钢结构课程设计-某多层图书馆二楼框架书库

1、中南大学土木工程10级中南大学土木建筑学院 中南大学土木工程学院土木工程专业（本科）钢结构设计原理课程设计任务书题目:钢框架主、次梁设计姓名：陈知淳班级：一土木 1005学号：1304090309建筑工程系、设计资料工程名称：某多层图书馆二楼框架书库工程资料：结构采用横向框架承重，楼面活荷载标准值6kN / m2，楼面板为150mm厚单向实心钢筋混凝土板，荷载传力途径为：楼面板-次梁-主梁-柱-基础。设计中仅考虑竖向恒载和活载作用。框架主梁按连续梁计算。框架平面布置图和柱截面图如图 1和图2。工程要求：(1)设计次梁截面 CL-1。LL-1 r LL-1 十 LL-1LL-1CL-1C-LLC

2、L-1CL-1LL-1id-LLCL-1i-lLL-1LL=1LL-1图1结构平面布胃图图2框架柱截面图设计框架主梁截面KL-1 。 设计框架主梁短梁段与框架柱连接节点，要求采用焊缝连接，短梁段长度一般为0.91.2m。设计框架主梁短梁段与梁体工地拼接节点，要求采用高强螺栓连接。 绘制主梁与柱连接节点详图，短梁段及梁体连接节点详图，短梁段与梁体制作详图(1#图纸一张)，KL-1钢材用量表，设计说明。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、主次梁强度、刚度、整体稳定、局部稳定验算。、设计参数混凝土自重：325 kN / m厚度：150mm粉刷层：17 kN / m

3、 3厚度：15mm找平层：20 kN / m3厚度：20mm楼面活荷载的标准值：6 kN /m2水磨石楼面：0.65 kN / m 2钢材(Q235)强度设计值：fd =215 N/ mm 2钢材(Q235)抗剪强度设计值:=125 N / mm5E 二 2.0610 N / mm1.305KN/m0.15m 25KN /m3 =3.75KN /m22钢材(Q235)的弹性模量:三、设计次梁截面CL-1设计荷载恒载一标准层楼面(标准值)水磨石面层楼面-粉刷层一找平层结构层：150mm单向钢筋混凝土楼板合计：5.055KN/m活载楼面活载标准值6kN / m2竖向荷载下框架受荷总图荷载由板到梁传

4、递示意图如下图3所示:a.荷载标准值LLlLL-1ICL-1CL-1T-S王CL-1 I HAiLL-1 .LL-1 y8LL-1 -tILL-1 -CL-1G000LL-1 yCL-1LL-19000LL-11LL= 19COO图3板传荷载示意图楼面板传恒载=15.055KN /m2 4.5m 2 =22.7475KN /m21 2楼面传递活载= 6KN /m24.5m 2=27KN/m2荷载设计值q =1.2q恒 1.4q活二 65.097KN /m最大弯矩与剪力设计值次梁架于主梁之上，相当于简支结构，计算简图如下图4:M max =ql265.09792 =659 .107 KNm8 8

5、Vmaxunnmumuuiuiuuuu=1 65.097 9 -292.94KN2 2确定次梁的截面尺寸由于设计初钢梁自重未知(考虑安全因素)，故取:M =1.02Mmax =1.02 659.107 = 672.289KNm次梁所需的截面抵抗矩:WxM计fd672.289106-215= 3.127106mm次梁选用工字形截面，则:确定腹板尺寸梁的经济咼度：he =73 wx -300 = 723.62mm取：h = 760mm(h he)腹板厚度：hetw= 7.69mm3.5取：tw =12mm若翼缘的厚度取：t = 20 mm则hw 二 h - 2t = 720mm确定翼缘尺寸:中南大

6、学土木工程10级(4)确定焊缝尺寸中南大学土木建筑学院 每个翼缘所需的截面面积：Af_twh = 2594.47mm2h 6翼缘板的宽度:bf 二乞=129.72mm2t暂取:b = 300mm次梁截面尺寸特征(如图5-1):Ix33300 760 严8 720 0164 109 mm41212Wx9Ix 2.0164 10h2760263= 5.306 10 mm360Sx =360 1223300 20 3 70=2 99 7 6 m0nIy720 123竺竺2=9012120 3 6n8h0截面特征图5-1A = 2 300 20720 12 = 20640mm2lyIy90103680

7、 =66.07mm206409000ly66.07二 136.22“ =0.69 0.13 9000 20 =0.7 9 3300 760:4320 Ahyt235Wx4.4h 丿432020640760136.22 汉 20 2235-0.7932,1()2 0136.2225.306 06 V 4.4 汉 760235= 0.7 0 4由于0.6，则:b = 1.07=0.6690.704ffw =160N/mm2,V =Vmax =292.94KNS1 =300 20 3 6 0 2 1 6 0 0mm0中南大学土木工程10级图5-2中南大学土木建筑学院 中南大学土木工程10级=10.5

8、6mm中南大学土木建筑学院 hf m iVSi 十Ommx 16rm7h1hf max 2tmin = 24mm故取hf = 8mm，钢结构在焊接时焊条采用E43列，焊接方法为手工焊。次梁验算次梁自重标准值：(用Q235钢材)q自二(2 300 20 720 12) 106 7.85 9.859KN /m次梁自重设计值：q= 1.2q自-1.2 1.59 =1.908KNm次梁(包括自重)所承担的最大的弯矩与最大剪力:1212max=M max +ql2 = 659 107 +=1.908汉92 =678.426KNmmax8 8Vmax(q q)l2(65.097 1.908) 92= 30

9、1.523KN整体稳定性验算maxbWcfd678.426 O60.669 5.306 106 215二 0.889 ： 1故次梁的整体稳定满足要求。局部稳定性验算hw tw譽 60二84235 二 84故次梁不会发生局部失稳。(3)刚度验算5q4384EI45 (22.7475 27 1.59) 9000384 2.06 105 2.0164 109!mm= 10.56mm250250故满足刚度要求。抗弯强度验算maxXWx678.426 1061.05 5.306 106=121.772N/mm2 ： fd =215N/mm2故抗弯强度满足要求。抗剪强度验算：maxSxmaxI xtw33

10、01.523 10299760092.0164 10122 2=37.354N / mm OX 寸34 4曲4+ 44- 414EoO 筑卜 4取EO.9500|丨连接构件的接触面采用喷砂处理。螺栓强度验算单个螺栓的抗剪承载力设计值：N：=0.9 njP,2 0.45 190 = 153.9 kN剪力V。在螺栓群形心处所引起的附加弯矩：M二V0a=415.967 0.1225 = 50.956KNm修正后的弯矩：Mw = Mw M =132.001 50.956 = 182.957KNm螺栓最大应力中南大学土木工程10级2中南大学土木建筑学院 MN1xMw%182.957 106 180-4

11、1802 4 1852 4 652 4 60 110.585心MN1yMw182.957 106 65二 4 1802 4 1852 4 602 4 652 二39.934KNVN1y二竺凹=51.996KN8N1xM )2 (N1yM N1yV)2 =143.806KN 辽 =153.9KN故螺栓的连接强度满足要求。故，腹板拼接采用 8个M22螺栓，拼接板尺寸为：外拼接板：212:500汉480螺栓的净截面强度验算:（1）选截面1 1讨论：aM1 =M。乂耳=495.662 415.967 0.165 = 564.297KNmVt = 415 .967 KN215 X 23 522lnx=l

12、x-(42 1523.5 6022 1523.5 1802)1294= 3.533 10 mm丨nx475= 7.439106S -Sx -23.5 15 60-23.5 15 180 = 4258087.5mm3最大正应力maxM!6564.297101.057.439106=72.244 N / mm2 ： fd=215 N / mm中南大学土木工程10级22中南大学土木建筑学院 最大剪应力-max3415.967 104258087.593.533 109 15=33.422 N / mm2匚=125N/mm2对于点b,折算应力为:_nb = M 屈569.202 N / mm2 ： f

13、d =215N / mm2xWnx475415 .96727900002=21 .899 N / mm: 2=69.2023 21.8992=78.9 1 N / mm满足要求。(2)选截面22讨论:M2 二 M。Va2 =495.662 415.967 0.15 =558.057KNmV2 = 415 .967 KN灵2Inx =lx -(420231542023.5465 2)1294=3.130 103.533 1015mm4Wnxnx475= 6.589 106mm3Sn=Sx-4 23.5 20 463468487.5mm3最大正应力Cax=；na最大剪应力M 2xWnx558.05

14、7101.056.5891062= 80.662 N / mm =fd=215 N / mmmax415.967 103 3468487.593.130 10152= 30.730N / mmfv =125N / mm中南大学土木工程10级中南大学土木建筑学院 对于点b,折算应力为:M 2455xWnx475=77.266 N / mm2 ： fd= 215N / mm23=24.719N /mm2415.967 102790000-3.130 x109x15二2 3.2 =*77.2662 3 24.7192 =88.3 3 N / mm2 空 fd =2 1 N /mm2满足要求七、设计体

15、会通过此次课程设计，我更加扎实地掌握了有关钢结构设计方面的知识。在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一遍遍的思考和审视终于发现了问题的关键所在，同时也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。 纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行，只有自己真 正动手去做，才能明白这其中的奥妙。过而能改.祥冀人焉在谀程设计过稈屮，我们不断发规錯喫不断改正，不淅领悟不断茯恥 绘终的验冀坏节,木身就是在践行“过而能改 善莫kW的知行观这次课桿设计终于顺利完成了。 在设计中遇到了很多问题， 最后在同学们的共同努力下，也都终于游逆而解。在今后社会的发展和学习时间过程中，我们一定要不懈努力， 不能遇到问题就想到要退缩，而应

16、积极主动地去面对问题，并发现症结，然后进行解决。只有这样，才能有 所收获，才能从这精心安排的课程设计中学到一些知识。课程设计虽说是一门专业性很强的课程，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，但其同时又是一门哲学课，让我明白了许多道理。通过此次课程设计，我掌握了钢结构的几种 受力类型及相应的破坏形式，了解了验算每种破坏形式的原理及步骤，同时对钢结构的螺栓和焊缝连接也有了更深一步的认识。回顾此次课程设计， 至今让感慨颇多。从理论到时间，在这短短几天的日子里，可以说是苦多于甜。但是我们也真的学到了很多东西，不仅巩固了之前的知识， 还获得了许多书本之外的宝贵财富。这次课程设计让我明白了理论纤细实际的重要性，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合，从理论中得出结论， 并以实践验证，才是真正的有所收获，才能提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计过程中遇到问题是必然的，但在解决问题中始终保持一颗求学的心却是我们的学海无涯的心态使然。八、设计规范及参考书籍1、规范中华人民共和国建设部中华人民共和国建设部建筑结构制图标准(GB/T50105 2001) 房屋建筑制图统一标准( GB/T50001 2001)(3)中华人民共和国建设部建筑结构荷载规