钢结构基本原理课程设计钢框架设计说明书

中南高校土木建筑学院中南高校土木建筑学院PAGE9钢结构基本原理课程设计钢框架设计说明书一、设计资料工程名称：某多层图书馆二楼框架书库工程资料：结构接受横向框架承重，楼面活荷载标准值7，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12。工程要求:（1)设计次梁截面CL-1。（2）设计框架主梁截面KL-1。（30.9~1。2m。设计框架主梁短梁段与梁体工地拼接节点，要求接受高强螺栓连接。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。二、设计参数混凝土自重： 厚度：150mm粉刷层： 厚度：15mm找平层： 厚度：20mm楼面活荷载的标准值：水磨石楼面:钢材（Q235）强度设计值:钢材（Q235）抗剪强度设计值：钢材（Q235)的弹性模量：三、设计次梁截面CL-11。设计荷载(1）恒载—标准层楼面(标准值)1.305KN/m2水磨石面层楼面粉刷层1.305KN/m2找平层结构层:150mm单向钢筋混凝土楼板合计： 5.055KN/m2活载楼面活载标准值（3)竖向荷载下框架受荷总图荷载由板到梁传递示意图如下图3所示: 荷载标准值楼面板传恒载=楼面传递活载=荷载设计值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:确定次梁的截面尺寸由于设计初钢梁自重未知4，故取：次梁所需的截面抵制矩：次梁选用工字形截面，则:（1）确定腹板尺寸梁的经济高度：取：腹板厚度:取：若翼缘的厚度取：则(2）确定翼缘尺寸：每个翼缘所需的截面面积：翼缘板的宽度:暂取：（3）5—1)：由于,则:（4)确定焊缝尺寸故取，钢结构在焊接时焊条接受E43列，焊接方法为手工焊。次梁验算次梁自重标准值:（用Q235）次梁自重设计值:

截面特征图5-1次梁(包括自重）所担当的最大的弯矩与最大剪力：整体稳定性验算故次梁的整体稳定满足要求.局部稳定性验算故次梁不会发生局部失稳.刚度验算故满足刚度要求。抗弯强度验算故抗弯强度满足要求。抗剪强度验算:故主梁的抗剪强度满足要求.翼缘焊缝验算故翼缘焊缝折算应力符合。综上所述:次梁为实腹式焊接工字型梁，截面2×300×20+720×12,5-2。翼缘与腹板接受焊缝连接，hf=8mm，钢结构在焊接时焊条接受E43列，焊接方法为手工焊。5-2四、设计框架主梁KL-1设计荷载次梁传递的集中活载。其中边缘主梁⑤受力是主梁③④受力的一半。则以主梁③④进行争辩设计.6：主梁截面尺寸待定，因此先不计主梁自重荷载。BA1 2 1BA集中恒载： C D集中活载： 主梁计算简图6（1）荷载分析：由于此结构具有对称性,故仅对以下六种具有代表性的何在形式进行分析：①次梁传递集中力恒载②连续梁受满布活载③1④2⑤1、2⑥1、3内力计算①次梁集中力恒载②连续梁受满布活载③1④2⑤1、2⑥1、3内力组合及最不利荷载(①+②）（①+③）（①+④）（①+⑤)(①+⑥）M(KNm）11038.6351127.861413。981992。2241174.2631174.263M（KNm)293。5236.56861。205725。56236。56861.2052M（KNm）B—889.25-711。78-622。545—979485-384。585—979.485M（KNm)—889。25-265。605-622.545—533.31-384。585-889.25CV（KN）231.806251.63663。251221.891261.551261。551AV（KN）—231.806-102.911-63.251-73。166—261551—261。551DV(KN）—428.639-408.809-170。849-438。554—398894-438。554BV（KN）428。639160。934200.594190。679398。894428.639CV(KN)330。353180.998329.723379。298131.423379。298BV（KN）—330353-81。84866.87717。302-131。423—330。353C项目工况Ⅰ项目工况Ⅰ工况Ⅱ工况Ⅲ工况Ⅳ工况Ⅴ最不利荷载最不利弯矩为：最不利剪力为:确定主梁的截面尺寸:由于设计初钢梁自重未知（考虑平安因素)，故取:主梁所需的截面抵制矩：主梁也选用工字形截面，则：（1)确定腹板尺寸：主梁的经济高度:取：腹板厚度:取:若翼缘的厚度取:则：（2)确定翼缘尺寸：每个翼缘所需的截面面积：翼缘板的宽度：综合上述取：主梁截面尺寸特征：错误未找到引用源。确定焊缝尺寸,，取:.钢结构在焊接时焊条接受E43主梁验算Q235）主梁自重设计值：主梁（包括自重）所担当的最大的弯矩与最大剪力近似按下式计算：整体稳定验算:故主梁的整体稳定不必验算.局部稳定性验算故次梁不会发生局部失稳。（3)故满足刚度要求。（4)抗弯强度验算故抗弯强度满足要求。（5）抗剪强度验算：故主梁的抗剪强度满足要求。(6）翼缘焊缝验算故翼缘焊缝折算应力符合.综上所述:次梁为实腹式焊接工字型梁,截面2×300×20+910×155—2。翼缘与腹板接受焊缝连接，hf=8mm,钢结构在焊接时焊条接受E43列，焊接方法为手工焊。1受力类型：弯矩、剪力（轴力较小忽视不计)荷载数据：短梁和柱通过焊缝连接，短梁长1m。由以上计算知，梁端最大弯矩和最大剪力分别为：M=979.485KNm，V=438。554KN。焊缝的强度设计值：主梁为组合工字型截面（)，材料Q235钢，焊条为E43型焊条接受角焊缝焊接。截面尺寸和作用荷载如图所示。2连接接受沿全周施焊的角焊缝连接，转角处连续施焊，没有起弧和落弧所引起的焊口.设沿工字形梁全周角焊缝的焊角尺寸为水平焊缝绕自身轴的惯性矩很小x轴的截面惯性矩近似地取：焊缝在最外面边缘“1”点处的截面抵制矩：焊缝在腹板顶部“2”点处的截面抵制矩：在弯矩作用下，角焊缝在最边缘处“1"点处的最大应力为：在翼缘和腹板交接的角焊缝“2”点处的M与V的共同作用下的应力为：满足设计要求。3水平加劲肋应设置于柱上相连梁的上下翼缘的位置上，且水平加劲肋的水平中心线应侧成对地布置.a、按水平加劲肋的构造要求，设定其厚度为b、水平加劲肋的自由外伸宽度应满足下式要求:得出，c、水平加劲肋接受完全焊透的坡口对接焊接连接取故，焊缝截面如图，取。六、设计框架主梁短梁段与梁体工地拼接节点（接受高强度螺栓）1。：(1）由集中荷载产生的固端弯矩:由上述主梁内力计算表知：梁端最大弯矩，对应工况下支座最大剪力为1。0m1.0m弯矩：剪力：(2）由均布荷载产生的固端弯矩：由均布荷载产生的端部剪力：1。2m弯矩:剪力:(3）由集中、均布荷载叠加所得的弯矩剪力：弯矩：剪力：设计螺栓连接：接受精确设计的方法，即弯矩由翼缘和腹板共同担当，剪力仅由腹板担当，翼缘担当的弯矩和腹板担当的弯矩,二者按刚度成比例安排：则：（1）翼缘拼接设计①梁单侧翼缘连接所需的高强度螺栓数目10。9M22螺栓：螺栓孔径取25.5mm,翼缘板的净截面面积为：翼缘板所能承受的轴向力设计值为：8个.② 翼缘外侧拼接连接板的厚度:取翼缘外侧板的尺寸为：③ 翼缘内侧拼接连接板的厚度：假如考虑内外侧拼接板截面面积相等,则有：取，内拼接板的尺寸为:④ 螺栓强度验算上述计算表明螺栓强度满足,可不必进行验算。故,翼缘拼接接受八个M22外拼接板：外拼接板:（2）腹板拼接设计①梁腹板连接所需的高强螺栓数目：10。9级的M22螺栓:8M22② 腹板两侧连接板的厚度：取腹板两侧连接板的尺寸不妨取为：则梁与梁的拼接板连接图如下图:连接构件的接触面接受喷砂处理。③螺栓强度验算单个螺栓的抗剪承载力设计值：剪力在螺栓群形心处所引起的附加弯矩:修正后的弯矩:螺栓最大应力故螺栓的连接强度满足要求.8M22外拼接板：螺栓的净截面强度验算：(1）1-1最大正应力最大剪应力对于点b，折算应力为:满足要求。（2）2—2最大正应力最大剪应力对于点b,折算应力为：满足要求.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（GB/T50105－2001）（2）中华人民共和国建设部.房屋建筑制图统一标准（GB/T50001－2001）(3）中华人民共和国建设部.建筑结构荷载规范（GB5009－2001）中华人民共和国建设部。钢结构设计规范(GB50017－2003)中华人民共和国建设部。。钢结构工程施工质量验收规范(GB502