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中南大学土木工程学院土木工程专业(本科)
《钢结构基本原理》课程设计任务书
题目:钢框架主次梁设计
姓名:
班级:
学号:
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一、设计规范及参考书籍
1、规范
(1)(GB/T50105-)
(2)(GB/T50001-)
(3)(GB5009-)
(4)(GB50017-)
(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-)
2、参考书籍
(1),中国建筑工业出版社,
(2),中国铁道出版社,1999
(3),中国建筑工业出版社,
(4)(第二版),中国建筑工业出版社,
(5)包头钢铁设计研究院 (第二版),***出版社,
二、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,(单号)、(双号),其中12班竖向梁跨度取值:学号1~10为8m、学号11~20为10m;学号21~为12m;其中13班水平向梁跨度取值:学号1~10为9m、学号11~20为11m;学号21~为13m;。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×
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300×12×18,。
三、设计内容要求
(1)设计次梁截面CL-1(热轧H型钢)。
(2)设计框架主梁截面KL-1(焊接工字钢)。
(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)设高计次梁与主梁工地拼接节点,要求采用强螺栓连接。
(6)绘制主梁与柱连接节点详图,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(2#图纸一张),KL-1钢材用量表,设计说明等。
(7)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。
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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。(2)框架梁与柱为固结,次梁与框架梁之间为铰接。
(3)绘图注意事项
1、平面布置图。
2、、平面图以及必要的侧面图和剖面图,特殊零件的大样图。
比例尺:轴线方向:1:20~1:30,以免图幅太大;杆件截面、节点详图1:10~1:15,或更大(原则清楚表示节点的细部制造要求)。
3、要全部注明的各零件(杆件和板件)的定位尺寸,孔洞的位置,以及对工厂加工和工地施工的所有要求。
定位尺寸主要为主、次梁的轴线位置;螺栓孔位置要满足型钢线距表和螺栓容许的排列距离要求;对加工及工地施工的其它要求包括零件切刨、孔洞直径和焊缝尺寸等;焊缝要区分工厂焊缝和工地焊缝,以及适应运输单元的划分和拼装。
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4、施工图中应注明各零件的型号和尺寸,对各零件进行详细编号,并附有材料表。型钢要注明型号和长度。钢板要注明宽、长和厚度。零件按主次、上下、左右一定顺序逐一编号。编号与原则:完全相同的零件给予相同的零件数字编号,否则给予不同的编号。
5、说明:包括钢材的标号、焊条型号、焊接方法和质量要求。图中未注明的焊缝和螺孔尺寸以及油漆、运输和加工要求等图中未表现的其它内容。如:
说明:1:钢材用Q235-B,焊条采用E43型
3:未注明的角焊缝尺寸为6㎜
4:未注明的焊缝长度为满焊
5:未注明的螺栓为M20,
6:构件表面彻底除锈,涂防锈漆和醇酸磁漆各二度。
图例:
圆孔
装配螺栓
永久螺栓
材料表
构件编号
零件号
截面
长度(㎜)
数量
重量
正
反
每个
共计
合计
1
2
3
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4
设计计算
简化要点:
板面荷载按单向板分布;
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;根据荷载传力途径:楼面板-次梁-主梁-柱,依次计算各部分受力情况。
框架梁按连续梁设计,应考虑荷载的最不利位置。
结构材料材质
1、Q235钢,
2、E43焊条,
楼面板部分
楼面板为120mm厚单向实心钢筋混凝土板。
楼面活载标准值:
楼面板永久荷载标准值:
楼面板自重已经包括在永久荷载里面,因此不计算。
楼面板荷载设计值:
楼面板荷载标准值:
次梁部分
1、次梁在主梁上方,按简支梁计算。
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计算最大弯矩与剪力设计值
次梁弯矩图:
次梁剪力图:
确定次梁的截面尺寸
选用截面模量最小值:
根据截面模量选用热轧H型钢,查附表可知:
4、次梁验算
由于选择的是热轧H型钢,不用验算局部稳定。又混凝土板覆盖在受弯构件的受压翼缘上并与其牢固连接,能阻止受压翼缘的侧向变形,故不用验算次梁的整体稳定性。综上分析可知,次梁验算需要对强度和刚度进行验算。
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①抗弯强度检验(翼缘边缘的弯曲应力):满足
②抗剪强度检验(腹板处的剪应力): 满足
③刚度检验
满足
故满足刚度要求。
综上所述,型钢满足要求。
主梁部分
由简化力学模型得知,忽略连续梁对框架梁的荷载影响,只考虑次梁传递的荷载。而次梁的荷载又分为永久荷载和活荷载两部分,需要考虑荷载的最不利布置情况,框架梁按连续梁计算。
主梁力学简化模型图:
主梁截面尺寸待定,因此先不计主梁自重荷载:
集中恒载标准值:
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集中活载标准值:
集中恒载设计值:
集中活载设计值:
此结构具有对称性,仅对以下五种具有代表性的荷载在形式进行分析:
①连续梁受满布活载
②1跨受满布活载
③2跨受满布活载
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④1、2跨受满布活载
⑤1、3跨受满布荷载