《鋼結(jié)構(gòu)基本原理》課程設(shè)計(jì)任務(wù)書

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1、 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)基本原理》課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 題 目：鋼框架主次梁設(shè)計(jì) 姓 名：姚剛峰 班 級：土木天佑1001 學(xué) 號：1208101919 目錄 一、設(shè)計(jì)條件 - 2 - 二、設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求 - 2 - 三、設(shè)計(jì)次梁截面CL-1 - 3 - 3.1 次梁截面內(nèi)力計(jì)算（不含次梁的自重） - 3 - 3.2 次梁截面選取 - 5 - 3.3 次梁截面的驗(yàn)算 - 7 - 1)截面的幾何特性 - 7 - 四、設(shè)計(jì)框架主梁截面KL-1 - 10 - 4.1 框架

2、主梁截面內(nèi)力計(jì)算 - 10 - 4.2 主梁截面選取 - 13 - 4.3 主梁截面的驗(yàn)算 - 16 - 五、設(shè)計(jì)框架主梁短梁段與框架柱連接節(jié)點(diǎn) - 19 - 5.1 連接處內(nèi)力計(jì)算 - 19 - 5.2 設(shè)計(jì)焊縫尺寸 - 20 - 六、設(shè)計(jì)框架主梁短梁段與梁體工地拼接節(jié)點(diǎn) - 22 - 6.1 連接處內(nèi)力計(jì)算 - 22 - 6.2 高強(qiáng)螺栓的選擇以及孔距的確定 - 23 - 6.3 截面特性 - 23 - 6.4 翼緣的拼接設(shè)計(jì) - 24 - 6.5 腹板拼接計(jì)算 - 24 - 6.6 驗(yàn)算鋼板凈截面強(qiáng)度 - 25 - 七、設(shè)計(jì)體會 - 26 - 八、設(shè)計(jì)規(guī)

3、范及參考書籍 - 26 - 8.1規(guī)范 - 26 - 8.2參考書籍 - 27 - 一、設(shè)計(jì)條件 某多層鋼框架結(jié)構(gòu)三樓樓面結(jié)構(gòu)布置如圖1所示，結(jié)構(gòu)采用橫向框架承重，柱網(wǎng)布置尺寸及樓面活載大小詳見“五 附圖”。樓面板為150mm厚單向?qū)嵭匿摻罨炷涟?，樓層裝修從下至上具體如下：輕鋼龍骨吊頂(0.2<標(biāo)準(zhǔn)值>)→框架鋼梁→150mm厚實(shí)心鋼筋混凝土板(25<標(biāo)準(zhǔn)值>) →水磨石面層(包括20mm厚水泥砂漿找平，0.65<標(biāo)準(zhǔn)值>)。荷載傳力途徑為：樓面板－次梁－主梁－柱－基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)中僅考慮豎向荷載作用，框架主梁按連續(xù)梁計(jì)算，次梁按簡支梁計(jì)算。 其中：B=8000m

4、m，L=9000mm，樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值8.0 以下設(shè)計(jì)中鋼材選用Q235。 二、設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求 （1）進(jìn)行次梁CL-1截面設(shè)計(jì)。 （2）進(jìn)行框架主梁KL-1截面設(shè)計(jì)，并繪制施工圖。 （3）進(jìn)行框架主梁短梁段與梁體工地拼接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，短梁段長度一般為0.9～1.2m，要求采用高強(qiáng)螺栓連接，并繪制施工圖。 （4）進(jìn)行框架主梁短梁段與框架柱連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，要求采用焊縫連接，并繪制施工圖。 要求：提交設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一份，框架主梁KL-1施工圖（一號圖）一張。 計(jì)算說明書包括： 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)（包括截面板件連接焊縫設(shè)計(jì)）、主次梁強(qiáng)度、剛度、整

5、體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定驗(yàn)算。 計(jì)算書按中南大學(xué)課程設(shè)計(jì)統(tǒng)一格式編制，要求文本規(guī)范、層次分明、字體工整，圖表準(zhǔn)確，并按以下順序裝訂成冊：封面、設(shè)計(jì)任務(wù)書、目錄（應(yīng)標(biāo)明各章節(jié)頁碼）、設(shè)計(jì)計(jì)算正文文本、設(shè)計(jì)體會、參考文獻(xiàn)（按規(guī)范格式書寫）、封底。 施工圖繪制包括： 繪制框架主梁短梁段與梁體制作詳圖、框架主梁短梁段與柱連接節(jié)點(diǎn)詳圖、短梁段與主梁梁體連接節(jié)點(diǎn)詳圖，KL-1鋼材用量表，設(shè)計(jì)說明(1#圖紙一張)。 施工圖圖面布置合理，比例適當(dāng)，圖面整潔，線條清楚，文字采用宋體或仿宋體，符合制圖標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到施工圖要求。 三、

6、設(shè)計(jì)次梁截面CL-1 1.荷載設(shè)計(jì) （1）荷載標(biāo)準(zhǔn)值 1）由于次梁可以看作是兩端鉸接的，為了簡化計(jì)算，只將次梁兩側(cè)的樓面荷載以及樓面板自重加入計(jì)算，荷載的標(biāo)準(zhǔn)值如下 樓面活載：； 2）根據(jù)樓面板的構(gòu)造可知 樓面混凝土自重：； （2）荷載設(shè)計(jì)值： （3）最大彎矩與剪力設(shè)計(jì)值 次梁架于主梁上，相當(dāng)于簡支梁結(jié)構(gòu)，計(jì)算簡圖如下 次梁荷載分布圖： 次梁彎矩分布圖： 次梁剪力分布圖： 最大彎矩設(shè)計(jì)值為： 2. 確定次梁尺寸 根據(jù)截面模量選用熱軋普通工字型鋼I63c，其截面特性

7、及基本尺寸如下： 3. 次梁驗(yàn)算 由于選用型鋼，故無需檢驗(yàn)其整體穩(wěn)定及局部穩(wěn)定，只需檢驗(yàn)強(qiáng)度及剛度即可，計(jì)算如下： （1）抗彎強(qiáng)度度驗(yàn)算 ，滿足 （2）抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算 ，滿足 （3）剛度驗(yàn)算 ，滿足 綜合上述計(jì)算，故次梁選用I63c滿足要求。 四、 框架主梁內(nèi)力組合計(jì)算及其設(shè)計(jì) 1.設(shè)計(jì)荷載 由簡化力學(xué)模型得知，忽略掉連續(xù)梁對框架梁的荷載影響，只考慮次梁傳遞的荷載。而次梁的荷載又分為恒載和活載兩部分，故要考慮荷載的最不利布置情況。選取中間一拼框架梁做分析計(jì)算，由于將次梁簡化為兩端鉸接，各個部分所傳遞的荷載都相同。中

8、間一拼框架梁同時承受兩個次梁傳遞的荷載。 主梁力學(xué)簡化模型圖 主梁截面尺寸待定，因此先假設(shè)不計(jì)主梁自重荷載，在驗(yàn)算中再計(jì)入自重。 集中恒載設(shè)計(jì)值： 集中活載設(shè)計(jì)值： （1)荷載分析： 由于結(jié)構(gòu)的對稱性，僅對以下6種荷載形式進(jìn)行分析，并用“結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器”求出彎矩圖和剪力圖如下所示： 1）次梁傳遞集中力恒載 2）連續(xù)梁受滿布活載 3）跨受滿布活載 4）2跨受滿布活載 5）1、2跨受滿布活載 6）1、3跨受滿布活載 （2）內(nèi)力計(jì)算 　 （1） （2） （3） （4）

9、（5） （6） M1 213.66 403.2 456.96 -67.2 389.76 470.4 M2 213.66 403.2 -67.2 537.6 407.4 134.4 MB -213.66 -403.2 -188.16 -268.8 -456.96 134.4 MC -213.66 -403.2 53.76 -268.8 -215.04 134.4 VA 106.83 201.6 241.92 -50.4 191.52 252 VD -106.83 -201.6 -10.08 50.4 40.32

10、 -252 VB左 -106.83 -201.6 -161.28 -50.4 -211.68 -151.2 VB右 106.83 201.6 30.24 201.6 231.84 0 VC左 -106.83 -201.6 30.24 -201.6 -171.36 0 VC右 106.83 201.6 -10.08 50.4 40.32 151.2 （3）內(nèi)力組合及最不利荷載 　 （1）+（2） （1）+（3） （1）+（4） （1）+（5） （1）+（6） 最不利荷載 M1 616.86 670.62 146.

11、46 603.42 684.06 684.06 M2 616.86 146.46 751.26 621.06 348.06 751.26 MB -616.86 -401.82 -482.46 -670.62 -79.26 -670.62 MC -616.86 -159.9 -482.46 -428.7 -79.26 -616.86 VA 308.43 348.75 56.43 298.35 358.83 358.83 VD -308.43 -116.91 -56.43 -66.51 -358.83 -358.83 V

12、B左 -308.43 -268.11 -157.23 -318.51 -258.03 -318.51 VB右 308.43 137.07 308.43 338.67 106.83 338.67 VC左 -308.43 -76.59 -308.43 -278.19 -106.83 308.43 VC右 308.43 96.75 157.23 147.15 258.03 308.43 故由上表可知： 2. 主梁設(shè)計(jì) 先假設(shè)鋼板厚度，則取Q345鋼的抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值得, ，梁最大容許撓度為， 先假設(shè)。

13、 （1）腹板高度 1）鋼梁的最小高度（按撓度限值計(jì)算） 2）經(jīng)濟(jì)高度經(jīng)驗(yàn)公式 綜合上述， （2） 腹板厚度 取腹板厚度 （3） 翼緣寬度及厚度 翼緣寬度,取 翼緣厚度取 則，滿足 （4） 截面特征 （5） 確定焊縫尺寸 取 3.主梁驗(yàn)算 主梁自重標(biāo)準(zhǔn)值：（此處采用鋼材） 主梁自重設(shè)計(jì)值： 主梁（包含自重）所承擔(dān)的最大彎矩值與最大剪力近似按下式計(jì)算： （1）強(qiáng)度驗(yàn)算 1）抗彎強(qiáng)度 2）

14、抗剪強(qiáng)度 3）局部承壓強(qiáng)度 4)折算應(yīng)力 綜合上述，故滿足強(qiáng)度條件 （2）整體穩(wěn)定驗(yàn)算 ，則 故整體穩(wěn)定性滿足 （3）局部穩(wěn)定驗(yàn)算 故局部穩(wěn)定性滿足 （4） 剛度驗(yàn)算 故滿足剛度要求 （5）翼緣與腹板焊縫計(jì)算 滿足要求 五． 框架主梁短梁段與梁體工地拼接結(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 1.計(jì)算拼接點(diǎn)荷載 （1）由集中力產(chǎn)生的固端