钢结构课程设计--钢框架主梁设计

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1、《钢结构基本原理》课程设计计算书题目：钢框架主梁设计一、设计任务某多层图书馆二楼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5KN/m2，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。（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，

2、KL-1钢材用量表，设计说明(1#图纸一张)。（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。19二、次梁的设计2.1楼板荷载的估计混凝土自重：25KN/m3厚150mm总厚度：33mm单位重量：0.65kN/m2地砖面层：10mm厚地砖3mm厚水泥胶结合层20mm厚水泥砂浆找平层底粉刷层：15mm厚白灰砂浆17KN/m3合计：楼板恒载标准值3.75+0.65+0.255=4.655KN/m2楼面活载标准值5KN/m22.2次梁荷载的设计（自重暂不考虑）楼面板传恒载楼面传递活载由可变荷载效应控制的组合由永久荷载效应控

3、制的组合所以荷载设计值q=56.64KN/m2.3次梁所受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：次梁计算简图192.4初选次梁的截面尺寸2.4.1梁高的确定由于设计荷载时未考虑钢梁自重，考虑安全因素，可取：则次梁所需的截面抵抗矩：梁的最小高度（按最大挠度限值确定）：（上式中取Q235钢的抗弯强度设计值=215N/mm2,E=206×103N/mm3和[]=250。）梁经济高度经验公式所以取腹板高度加翼缘厚度可使梁高度满足上述要求。2.4.2腹板尺寸的确定腹板高度取则腹板厚度：抗剪强度要求：式中取Q235钢的=125N/。局部稳定和构造因素：19取=10m

4、m，则腹板可选用—650×10。2.4.3翼缘板尺寸的确定根据翼缘所需要的截面惯性矩确定翼缘板尺寸：①考虑翼缘板的局部稳定性和构造要求，近似取即②由①、②两式可得：取b=300mm取t=12mm则翼缘板可选用—300×12。初选次梁截面如右图：初选次梁截面图2.5次梁整体稳定的验算2.5.1截面几何特性截面积惯性矩截面模量19对y轴的回转半径梁在侧向长细比由于，则：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：2.5.2整体稳定性验算整体稳定不能满足要求，需要加大截面。腹板选用—650×12翼缘选用—320×16截面几何特性截面积19惯

5、性矩截面模量对y轴的回转半径梁在侧向长细比由于，则：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：整体稳定性验算此时次梁整体稳定满足要求。2.5.3局部稳定性验算19故次梁不会发生局部失稳，不需要设置加劲肋。2.5.4抗弯强度验算故抗弯强度满足要求。2.5.5抗剪强度验算剪力全部由腹板承担故主梁的抗剪强度满足要求。2.5.6刚度验算故满足刚度要求。终选次梁截面如右图：次梁截面图19三、设计框架主梁KL-13.1荷载分析3.1.1主梁的受力分析主梁受自重恒载、次梁传递的集中恒载、次梁传递的集中活载。其中边缘主梁⑤受力是主梁③④受力的一半。

6、则以主梁③④进行研究设计。主梁按多跨连续梁设计，计算简图如下图主梁截面尺寸待定，因此先不计主梁自重荷载。则主梁跨中所受集中荷载设计值：集中恒载：集中活载：193.1.2荷载的组合情况由于此结构具有对称性，故仅对以下六种荷载情况进行分析：①仅次梁传递集中力恒载时②仅（1）跨有集中活载时③仅（2）跨有集中活载时④（1）（2）跨有集中活载时⑤（1）（3）跨有集中活载时19⑥（1）（2）（3）跨都有集中活载时3.1.3内力计算①仅次梁传递集中力恒载时②仅（1）跨有集中活载时③仅（2）跨有集中活载时④（1）（2）跨有集中活载时19⑤（1）（3）跨有集中活载时⑥（1）（2）（3）跨都有集中活载时各

7、跨挠度表编号（1）跨（2）跨（3）跨①3.50.63.5②5.3-1.70.56③-1.74.2-1.7④3.52.5-1.1⑤5.9-3.45.9⑥4.60.74.6表中单位为mm，挠度先下为正向上为负。由①和其它情况弯矩的叠加可得跨中最大弯矩的产生为①+⑤时由①和其它情况弯矩的叠加可得支座处最大负弯矩的产生为①+④时19由①和其它情况剪力的叠加可得剪力最大的产生为①+④时（在支座B左侧）由①和其它情况挠度的叠加可得挠度最大的产生为①+⑤时故