鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)-某多層圖書館二樓框架書庫(kù)

1、中南大學(xué)土木工程10級(jí)中南大學(xué)土木建筑學(xué)院 中南大學(xué)土木工程學(xué)院土木工程專業(yè)（本科）鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書題目:鋼框架主、次梁設(shè)計(jì)姓名：陳知淳班級(jí)：一土木 1005學(xué)號(hào)：1304090309建筑工程系、設(shè)計(jì)資料工程名稱：某多層圖書館二樓框架書庫(kù)工程資料：結(jié)構(gòu)采用橫向框架承重，樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值6kN / m2，樓面板為150mm厚單向?qū)嵭匿摻罨炷涟?，荷載傳力途徑為：樓面板-次梁-主梁-柱-基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)中僅考慮豎向恒載和活載作用。框架主梁按連續(xù)梁計(jì)算。框架平面布置圖和柱截面圖如圖 1和圖2。工程要求：(1)設(shè)計(jì)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圖1結(jié)構(gòu)平面布胃圖圖2框架柱截面圖設(shè)計(jì)框架主梁截面KL-1 。 設(shè)計(jì)框架主梁短梁段與框架柱連接節(jié)點(diǎn)，要求采用焊縫連接，短梁段長(zhǎng)度一般為0.91.2m。設(shè)計(jì)框架主梁短梁段與梁體工地拼接節(jié)點(diǎn)，要求采用高強(qiáng)螺栓連接。 繪制主梁與柱連接節(jié)點(diǎn)詳圖，短梁段及梁體連接節(jié)點(diǎn)詳圖，短梁段與梁體制作詳圖(1#圖紙一張)，KL-1鋼材用量表，設(shè)計(jì)說(shuō)明。計(jì)算說(shuō)明書，包括構(gòu)件截面尺寸估算、荷載計(jì)算、內(nèi)力組合、主次梁截 面設(shè)計(jì)、主次梁強(qiáng)度、剛度、整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定驗(yàn)算。、設(shè)計(jì)參數(shù)混凝土自重：325 kN / m厚度：150mm粉刷層：17 kN / m

3、 3厚度：15mm找平層：20 kN / m3厚度：20mm樓面活荷載的標(biāo)準(zhǔn)值：6 kN /m2水磨石樓面：0.65 kN / m 2鋼材(Q235)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：fd =215 N/ mm 2鋼材(Q235)抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值:=125 N / mm5E 二 2.0610 N / mm1.305KN/m0.15m 25KN /m3 =3.75KN /m22鋼材(Q235)的彈性模量:三、設(shè)計(jì)次梁截面CL-1設(shè)計(jì)荷載恒載一標(biāo)準(zhǔn)層樓面(標(biāo)準(zhǔn)值)水磨石面層樓面-粉刷層一找平層結(jié)構(gòu)層：150mm單向鋼筋混凝土樓板合計(jì)：5.055KN/m活載樓面活載標(biāo)準(zhǔn)值6kN / m2豎向荷載下框架受荷總圖荷載由板到梁傳

4、遞示意圖如下圖3所示:a.荷載標(biāo)準(zhǔn)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圖3板傳荷載示意圖樓面板傳恒載=15.055KN /m2 4.5m 2 =22.7475KN /m21 2樓面?zhèn)鬟f活載= 6KN /m24.5m 2=27KN/m2荷載設(shè)計(jì)值q =1.2q恒 1.4q活二 65.097KN /m最大彎矩與剪力設(shè)計(jì)值次梁架于主梁之上，相當(dāng)于簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)，計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖4:M max =ql265.09792 =659 .107 KNm8 8

5、Vmaxunnmumuuiuiuuuu=1 65.097 9 -292.94KN2 2確定次梁的截面尺寸由于設(shè)計(jì)初鋼梁自重未知(考慮安全因素)，故取:M =1.02Mmax =1.02 659.107 = 672.289KNm次梁所需的截面抵抗矩:WxM計(jì)fd672.289106-215= 3.127106mm次梁選用工字形截面，則:確定腹板尺寸梁的經(jīng)濟(jì)咼度：he =73 wx -300 = 723.62mm?。篽 = 760mm(h he)腹板厚度：hetw= 7.69mm3.5?。簍w =12mm若翼緣的厚度?。簍 = 20 mm則hw 二 h - 2t = 720mm確定翼緣尺寸:中南大

6、學(xué)土木工程10級(jí)(4)確定焊縫尺寸中南大學(xué)土木建筑學(xué)院 每個(gè)翼緣所需的截面面積：Af_twh = 2594.47mm2h 6翼緣板的寬度:bf 二乞=129.72mm2t暫取:b = 300mm次梁截面尺寸特征(如圖5-1):Ix33300 760 嚴(yán)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截面特征圖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 漢 20 2235-0.7932,1()2 0136.2225.306 06 V 4.4 漢 760235= 0.7 0 4由于0.6，則:b = 1.07=0.6690.704ffw =160N/mm2,V =Vmax =292.94KNS1 =300 20 3 6 0 2 1 6 0 0mm0中南大學(xué)土木工程10級(jí)圖5-2中南大學(xué)土木建筑學(xué)院 中南大學(xué)土木工程10級(jí)=10.5

8、6mm中南大學(xué)土木建筑學(xué)院 hf m iVSi 十Ommx 16rm7h1hf max 2tmin = 24mm故取hf = 8mm，鋼結(jié)構(gòu)在焊接時(shí)焊條采用E43列，焊接方法為手工焊。次梁驗(yàn)算次梁自重標(biāo)準(zhǔn)值：(用Q235鋼材)q自二(2 300 20 720 12) 106 7.85 9.859KN /m次梁自重設(shè)計(jì)值：q= 1.2q自-1.2 1.59 =1.908KNm次梁(包括自重)所承擔(dān)的最大的彎矩與最大剪力:1212max=M max +ql2 = 659 107 +=1.908漢92 =678.426KNmmax8 8Vmax(q q)l2(65.097 1.908) 92= 30

9、1.523KN整體穩(wěn)定性驗(yàn)算maxbWcfd678.426 O60.669 5.306 106 215二 0.889 ： 1故次梁的整體穩(wěn)定滿足要求。局部穩(wěn)定性驗(yàn)算hw tw譽(yù) 60二84235 二 84故次梁不會(huì)發(fā)生局部失穩(wěn)。(3)剛度驗(yàn)算5q4384EI45 (22.7475 27 1.59) 9000384 2.06 105 2.0164 109!mm= 10.56mm250250故滿足剛度要求?？箯潖?qiáng)度驗(yàn)算maxXWx678.426 1061.05 5.306 106=121.772N/mm2 ： fd =215N/mm2故抗彎強(qiáng)度滿足要求?？辜魪?qiáng)度驗(yàn)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|丨連接構(gòu)件的接觸面采用噴砂處理。螺栓強(qiáng)度驗(yàn)算單個(gè)螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值：N：=0.9 njP,2 0.45 190 = 153.9 kN剪力V。在螺栓群形心處所引起的附加彎矩：M二V0a=415.967 0.1225 = 50.956KNm修正后的彎矩：Mw = Mw M =132.001 50.956 = 182.957KNm螺栓最大應(yīng)力中南大學(xué)土木工程10級(jí)2中南大學(xué)土木建筑學(xué)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 遼 =153.9KN故螺栓的連接強(qiáng)度滿足要求。故，腹板拼接采用 8個(gè)M22螺栓，拼接板尺寸為：外拼接板：212:500漢480螺栓的凈截面強(qiáng)度驗(yàn)算:（1）選截面1 1討論：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最大正應(yīng)力maxM!6564.297101.057.439106=72.244 N / mm2 ： fd=215 N / mm中南大學(xué)土木工程10級(jí)22中南大學(xué)土木建筑學(xué)院 最大剪應(yīng)力-max3415.967 104258087.593.533 109 15=33.422 N / mm2匚=125N/mm2對(duì)于點(diǎn)b,折算應(yīng)力為:_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滿足要求。(2)選截面22討論:M2 二 M。Va2 =495.662 415.967 0.15 =558.057KNmV2 = 415 .967 KN靈2Inx =lx -(420231542023.5465 2)1294=3.130 103.533 1015mm4Wnxnx475= 6.589 106mm3Sn=Sx-4 23.5 20 463468487.5mm3最大正應(yīng)力Cax=；na最大剪應(yīng)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中南大學(xué)土木工程10級(jí)中南大學(xué)土木建筑學(xué)院 對(duì)于點(diǎn)b,折算應(yīng)力為: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滿足要求七、設(shè)計(jì)體

15、會(huì)通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)，我更加扎實(shí)地掌握了有關(guān)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的知識(shí)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中雖然遇到了一些問(wèn)題，但經(jīng)過(guò)一遍遍的思考和審視終于發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題的關(guān)鍵所在，同時(shí)也暴露出了前期我在這方面的知識(shí)欠缺和經(jīng)驗(yàn)不足。 紙上得來(lái)終覺淺，絕知此事要躬行，只有自己真 正動(dòng)手去做，才能明白這其中的奧妙。過(guò)而能改.祥冀人焉在諛程設(shè)計(jì)過(guò)稈屮，我們不斷發(fā)規(guī)錯(cuò)喫不斷改正，不淅領(lǐng)悟不斷茯恥 繪終的驗(yàn)冀壞節(jié),木身就是在踐行“過(guò)而能改 善莫kW的知行觀這次課桿設(shè)計(jì)終于順利完成了。 在設(shè)計(jì)中遇到了很多問(wèn)題， 最后在同學(xué)們的共同努力下，也都終于游逆而解。在今后社會(huì)的發(fā)展和學(xué)習(xí)時(shí)間過(guò)程中，我們一定要不懈努力， 不能遇到問(wèn)題就想到要退縮，而應(yīng)

16、積極主動(dòng)地去面對(duì)問(wèn)題，并發(fā)現(xiàn)癥結(jié)，然后進(jìn)行解決。只有這樣，才能有 所收獲，才能從這精心安排的課程設(shè)計(jì)中學(xué)到一些知識(shí)。課程設(shè)計(jì)雖說(shuō)是一門專業(yè)性很強(qiáng)的課程，給我很多專業(yè)知識(shí)以及專業(yè)技能上的提升，但其同時(shí)又是一門哲學(xué)課，讓我明白了許多道理。通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)，我掌握了鋼結(jié)構(gòu)的幾種 受力類型及相應(yīng)的破壞形式，了解了驗(yàn)算每種破壞形式的原理及步驟，同時(shí)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的螺栓和焊縫連接也有了更深一步的認(rèn)識(shí)。回顧此次課程設(shè)計(jì)， 至今讓感慨頗多。從理論到時(shí)間，在這短短幾天的日子里，可以說(shuō)是苦多于甜。但是我們也真的學(xué)到了很多東西，不僅鞏固了之前的知識(shí)， 還獲得了許多書本之外的寶貴財(cái)富。這次課程設(shè)計(jì)讓我明白了理論纖細(xì)實(shí)際的重要性，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，從理論中得出結(jié)論， 并以實(shí)踐驗(yàn)證，才是真正的有所收獲，才能提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到問(wèn)題是必然的，但在解決問(wèn)題中始終保持一顆求學(xué)的心卻是我們的學(xué)海無(wú)涯的心態(tài)使然。八、設(shè)計(jì)規(guī)范及參考書籍1、規(guī)范中華人民共和國(guó)建設(shè)部中華人民共和國(guó)建設(shè)部建筑結(jié)構(gòu)制圖標(biāo)準(zhǔn)(GB/T50105 2001) 房屋建筑制圖統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)( GB/T50001 2001)(3)中華人民共和國(guó)建設(shè)部建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)