鋼結(jié)構(gòu)基本原理課程設(shè)計鋼框架設(shè)計說明書

中南高校土木建筑學(xué)院中南高校土木建筑學(xué)院PAGE9鋼結(jié)構(gòu)基本原理課程設(shè)計鋼框架設(shè)計說明書一、設(shè)計資料工程名稱：某多層圖書館二樓框架書庫工程資料：結(jié)構(gòu)接受橫向框架承重，樓面活荷載標準值7，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)計中12。工程要求:（1)設(shè)計次梁截面CL-1。（2）設(shè)計框架主梁截面KL-1。（30.9~1。2m。設(shè)計框架主梁短梁段與梁體工地拼接節(jié)點，要求接受高強螺栓連接。繪制主梁與柱連接節(jié)點詳圖,短梁段及梁體連接節(jié)點詳圖,短梁段與梁體制作詳圖(1＃圖紙一張)，KL-1計算說明書，包括構(gòu)件截面尺寸估算、荷載計算、內(nèi)力組合、主次梁截面設(shè)計、主次梁強度、剛度、整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定驗算。二、設(shè)計參數(shù)混凝土自重： 厚度：150mm粉刷層： 厚度：15mm找平層： 厚度：20mm樓面活荷載的標準值：水磨石樓面:鋼材（Q235）強度設(shè)計值:鋼材（Q235）抗剪強度設(shè)計值：鋼材（Q235)的彈性模量：三、設(shè)計次梁截面CL-11。設(shè)計荷載(1）恒載—標準層樓面(標準值)1.305KN/m2水磨石面層樓面粉刷層1.305KN/m2找平層結(jié)構(gòu)層:150mm單向鋼筋混凝土樓板合計： 5.055KN/m2活載樓面活載標準值（3)豎向荷載下框架受荷總圖荷載由板到梁傳遞示意圖如下圖3所示: 荷載標準值樓面板傳恒載=樓面?zhèn)鬟f活載=荷載設(shè)計值最大彎矩與剪力設(shè)計值次梁架于主梁之上，相當于簡支結(jié)構(gòu)，計算簡圖如下圖4:確定次梁的截面尺寸由于設(shè)計初鋼梁自重未知4，故?。捍瘟核璧慕孛娴种凭兀捍瘟哼x用工字形截面，則:（1）確定腹板尺寸梁的經(jīng)濟高度：?。焊拱搴穸??。喝粢砭壍暮穸热。簞t(2）確定翼緣尺寸：每個翼緣所需的截面面積：翼緣板的寬度:暫?。海?）5—1)：由于,則:（4)確定焊縫尺寸故取，鋼結(jié)構(gòu)在焊接時焊條接受E43列，焊接方法為手工焊。次梁驗算次梁自重標準值:（用Q235）次梁自重設(shè)計值:

截面特征圖5-1次梁(包括自重）所擔(dān)當?shù)淖畲蟮膹澗嘏c最大剪力：整體穩(wěn)定性驗算故次梁的整體穩(wěn)定滿足要求.局部穩(wěn)定性驗算故次梁不會發(fā)生局部失穩(wěn).剛度驗算故滿足剛度要求?？箯潖姸闰炈愎士箯潖姸葷M足要求?？辜魪姸闰炈?故主梁的抗剪強度滿足要求.翼緣焊縫驗算故翼緣焊縫折算應(yīng)力符合。綜上所述:次梁為實腹式焊接工字型梁，截面2×300×20+720×12,5-2。翼緣與腹板接受焊縫連接，hf=8mm，鋼結(jié)構(gòu)在焊接時焊條接受E43列，焊接方法為手工焊。5-2四、設(shè)計框架主梁KL-1設(shè)計荷載次梁傳遞的集中活載。其中邊緣主梁⑤受力是主梁③④受力的一半。則以主梁③④進行爭辯設(shè)計.6：主梁截面尺寸待定，因此先不計主梁自重荷載。BA1 2 1BA集中恒載： C D集中活載： 主梁計算簡圖6（1）荷載分析：由于此結(jié)構(gòu)具有對稱性,故僅對以下六種具有代表性的何在形式進行分析：①次梁傳遞集中力恒載②連續(xù)梁受滿布活載③1④2⑤1、2⑥1、3內(nèi)力計算①次梁集中力恒載②連續(xù)梁受滿布活載③1④2⑤1、2⑥1、3內(nèi)力組合及最不利荷載(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項目工況Ⅰ項目工況Ⅰ工況Ⅱ工況Ⅲ工況Ⅳ工況Ⅴ最不利荷載最不利彎矩為：最不利剪力為:確定主梁的截面尺寸:由于設(shè)計初鋼梁自重未知（考慮平安因素)，故取:主梁所需的截面抵制矩：主梁也選用工字形截面，則：（1)確定腹板尺寸：主梁的經(jīng)濟高度:?。焊拱搴穸?取:若翼緣的厚度取:則：（2)確定翼緣尺寸：每個翼緣所需的截面面積：翼緣板的寬度：綜合上述?。褐髁航孛娉叽缣卣鳎哄e誤未找到引用源。確定焊縫尺寸,，取:.鋼結(jié)構(gòu)在焊接時焊條接受E43主梁驗算Q235）主梁自重設(shè)計值：主梁（包括自重）所擔(dān)當?shù)淖畲蟮膹澗嘏c最大剪力近似按下式計算：整體穩(wěn)定驗算:故主梁的整體穩(wěn)定不必驗算.局部穩(wěn)定性驗算故次梁不會發(fā)生局部失穩(wěn)。（3)故滿足剛度要求。（4)抗彎強度驗算故抗彎強度滿足要求。（5）抗剪強度驗算：故主梁的抗剪強度滿足要求。(6）翼緣焊縫驗算故翼緣焊縫折算應(yīng)力符合.綜上所述:次梁為實腹式焊接工字型梁,截面2×300×20+910×155—2。翼緣與腹板接受焊縫連接，hf=8mm,鋼結(jié)構(gòu)在焊接時焊條接受E43列，焊接方法為手工焊。1受力類型：彎矩、剪力（軸力較小忽視不計)荷載數(shù)據(jù)：短梁和柱通過焊縫連接，短梁長1m。由以上計算知，梁端最大彎矩和最大剪力分別為：M=979.485KNm，V=438。554KN。焊縫的強度設(shè)計值：主梁為組合工字型截面（)，材料Q235鋼，焊條為E43型焊條接受角焊縫焊接。截面尺寸和作用荷載如圖所示。2連接接受沿全周施焊的角焊縫連接，轉(zhuǎn)角處連續(xù)施焊，沒有起弧和落弧所引起的焊口.設(shè)沿工字形梁全周角焊縫的焊角尺寸為水平焊縫繞自身軸的慣性矩很小x軸的截面慣性矩近似地?。汉缚p在最外面邊緣“1”點處的截面抵制矩：焊縫在腹板頂部“2”點處的截面抵制矩：在彎矩作用下，角焊縫在最邊緣處“1"點處的最大應(yīng)力為：在翼緣和腹板交接的角焊縫“2”點處的M與V的共同作用下的應(yīng)力為：滿足設(shè)計要求。3水平加勁肋應(yīng)設(shè)置于柱上相連梁的上下翼緣的位置上，且水平加勁肋的水平中心線應(yīng)側(cè)成對地布置.a、按水平加勁肋的構(gòu)造要求，設(shè)定其厚度為b、水平加勁肋的自由外伸寬度應(yīng)滿足下式要求:得出，c、水平加勁肋接受完全焊透的坡口對接焊接連接取故，焊縫截面如圖，取。六、設(shè)計框架主梁短梁段與梁體工地拼接節(jié)點（接受高強度螺栓）1。：(1）由集中荷載產(chǎn)生的固端彎矩:由上述主梁內(nèi)力計算表知：梁端最大彎矩，對應(yīng)工況下支座最大剪力為1。0m1.0m彎矩：剪力：(2）由均布荷載產(chǎn)生的固端彎矩：由均布荷載產(chǎn)生的端部剪力：1。2m彎矩:剪力:(3）由集中、均布荷載疊加所得的彎矩剪力：彎矩：剪力：設(shè)計螺栓連接：接受精確設(shè)計的方法，即彎矩由翼緣和腹板共同擔(dān)當，剪力僅由腹板擔(dān)當，翼緣擔(dān)當?shù)膹澗睾透拱鍝?dān)當?shù)膹澗?二者按剛度成比例安排：則：（1）翼緣拼接設(shè)計①梁單側(cè)翼緣連接所需的高強度螺栓數(shù)目10。9M22螺栓：螺栓孔徑取25.5mm,翼緣板的凈截面面積為：翼緣板所能承受的軸向力設(shè)計值為：8個.② 翼緣外側(cè)拼接連接板的厚度:取翼緣外側(cè)板的尺寸為：③ 翼緣內(nèi)側(cè)拼接連接板的厚度：假如考慮內(nèi)外側(cè)拼接板截面面積相等,則有：取，內(nèi)拼接板的尺寸為:④ 螺栓強度驗算上述計算表明螺栓強度滿足,可不必進行驗算。故,翼緣拼接接受八個M22外拼接板：外拼接板:（2）腹板拼接設(shè)計①梁腹板連接所需的高強螺栓數(shù)目：10。9級的M22螺栓:8M22② 腹板兩側(cè)連接板的厚度：取腹板兩側(cè)連接板的尺寸不妨取為：則梁與梁的拼接板連接圖如下圖:連接構(gòu)件的接觸面接受噴砂處理。③螺栓強度驗算單個螺栓的抗剪承載力設(shè)計值：剪力在螺栓群形心處所引起的附加彎矩:修正后的彎矩:螺栓最大應(yīng)力故螺栓的連接強度滿足要求.8M22外拼接板：螺栓的凈截面強度驗算：(1）1-1最大正應(yīng)力最大剪應(yīng)力對于點b，折算應(yīng)力為:滿足要求。（2）2—2最大正應(yīng)力最大剪應(yīng)力對于點b,折算應(yīng)力為：滿足要求.設(shè)計規(guī)范及參考書籍1、規(guī)范(1）中華人民共和國建設(shè)部。建筑結(jié)構(gòu)制圖標準（GB/T50105－2001）（2）中華人民共和國建設(shè)部.房屋建筑制圖統(tǒng)一標準（GB/T50001－2001）(3）中華人民共和國建設(shè)部.建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB5009－2001）中華人民共和國建設(shè)部。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(GB50017－2003)中華人民共和國建設(shè)部。。鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范(GB502