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1、钢结构基本原理钢结构基本原理课程设计计算书课程设计计算书题题 目：目：钢框架结构的主次梁设计姓姓 名：名：XX班班 级：土木级：土木 11XX学学 号：号：120811XXXX指导老师：周凌宇指导老师：周凌宇建筑工程系1目录目录一设计构件一设计构件.2二设计内容要求二设计内容要求.2三设计参数三设计参数.3四、设计次梁截面四、设计次梁截面 CL-1.3五、设计框架主梁五、设计框架主梁 KL-1.8六、框架主梁短梁段与框架柱连接节点的设计六、框架主梁短梁段与框架柱连接节点的设计.14七、设计框架主梁短梁段与梁体工地拼接节点（采用高强螺栓）七、设计框架主梁短梁段与梁体工地拼接节点（采用高强螺栓）.
2、16八、设计规范及参考书籍八、设计规范及参考书籍 232一、设计构件一、设计构件某多层图书馆二楼楼面结构布置图如图，结构采用横向框架承重，楼面活荷载标准值，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2m/k6 N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。图2 框架柱截面图图1 结构平面布置图3054030500CL-1CL-1CL-1CL-1CL-1CL-1CL-1CL-1CL-1CL-1CL-1CL-1LL-1LL-1LL-1LL-1LL-1LL-1LL-1LL-1LL-1LL-1LL-1LL-1LL-1LL-1LL-1LL-1KL-1KL
3、-1KL-1KL-1KL-1KL-1KL-1KL-1KL-1KL-1KL-1KL-1KL-1KL-1KL-154321ABCD9000900090009000900090009000450045004500450045004500二、设计内容要求二、设计内容要求（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，短梁段长度一般为0.91.2m。（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，KL-1 钢材用量表，设计说明(1#
4、图纸一张)。（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。3三设计参数三设计参数混凝土自重： 厚度：150mm325/kNm 粉刷层： 厚度：15mm317/kNm 找平层： 厚度：20mm320/kNm 楼面活荷载的标准值： 26/kNm 水磨石楼面： 20.65/kNm钢材（Q235）强度设计值： 2215/dfNmm钢材（Q235）抗剪强度设计值：2125/vfNmm钢材（Q235）的弹性模量： 522.06 10/ENmm四、设计次梁截面四、设计次梁截面 CL-1CL-11.1.设计荷载设计荷载（1 1）恒载）恒载
5、标准层楼面（标准值）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 23/k75. 3/k2515. 0mNmNm合计： 2m/k055. 5N（2 2）活载）活载楼面活载标准值 2/k6mN（3 3）内力计算）内力计算a.荷载标准值荷载标准值楼面板传恒载=mNmmN/k7475.225 . 4/k055. 52楼面传递活载=mNmmN/k275 . 4/k62b.荷载设计值荷载设计值mNqqq/k097.654 . 12 . 1活恒c.最大弯矩与剪力设计值最大弯矩与剪力设计值2m/k305. 1N4次梁架于主梁之上，相当于简支结构，计算简图如下：mNql
6、Mk107.6599097.6581 8122 maxNqlVk934.2929097.6521 21max2.2.确定次梁的截面尺寸确定次梁的截面尺寸由于设计初钢梁自重未知（考虑安全因素） ，故取：mkNMM289.672107.65902. 102. 1max次梁所需的截面抵抗矩：3610127.3215289.672mmfMWdx计次梁选用工字形截面。 （1 1）确定腹板尺寸）确定腹板尺寸梁的经济高度： mmWhxe72430073取： )(760ehhmmh腹板厚度: mmhte w69. 75 . 3取： mmtw12若翼缘的厚度取：20mmt则 mmthhw6902 （2 2）确定
7、翼缘尺寸）确定翼缘尺寸每个翼缘所需的截面面积： 249.30066mmht hWAwx f翼缘板的宽度： 232.150mmtAbf f暂取： 300fbmm（3 3）次梁截面尺寸特征（如右图）次梁截面尺寸特征（如右图）次梁计算简图m/k097.65qN54933 100164. 212720288 12760300mmIx369 10306. 52760100164. 22mmhIxWx3299760037020300236012360mmSx433 9010368021230020 1212720mmIy22064012720203002mmAmmAIiy y07.662064090103
8、68022.13607.669000yyil793. 076030020900013. 069. 0b2 y bbb2 yy432023514.4xtAh Whf2352350)7604 . 42022.136(110306. 576020640 22.1364320793. 02 62704. 0由于，则：b0.6669. 0704. 0282. 007. 1b（4 4）确定焊缝尺寸）确定焊缝尺寸NVVmmNfw fk93.292,/160max23 1216000036020300mmSmmIVSfhxw ff58. 74 . 111minmax1.51.5 206.71fhtmmmmth
9、f242minmax故取，钢结构在焊接时焊条采用 E43 列，焊接方法为手工焊。8fhmm3.3.次梁验算次梁验算 6次梁自重标准值：（用 Q235 钢材）m/k59. 18 . 985. 710)12720203002(6Nq 自次梁自重设计值：kN/m908. 159. 12 . 12 . 1自qq次梁（包括自重）所承担的最大的弯矩与最大剪力：NqlMMk426.6789908. 181107.6598122 max maxNlqqVk523.30129)908. 1097.65( 2) (max（1 1）整体稳定性验算）整体稳定性验算 1889. 021510306. 5669. 010
10、426.678 66 maxdxbfWM 故次梁的整体稳定满足要求。（2 2）局部稳定性验算）局部稳定性验算翼缘： 301520300 tb腹板： 84235846012720yww fth故次梁不会发生局部失稳。 (3)(3) 刚度验算刚度验算 mmEIlqxk56.10100164. 21006. 23849000)59. 1277475.22(5 38459544 mmmml56.10362509000 250故满足刚度要求。（4 4）抗弯强度验算抗弯强度验算22 66 max/215/3 .11810306. 505. 110107.659mmNfmmNWMd xx故抗弯强度满足要求。
11、（5 5）抗剪强度验算）抗剪强度验算722 93 max max/125/29.3612100164. 2299760010934.292mmNfmmNtISVv wxx故抗剪强度满足要求。（6 6）支座处局部承压应力验算）支座处局部承压应力验算由于未知主梁的截面尺寸，故先假设，则 mma100。mmhalyz2002051005223 /215/6 .1251220010523.301mmNfmmNtlFwzc满足要求，且不需要设置支承加劲肋。（7 7）翼缘焊缝验算）翼缘焊缝验算3 1216000036020300mmS2 93 1max/15.2612100164. 22160000109
12、34.292mmNtISVwx2 96 /674.117100164. 236010107.659mmNIyMxx2 122222/176/09.12615.263674.1173mmNfmmN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，截面综上所述：次梁为实腹式焊接工字型梁，截面为为，如右图。，如右图。2012300720I翼缘与腹板采用焊缝连接，翼缘与腹板采用焊缝连接，h hf f=8mm=8mm，钢结构在焊接时焊条采用钢结构在焊接时焊条采用 E43E43 列，列，焊接方法为手工焊。焊接方法为手工焊。5 5、设计框架主梁设计框架主梁 KL-1KL-181.1.设计荷载设计荷
13、载由题图，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。其中边缘主梁受力是主梁受力的一半。则以主梁进行研究设计。主梁计算简图如下图：主梁截面尺寸待定，因此先不计主梁自重荷载。荷载标准值：恒载：NGk038.2199)59. 17475.22(k活载： NQk243965 . 4k荷载设计值：恒载：NGGk846.2622 . 1k活载：NQQk2 .3404 . 1k（1 1）荷载分析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：恒载满布；活载满布；1 跨活载满布；2 跨活载满布；1,2 跨活载满布；1,3 跨活载满布；（
14、2 2）故共有五种荷载组合：）故共有五种荷载组合：+，+，+，+，+，可分别作出这五种，可分别作出这五种 荷载组合下的内力图。荷载组合下的内力图。910故由以上内力图可知：最不利弯矩为：mNMk61.1064max最不利剪力为：NVk48.400max2.2. 确定主梁的截面尺寸确定主梁的截面尺寸11由于设计初钢梁自重未知（考虑安全因素） ，故取：mNMk902.108561.106402. 1M02. 1max计主梁所需的截面抵抗矩：366 10051. 521510902.1085mmfMWdx计主梁也选用工字形截面，则：（1 1）确定腹板尺寸）确定腹板尺寸主梁的经济高度： mmWhex04.90130073取： mmh950腹板厚度: mmhtew58. 85 . 3取： mmtw15若翼缘的厚度取： mmt20则：
