确定，所以设计截面时先不计主梁的自重荷载，在验算时再计入主梁的自重。2.1.1 荷载的计算（1）主梁所受集中恒载的设计值为：9G=1.2（19.3+9.8X121.36/1000）-2=221.3KN（2）主梁所受集中活载的设计值为：9Q=1.429.4-2=370.4KNy23. 12截面内力的计算由主梁的简化模型可知，主梁的结构形式是对称的，所以仅需对主梁所受的6种荷载形式进行计算分析。由已学的结构力学知识，求出这六种荷载形式作用下主梁的弯矩图和剪力图如下：（1）主梁承受集中恒载受力图221.30221.30221.30232.37232.37232.37剪力图(2)主梁三跨都

11、承受集中活载受力图370.40370.40370.403P1二弯矩图z3SS.92剪力图.2。185.2018:.201S5.2O18:.20IS5.20185.20-185.20-185.20-1S5.2O-185.20-185.20(3)主梁第1跨承受集中活载受力图(3)弯矩图51.85P)剪力图(4)主梁第2跨承受集中活载受力图370.40弯矩图剪力图(5)主梁第1、2跨承受集中活载受力图370.40370.40剪力图37.U)（6）主梁第1、3跨承受集中活载受力图370.40370.40弯矩图剪力图根据上面的弯矩与剪力图，可以得出最不利荷载可能发生在下图中标字母或者数字的截面：这些截面

12、的内力统计如下:(1)(2)(3)(4)(5)(6)最不利荷载M1-232.4-388.9-492.6129.6-363.O-518.6-751.0MA232.4388.9440.78不需算376.0453.7686.1M2-232.4-388.9-181.50-259.3-440.8-129.6-621.3MB232.4388.9不需算518.6453.7不需算751.0M3-232.4-388.951.7-259.28-207.4-129.6-621.3MC232.4388.9不需算不需算不需算453.7686.1M4-232.4-388.9-25.9129.6103.7-518.6-75

13、1.0Fsi110.7185.2222.2-46.3175.9231.5342.2FSA左110.7185.2222.2-46.3175.9231.5342.2FSA右-110.7-185.2-148.2-46.3-194.5-138.9-305.242左-110.7-185.2-142.2-46.3-194.5-139.9-305.2%右110.7185.227.7185.2213.0O323.7FSB左110.7185.227.7185.2213.0O323.7FSB右-110.7-185.227.7-185.2-157.4O-295.9Fs3左-110.7-185.227.7-185.2-157.4O-295.9Fs3右110.7185.2