钢结构基本原理课程设计

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1、中南大学土木建筑学院土木工程专业（本科）《钢结构基本原理》课程设计任务书题目：钢框架主梁设计姓名：班级：学号：建筑工程系目录一设计资料-2-二设计参数-3-三设计次梁截面CL-1-3-3.1次梁截面内力计算（不含次梁的自重）-3-3.2确定次梁的截面尺寸-5-3.3次梁截面的验算-7-四、设计框架主梁截面KL-1-9-4.1框架主梁截面内力计算-9-4.2确定主梁的截面尺寸-19-4.3主梁截面的验算-22-五、设计框架主梁短梁段与框架柱连接节点-24-5.1设计资料-24-5.2连接计算-24-六设计框架主梁短梁段与梁体工地拼接节点-26

2、-6.1计算螺栓连接处的荷载-26-6.2设计螺栓连接-27-6.3螺栓的净截面强度验算-31-七设计规范及参考书籍-33-1、规范-33-2、参考书籍-33-1一、设计资料一、设计构件某多层图书馆二楼书库楼面结构布置图如图，结构采用横向框架承重，楼面活荷载标准值4（单号）、8（双号），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。设计中仅考虑竖向荷载和活载作用，框架梁按连续梁计算，次梁按简支梁计算。其中框架柱为焊接H型钢，截面尺寸为H500×300×14×20二、设计内容要求（1）设计次梁截面CL

3、-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，梁体截面详图(1#图纸一张，手工绘制)，KL-1钢材用量表，设计说明等。（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。中南大学土木建筑学院33提示：（1）取其中一榀框架进行计算，如轴线3，计算中要考虑活荷载的不利布置。

4、（2）框架梁与柱为固结，次梁与框架梁之间为铰接。三、进度安排周一：构件尺寸估算和楼盖荷载计算；周二：楼盖内力计算及内力组合；周三：主梁截面设计及连接设计计算；周四：施工图绘制；周五：计算文本整理。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：钢材（Q345）强度设计值：钢材（Q345）抗剪强度设计值：钢材（Q345）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

5、（标准值）1.305KN/m2水磨石面层楼面粉刷层找平层中南大学土木建筑学院33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.荷载标准值楼面板传恒载=楼面传递活载=b.荷载设计值c.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：中南大学土木建筑学院33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）确定腹板尺寸梁的最小高度（

6、按最大挠度限值[]=400确定）梁的经济高度：取腹板高度加上翼缘厚度可使梁高度满足上述要求腹板厚度:取：（2）确定翼缘尺寸：根据抗剪强度和整体稳定性要求×≥－抗弯强度要求（见前）中南大学土木建筑学院33整体稳定性要求（试取整体稳定性系数=0.70）===4.126×106mm3×≥（a）在确定和时，应考虑翼缘板的局部稳定性和构造要求，近似取≤26＝26=26（b)由式（）及（）得350×20=,取=350mm≥=,取t=20mm综上：翼缘选用-350×20.660×10（3）次梁截面尺寸特征（如图5-1）：截面中南大学土木建筑学院33由于，

7、则：（4）确定角焊缝尺寸故取，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）整体稳定性验算中南大学土木建筑学院33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）翼缘焊缝验算中南大学土木建筑学院33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2×350×20+66

8、0×10，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。三、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