鋼框架主梁設(shè)計課程設(shè)計說明書

中南大學(xué)土木建筑學(xué)院土木工程專業(yè)（本科）《鋼結(jié)構(gòu)基本原理》課程設(shè)計任務(wù)書題目：鋼框架主梁設(shè)計姓名：班級：學(xué)號：建筑工程系目錄第一章 設(shè)計次梁截面CL-1 61.1 選截面 61.1.1 求荷載 61.1.2 求內(nèi)力 61.2 驗算截面 71.2.1 截面特性 71.2.2 荷載與內(nèi)力 71.2.3 驗算抗彎強度 81.2.4 驗算抗剪強度 81.2.5 驗算局部承壓強度 81.2.6 驗算折算應(yīng)力 81.2.7 驗算剛度 81.2.8 驗算整體穩(wěn)定性 91.2.9 驗算局部穩(wěn)定性 9第二章 設(shè)計框架主梁截面KL-1 92.1 選截面 92.2 驗算截面 142.2.1 截面特性 142.2.2 求荷載 142.2.3 求內(nèi)力(最大彎矩和最大剪應(yīng)力按偏安全的近似計算) 152.2.4 驗算抗彎強度 152.2.5 驗算抗剪強度 152.2.6 驗算局部承壓強度 152.2.7 驗算折算應(yīng)力 152.2.8 驗算剛度 152.2.9 驗算整體穩(wěn)定性 162.2.10 驗算局部穩(wěn)定性 16第三章 設(shè)計框架主梁短梁段與框架柱連接節(jié)點，要求采用焊縫連接 163.1 構(gòu)造要求 163.2 強度計算要求 173.2.1 驗算邊緣纖維 173.2.2 驗算腹板與翼緣交界處 17第四章 設(shè)計框架主梁短梁段與梁體工地拼接節(jié)點，要求采用高強螺栓連接 184.1 計算螺栓連接處的內(nèi)力 184.1.1 計算由集中荷載產(chǎn)生的固端彎矩 184.1.2 分配彎矩 184.2 拼接設(shè)計 184.2.1 翼緣拼接設(shè)計 184.2.2 翼緣外側(cè)連接板設(shè)計 194.2.3 翼緣內(nèi)側(cè)連接板設(shè)計 194.2.4 腹板拼接板設(shè)計 194.3 強度驗算 194.4 凈截面驗算 194.4.1 翼緣凈截面驗算 194.4.2 腹板凈截面驗算 194.5 螺栓排布 20

一、設(shè)計規(guī)范及參考書籍1、規(guī)范（1）中華人民共和國建設(shè)部.建筑結(jié)構(gòu)制圖標(biāo)準(zhǔn)（GB/T50105）（2）中華人民共和國建設(shè)部.房屋建筑制圖統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)（GBT50001）（3）中華人民共和國建設(shè)部.建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB5009）（4）中華人民共和國建設(shè)部.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB50017）（5）中華人民共和國建設(shè)部.鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范（GB50205）2、參考書籍（1）沈祖炎等.鋼結(jié)構(gòu)基本原理，中國建筑工業(yè)出版社（2）毛德培.鋼結(jié)構(gòu)，中國鐵道出版社（3）陳紹藩.鋼結(jié)構(gòu)，中國建筑工業(yè)出版社（4）李星榮等.鋼結(jié)構(gòu)連接節(jié)點設(shè)計手冊（第二版），中國建筑工業(yè)出版社（5）包頭鋼鐵設(shè)計研究院

中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會房屋建筑鋼結(jié)構(gòu)協(xié).鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算（第二版），機械工業(yè)出版社，二、設(shè)計構(gòu)件某多層圖書館二樓書庫樓面結(jié)構(gòu)布置圖如圖，結(jié)構(gòu)采用橫向框架承重，樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值4kN/m2、5kN/m2、6kN/m2、7kN/m2，樓面板為150mm厚單向?qū)嵭匿摻罨炷涟?，荷載傳力途徑為：樓面板－次梁－主梁－柱－基礎(chǔ)。設(shè)計中僅考慮恒載和樓面活載作用，框架梁按連續(xù)梁計算，次梁按簡支梁計算。三、設(shè)計內(nèi)容要求（1）設(shè)計次梁截面CL-1。（2）設(shè)計框架主梁截面KL-1。（3）設(shè)計框架主梁短梁段與框架柱連接節(jié)點，要求采用焊縫連接，短梁段長度一般為0.9～1.2m（4）設(shè)計框架主梁短梁段與梁體工地拼接節(jié)點，要求采用高強螺栓連接。（5）繪制主梁與柱連接節(jié)點詳圖，短梁段及梁體連接節(jié)點詳圖，短梁段與梁體制作詳圖(1#圖紙一張)，KL-1鋼材用量表，設(shè)計說明。（6）計算說明書，包括構(gòu)件截面尺寸估算、荷載計算、內(nèi)力組合、主次梁截面設(shè)計、主次梁強度、剛度、整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定驗算。四、進(jìn)度安排周一：構(gòu)件尺寸估算和樓蓋荷載計算；周二：樓蓋內(nèi)力計算及內(nèi)力組合；周三：主梁截面設(shè)計及連接設(shè)計計算；周四：施工圖繪制；周五：計算文本整理。

設(shè)計次梁截面CL-1樓面活載7kN/m，跨度7.2m，柱距7.2m選截面求荷載活載的標(biāo)準(zhǔn)值q恒載的標(biāo)準(zhǔn)值g荷載的標(biāo)準(zhǔn)值q荷載的設(shè)計值q求內(nèi)力MV令M故試選熱軋輕型工字鋼工70，Q235。驗算截面截面特性Af=205N/mm2荷載與內(nèi)力qMV=τ=驗算抗彎強度Mxγ滿足要求。驗算抗剪強度τ=51.71N/mm2滿足要求。驗算局部承壓強度取支座處驗算，取a=0.2m=200mm,hlσc=滿足要求。驗算折算應(yīng)力為簡化計算σ與τ均采用偏大的計算方法，即為偏安全的計算方法。σ=翼緣計算厚度tSτ=σzs=σ2+滿足要求。驗算剛度ν滿足要求。驗算整體穩(wěn)定性混凝土板覆蓋在受彎構(gòu)件的受壓翼緣上并與其牢固連接，能阻止受壓翼緣的側(cè)向變形，故不用驗算次梁的整體穩(wěn)定性。驗算局部穩(wěn)定性型鋼截面不必驗算局部穩(wěn)定性。故截面符合要求。設(shè)計框架主梁截面KL-1選截面①求荷載集中恒載標(biāo)準(zhǔn)值G集中活載標(biāo)準(zhǔn)值Q集中恒載設(shè)計值G集中活載設(shè)計值Q②求內(nèi)力⒈⒉⒊⒋⒌⒍下將荷載組合，求最不利彎矩與剪力。1+21+31+41+51+6通過以上諸圖比較可知：最不利彎矩為1+5中M最不利剪力為1+5中V考慮計算時未計入自重，出于安全考慮，可取M=1.05×假設(shè)主梁鋼板厚16~40mm，所需截面模量W取HW492×465×15×20驗算截面截面特性A求荷載qq求內(nèi)力(最大彎矩和最大剪應(yīng)力按偏安全的近似計算)MV=驗算抗彎強度M滿足要求。驗算抗剪強度τ=滿足要求。驗算局部承壓強度驗算集中力作用位置，取ahlσ滿足要求。驗算折算應(yīng)力按偏安全的近似方法計算σ=τ=σzs=σ2+滿足要求。驗算剛度剛度驗算采用標(biāo)準(zhǔn)值。原結(jié)構(gòu)為固接，驗算時采用簡支梁驗算，是一種偏安全的近似方法。ν滿足要求。驗算整體穩(wěn)定性將次梁作為主梁的側(cè)向支撐l0=3600mmξ=φφM滿足要求。驗算局部穩(wěn)定性型鋼截面不必驗算局部穩(wěn)定性。故截面符合要求。設(shè)計框架主梁短梁段與框架柱連接節(jié)點，要求采用焊縫連接構(gòu)造要求hh12<t<20mm?故6.71<強度計算要求焊縫焊接時完全采用引弧板，為保證強度，將翼緣與腹板交界彎曲處的焊縫強度略去。驗算邊緣纖維Iτσσ驗算腹板與翼緣交界處τσσ故可取h設(shè)計框架主梁短梁段與梁體工地拼接節(jié)點，要求采用高強螺栓連接計算螺栓連接處的內(nèi)力計算由集中荷載產(chǎn)生的固端彎矩取短梁段長度為1m梁端最大彎矩M梁端最大剪力V由此可求得連接處彎矩M剪力V=482.16kN分配彎矩腹板慣性矩I翼緣慣性矩I分配到翼緣的彎矩M分配到腹板的彎矩M拼接設(shè)計翼緣拼接設(shè)計使用M20高強度摩擦型連接，孔徑取22mm,在連接處構(gòu)件接觸面噴硬質(zhì)石英砂。NNn≥翼緣板凈面積AN=N采用14個。翼緣外側(cè)連接板設(shè)計t1=t2翼緣內(nèi)側(cè)連接板設(shè)計保證連接板面積大于截面面積，取為15×12