钢结构基本原理课程设计钢框架设计说明书.doc

钢结构基本原理课程设计
钢框架设计说明书
设计资料
工程名称:某多层图书馆二楼框架书库
工程资料:结构采用横向框架承重,楼面活荷载标准值7,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。框架平面布置图和柱截面图如图1和图2。
工程要求:(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,~。
(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(1#图纸一张),KL-1钢材用量表,设计说明。
(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。
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:
设计次梁截面CL-1

(1)恒载—标准层楼面(标准值)

水磨石面层楼面
粉刷层
找平层
结构层:150mm单向钢筋混凝土楼板
合计:
(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:
荷载标准值
楼面板传恒载=
楼面传递活载=
荷载设计值

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:
次梁计算简图4

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
梁的经济高度:
取:
腹板厚度:
取:
若翼缘的厚度取:
则
(2)确定翼缘尺寸:
每个翼缘所需的截面面积:
翼缘板的宽度:
暂取:
(3)次梁截面尺寸特征(如图5-1):




截面特征图5-1





由于,则:

(4)确定焊缝尺寸





故取,钢结构在焊接时焊条采用E43列,焊接方法为手工焊。

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

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。
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


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2×300×20+720×12,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。
图5-2
设计框架主梁KL-1

如图,板荷载传递给次梁,次梁传递给主梁。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。则以主梁‚③④进行研究设计。
主梁计算简图如下图6:
1
2
1
D
C
B
A
主梁计算简图6
主梁截面尺寸待定,因此先不计主梁自重荷载。
集中恒载:
集中活载:
荷载分析:
由于此结构具有对称性,故仅对以下六种具有代表性的何在形式进行分析:
次梁传递集中力恒载
连续梁受满布活载
1跨受满布活载
2跨受满布活载
1、2跨受满布活载
1、3跨受满布荷载
(2)内力计算
次梁集中力恒载
连续梁受满布活载
1跨受满布活载
2跨受满布活载
1、2跨受满布活载
1、3跨受满布荷载
内力组合及最不利荷载
项目
工况Ⅰ
(①+②)
工况Ⅱ
(①+③)
工况Ⅲ
(①+④)
工况Ⅳ
(①+⑤)
工况Ⅴ
(①+⑥)
最不利荷载
M1(KNm)






M2(KNm)



725.