中南大学2011级钢结构基本原理课程设计计算书

中南大学钢结构基本原理课程设计任务书

钢结构基本原理课程设计

钢框架设计任务书

一、设计题目：

某钢平台结构（布置及）设计。

二、参考规范及书目

1、规范

（1）中华人民共和国建设部. 建筑结构制图标准（GB/T50105－2001）（2）中华人民共和国建设部. 房屋建筑制图统一标准（GB/T50001－2001）

（3）中华人民共和国建设部. 建筑结构荷载规范（GB5009－2001）（4）中华人民共和国建设部. 钢结构设计规范（GB50017－2003）（5）中华人民共和国建设部. .钢结构工程施工质量验收规范（GB50205-2001）

（6）沈祖炎等. 钢结构基本原理，中国建筑工业出版社，2006 （7）李星荣等. 钢结构连接节点设计手册（第二版），中国建筑工业出版社，2005

（8）包头钢铁设计研究院中国钢结构协会房屋建筑钢结构协. 钢结构设计与计算（第二版），机械工业出版社，2006

三、设计构件

某多层图书馆二楼书库楼面结构布置图如图1（具体参照附表一按学号确定各自的柱网尺寸）。结构采用横向框架承重，楼面板为120mm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H600×300×12×18，楼层层高取3.9m.

采用的钢材、焊条为：学号为单号的同学用Q235钢，焊条为E43型；双号的同学用Q345钢，焊条为E50型；

活荷载分项系数1.4

永久荷载分项系数1.2

四、设计内容要求

(1)验算焊接H型钢框架柱的承载能力，如不足请自行调整。

(2)设计次梁截面CL-1（热轧H型钢）。

(3)设计框架主梁截面KL-1（焊接工字钢）。

(4)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。

(5)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。

(6)设计次梁与主梁工地拼接节点，要求采用高强螺栓连接。

(7)绘制次梁与主梁工地拼接节点详图，次梁与主梁工地拼接节点，短梁段及主梁体连接节点详图，梁体截面详图，KL-1钢材用量表，设计说明等。

(8)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，节点连接计算。

钢结构基本原理课程设计

钢框架设计说明书

一、构建整体信息及其简化模型

某多层图书馆二楼书库楼面结构布置图如图1，结构采用横向框架承重，楼面活荷载标准值62kN m ，楼面永久荷载标准值52kN m ,楼面板为120mm 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。其中框架柱为焊接H 型钢，截面尺寸为H600×300×12×18，楼层层高取3.9m ，班级序号21，柱网尺寸8×12，例如下图中柱网尺寸为9×9（单位：m ）。

二、楼盖荷载计算及次梁设计

简化要点：

（1） 板面荷载按单向板分布；

（2） 次梁与框架梁铰接连接，各次梁受力相同，可任取其中一根分析； （3） 框架梁按连续梁设计，应考虑荷载的最不利位置。 1、 结构材料材质

Q235钢，22/125,/215mm N f mm N f v ==

E43焊条，2/160mm N f w f = 2、 荷载组合计算

楼面板永久荷载标准值：m kN g k /2045=⨯= 楼面板自重标准值：m kN /12412.025=⨯⨯

楼面板活载标准值： m kN q k /2446=⨯= 楼面板恒载设计值：()m kN g d /4.382.11220=⨯+= 楼面板活载设计值：m kN q d /6.334.124=⨯= 组合均布荷载标准值为：m kN /56241220=++ 组合均布荷载设计值为：m kN /726.334.38=+ 3、 计算最大弯矩与剪力设计值

在设计荷载作用下的最大弯矩为：

KN/m 129612728

1

8122max =⨯⨯==ql M

kN ql V 43212722

1

21max =⨯⨯==

4、 确定次梁的截面尺寸

次梁所需的截面抵抗矩(钢梁自重未知，故考虑安全系数1.02）：

366101.6215

10129602.102.1mm f M W d x ⨯=⨯⨯=⋅=

次梁选用H 形截面，则选用HN792*300.

查表得其截面特征：

2213644243402214323/191104.610254000300792m m m m

t m m t m m i m kg m m W m m I B H x x x 截面面积：理论重量：===⨯=⨯=⨯=⨯

若考虑梁的自重：

kN

l q V m kN l q M m m N q 5.4451225.742

1

215.13361225.7481

81/25.74108.91912.1721max 221max 31=⨯⨯==∙=⨯⨯===⨯⨯⨯+=-

5.次梁验算

（1）按抗弯强度验算

mm N mm N W M x x x /215/9.198********.1105.133636

<=⨯⨯⨯==γσ

故次梁的抗弯强度满足要求。 （2）抗剪强度验算

mm N mm N It V S x

/125/1.4414

102540001013.3520105.44543

3<=⨯⨯⨯⨯⨯==τ

故次梁抗剪强度满足要求。

(3) 刚度验算

[]mm

l

mm EI l q x k 4030086.29102540001006.238412000)10008.9191241222(538454

54

4==<=⨯⨯⨯⨯⨯÷⨯+++⨯==νν故满足刚度要求。

综上所述，HN792*300型钢满足要求。

三、框架梁内力组合计算及其设计

1、力学模型分析及其内力计算

忽略连续梁对框架主梁的荷载影响，只考虑次梁传递的荷载，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，将框架主梁简化为三跨连续梁。

框架主梁设计简图如下：