中南大学2010级钢结构课程设计

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1、中南大学土木工程10级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：土木1005学号：1304090309建筑工程系中南大学土木建筑学院24中南大学土木工程10级一、设计资料工程名称：某多层图书馆二楼框架书库工程资料：结构采用横向框架承重，楼面活荷载标准值，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、2。工程要求：（1）设计次梁截面CL-1。（2）设计框架主梁截面KL-1。（3）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0.9～1.2m。（4）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。（5）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。（6）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：

3、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：中南大学土木建筑学院24中南大学土木工程10级钢材（Q235）强度设计值：钢材（Q235）抗剪强度设计值：钢材（Q235）的弹性模量：一、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找平层结构层：150mm单向钢筋混凝土楼板合计：5.055KN/m2（2）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：a.荷载标准

4、值中南大学土木建筑学院24中南大学土木工程10级楼面板传恒载=楼面传递活载=a.荷载设计值b.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：次梁计算简图42.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：次梁所需的截面抵抗矩：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：中南大学土木建筑学院24中南大学土木工程10级则（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）次梁截面尺寸特征（如图5

5、-1）：截面特征图5-1由于，则：（4）确定焊缝尺寸中南大学土木建筑学院24中南大学土木工程10级故取，钢结构在焊接时焊条采用E43列，焊接方法为手工焊。3.次梁验算次梁自重标准值：（用Q235钢材）次梁自重设计值：次梁（包括自重）所承担的最大的弯矩与最大剪力：（1）整体稳定性验算故次梁的整体稳定满足要求。（2）局部稳定性验算故次梁不会发生局部失稳。(3)刚度验算中南大学土木建筑学院24中南大学土木工程10级故满足刚度要求。（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

6、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，截面为2×300×20+720×12，如右图5-2。翼缘与腹板采用焊缝连接，hf=8mm，钢结构在焊接时焊条采用E43列，焊接方法为手工焊。图5-2中南大学土木建筑学院24中南大学土木工程10级一、设计框架主梁KL-11.设计荷载如图，板荷载传递给次梁，次梁传递给主梁。主梁受自重恒载、次梁传递的集中恒载、次梁传递的集中活载。其中边缘主梁①⑤受力是主梁②③④受力的一半。则以主梁②③④进行研究设计。主梁计算简图如下

7、图6：121DCBA主梁计算简图6主梁截面尺寸待定，因此先不计主梁自重荷载。集中恒载：中南大学土木建筑学院24中南大学土木工程10级集中活载：（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③　1跨受满布活载④　2跨受满布活载⑤　1、2跨受满布活载⑥　1、3跨受满布荷载（2）内力计算中南大学土木建筑学院24中南大学土木工程10级①　次梁集中力恒载②　连续梁受满布活载③　1跨受满布活载④　2跨受满布活载中南大学土木建筑学院2

8、4中南大学土木工程10级①　1、2跨受满布活载②　1、3跨受满布荷载（3）内力组合及最不利荷载项目工况Ⅰ（①+②）工况Ⅱ（①+③）工况Ⅲ（①+④）工况Ⅳ（①+⑤）工况Ⅴ（①+⑥）最不利荷载M1（KNm）949.7961026.341413.981909.9931066.1441066.144M2（KNm）542.74236.56772.375656.027236.56772.375MB（KNm）-814.11-661.02-584.475-890.655-584.475-890.6