单层平面钢框架结构分析与设计项目报告

单层平钢框架结分析与计小组成员课程名称指导教师

钢结构基原理日

期：

摘要：本究项目是单层框架结构行分与设小讨论形式行分工作，分别计出跨钢结轴受力件、弯构件、弯构、铰接连和钢接接。本组设计案为一次静定构，初步选定面，得抗弯刚，利用构力学的识画弯矩剪和轴图最后进各构件的度刚度和定性验算。前言：钢构近年来我国应用得到快发这结构以其强高自重抗震能好、施速度、工业化度高可重使用率高有利环保等一列优点在建筑结中得广泛应用另外结构质均匀，合力假定。与他结构比钢结的理设计结果与验差很也是钢结的特之一是由于结构与在筑结中应用广的钢混凝结构相比充任相受力能的件，截面廓尺小、构件长和件较薄弱。因，钢构分析理尤其是定性理论发展不仅仅具理论的意，而且具重要实用价值课作为建筑结构程技术专核心程、筑工程系他各业平台课程自筑钢构工技术专业成以课建设步伐一直有停课建设随钢结构业的长步伐学新理建钢构行的发展相应，相调在课内容系实训项开等方力能够真实现钢构施岗位力要求，课程习与企业位能能够好的衔接《结构本原》课组成员加了课建设的步了很节假和休息时间外调研、专研讨网收集手段取了大量施工线相关资课建资源建设校本讲义作等编积累了大的素前所有建任务照计基本成在即验收际几个星期以的设历特别是课立项设这一段间作一个要总。

一、前工作1.1总体路首根《钢构本原课研究设计明书给出的的层平钢框架构图小内共讨论析了结构各个件并且进组分工作别研各结构之的连等等，找各部结构需的技术法和及到的知点，随在课本中到相部分的内我在查过程中发现本对铰刚柱头计的内容绍的少去书馆借资和相书籍大家的多番论，我整理出了种设方案及可性措。然我们将设方案给指导老审核老给出议和导后我不断思考论和改终定出一种合理设计方案给指老师审核过后我们始进行下期工。1.2项目容本组研究的要内有分计算与截选择构构件接的设计钢构轴心受构件设计、钢构受构件设计、钢构压构件的设。我所设计的框架超静定结此能接根结构件所的外来确定架的内力而需要据钢结构计要初选定截面寸确定各构件抗弯刚度EI，后根结构学的知识用力解超静定方，而可求解其轴力图剪力和弯图此轴心压柱受柱和弯柱别进强度刚度和稳性的算，若有项不合，需重新选截面再次进行力的计，直至所构建满足强度刚度稳定的要求。1.3可行分初拟定的方存在大缺陷根构分别轴心受力构弯构和压弯件由于力性的不同各构件于强刚和稳定等面的求不相同因此抗弯度的小相也较大开始定的根构件的弯刚相等得非不合理续的面选和验算工可能十分复杂要次选才能得合的截面，响之的柱头和脚的计与算。因此行性低。第个方案中先根经验定各构件抗弯度带入整体算显得较灵

活有利于减选取面的时间修改概率因此可行较高1.4实施划本成员共有8人四小组一进受压的设计受梁的设计的计的接以及柱基础连接首第一步进的是心受压柱设计所的心压力选合适截面进计算并验其刚与整体稳性。第步进行的压弯的设计梁所受弯选择面并验算刚度稳定性同时进行心受柱柱头与脚的计。第步进行压柱的计所轴心压力弯矩择合适的面并行强度刚度与稳性的算。第步进行的刚接头与柱脚设计完成个平面框的设。1.5预期果虽初步拟定方案行性较低是仍然在着可行性通过设三个件采用的一个弯刚度EI进内力析，面选取，度刚与稳定性的算初拟定方案行采用此种案不可则用第二种案，重假定这三构件抗弯刚度EI、、EI，后进行力分析，面选，2强刚度与稳性验，成功的出轴受压，梁，压柱所型钢。二、项分析设计2.1初选面经多次选择最终定截面：轴受压柱：轧型HW175

175

7.5

11受构件：热型HN350

175

7

11压柱：热轧

200

8

12

2.2内力析计算根据初选截，可得出Ix=12980cmI=4717cm3X此构为一次静定构，将（1）断开，再一对力X得到定体系（图分别出轴力，力F，布载q1q2的矩以及轴力剪力。列次定结构方程：

11

1p

112(6)(64)72144p

1(3600)EI(360040EI

EIEI3带公式）得X

46298.2597176II372144II带数据得X1=669.94

kN

xyxy2.3轴心压设计（1）用热H型计长度

l

ox

359.45oy设（类表4.2，=0.8070.807215

38.62cm

l359.45i5.9960选HW175×××1151.43

i7.53i4.37x（2）面验47.74

x,轴的属b类截由y

A

30.673

2

193.6Nmm2f215

2因选用热轧钢，部稳定与度可验算

y1y12.4受弯件计（1）设梁自重

kN

则

W

M95.970.6

743

mm

（2）用

HNcmx

，重与假设符截

icm，A，I12980yx

4（）于选截时，整体稳系是参普通工字假定，对H型钢按下式算

l6000111.077175350

y

l6001i3.95y求稳定系数

AhWyx

fy0.83741.70.6780.6

1.07

0.654（4）体稳验算Mx'x

95.970.654741.7

197f整稳定满足

yIllyIll（5）度验：Ml95.976000Tl1012980l刚满足由型钢腹板厚，必验算抗强度且宽比较小，必验局部稳定2.5压弯件计根规定

又据

l0ix所

ix

l400l02.67cmicm150150所根据附表7.2型表给的热轧H型，经过次选取选型200×200cm

,I

，I

4，ii，y

N=kN=kNm根

K

13017.2600I400

查6.7，得到

1.17

iyyyiyyy1NM39.366xA63.53472xnx

mm

fmm

（2）算弯平面的稳:xx

54.29查附表4.2

0.863'Ex1.1x

63.5354.29

6

NA

MxM

NN'Ex

280.063

2

1.039.3662803472357.4786.97.632215Nm2340079.681505.02查表4.2，

y

b

f4400023544000所算构件为构右压弯柱弯和横荷载用结产生同向率，故

另tx280.066x0.69620.926b1

63.3390.03153.36215N/mm

xx4

339.366x0I2247174

117.12/

min

h280.0639.366xI4

/mm

0

min

1.6腹：250.525tf

10013t122.6铰接头计

1、端设置支承劲：235105mmfy（1）承加肋在板平面外稳定Z惯性

Iz

110.71212

cm

42.35

iz

Iz

14.53cm

32.80ib截面查附表得600)A12

3

16.51N/mmf215Nmm

2（）端部承压度查表1.1可，

f

325N

2

3/mmfN/mm175

（）支承加劲与腹板的接焊，焊条使E43fw/2查表1.2可，ft8.4mmfht206.8mmhmmfminf69.943/mm20.7hl20.7f

f

/

所该加劲肋足要。

2在柱板处设置纵加肋：在端设置柱板，柱顶板取积为10mm设脚尺寸f

21521546225mm

2条侧焊长度

lw

1N2hfwf

m则1条缝长

l

l2

mm

，

lmm所加劲肋尺为

hb(s

2152

)103.75ts

b103.75smm1515

，以

t

取10mm（）加劲肋在板平面外整体定y轴惯性

I

384cm

1001000mm2

2i

I

2.9cm

y

l0i2.9y查表4.2得

类30.9992

Nmm

fN

（）侧面角焊强度验算b317485002

222fn222fn

f

M661748500W2w

74.94/

f

69.94349.96N/2l100wff

74.941.22

2

(49.96)

2

79.18N/mmw160N/mmf

22.7铰接脚计，用，焊条E43型采C15混土，（1）板尺

fN/mf

3

93047.2mm

2采宽300mm，长的底板，毛积A=450减去锚栓孔积）大于所净面基对地板的力为

5.2/

2底的区格有种，图所示放，现别计其单位宽的弯区为边支板

150

，表4.7，α=0.0606M1

2

150

2

7090.2区为边支板

0.43

，表4.7，β=0.0462

0.0462

7357.35N区为臂部

wwM

1122N2这种区格的矩值近，不必整底平面寸和隔板置，大弯矩为M

7357.35N底厚度

6M6max215

取（）隔板计算将板视为两支于梁的简支，其荷载

/隔与底板的接（虑一条）正面焊缝

f

，

f

，缝强计算f

1.22

mmfwN/mmf

隔与靴梁的接（侧一条焊）为面角缝所受隔的支反力1R780175682502设

f

，焊缝长度R68250l0.7fw0.7ff

mm取板高100mm,设板厚度t=10mm>175/50=3.5mm验隔板抗剪强度

R

1.5

68250max102.4N/mmfN/mmM

max

12N8

10

5

N/

2

f215/

2

（）靴梁计算靴与柱身的接4条焊缝）按受的压N=669.94kN计算，焊缝侧角焊缝，

hf

，其长度l

40.7fw40.7ff取梁高200mm设梁厚t=10mm，算抗剪弯强度62.5137.5112937.5Nmax

1.5

112937.5maxN/mm

125mm

10

5

N/mm

2

f215mm

2靴与地板的接焊和隔板与板的接焊传递全部的压缝的脚尺均为

mmf

，

l

669.94160

显，焊缝的际计已超过此柱与基础的接构采用两个20mm的栓。2.8刚接头计计算度：取脚尺寸焊长度：

h10mmf

，口取10mm长

s压压s压压ll

39.3618539.36215

55.3m200m46.6mm200ml

w3

80.062160

mmm所焊缝都符要求加劲的验算：上两衬板对处各置一加劲上加劲受拉下加劲受压以需验下部加劲。加肋尺寸：

h176b4045.93030

取

bmmsts

bs15

且

ts

取

t20mms

取

mm（1）劲肋腹板面外的稳t

w

235fy

120Iz

11221212A59.2

iz

Iz2.38A

h200iz

查得：

（b类39.36611.2

4

NA2

N

2

f

2

压2压压2压（2）部承强度算查表1.1

f325/mm

239.36611.24N

N11.2A

12

28N/mm

/m（3）劲肋腹板连接焊缝fw/mm查，ffN11.24/mm0.7hl0.72f

f

wf

160N/mm

所该加劲肋合要2.9刚接脚计刚柱脚设计与验支反力

kNM0.64底悬伸长度

c40mm

靴厚度

底宽度

200280mm

0.64l280l

6

f

c

maxmaxl123.5mm

取

280l558

max

MN/bl

mmblbl2

1.82N/mm

1.80Nmm

3

/mm

2底的区有三种，分别算其单位度的矩区为四边支板

查得

0.0536

M1

1

2

1.82186

2

N区为三边支板

b93a200查得

0.0511

M

a200max1

3740.52N区为悬臂部11M(222取大弯矩

M

max

3740.52t

63740.52max215

10.2mm故底板厚为隔计算

20

隔

1.83N

取

h，f

f

200

/mm

f

wf

160/

N0610A0.

6.79f/mm

R

12

34224N

设

f

v1v1Rl0.7hfff

取

h200

，设板厚

tmm

50（3）算抗抗剪度：max

V3422425.7N/2f125mmh200t

2M

max

18

1711200N