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1、中南大学钢结构课程设计计算书指导老师:设计计算过程一、 结构简化1、次梁：次梁架于主梁之上可以简化为简支梁，简图如下2、主梁：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。简图如下：二、 设计次梁 CL-11、设计荷载计算(1)恒载：120mm单向钢筋混凝土楼板(2)活载：g =0,12 x 25 N /m3 =3 N /m3 c楼面活载标准值则有q =8KN /m2ck恒载标准值： q =3N/m3x4.5m=13.5KN/mk恒活载标准值：q =8N/m3x4.5m=36KN/mk活荷载设计值：
2、q=1.2q +1.4q =66.6KN/mk恒k活次梁中：最大弯矩设计值：M = 1 ql 2 二 1/8 x 66-6 X 92=674.325 KN / m 2max 8最大剪力设计值：V =1q心1/2x66.6x9=299.7KNmax 22、截面选取若次梁厚度hV16mm,则其截面模量为：M 674.325W =max = 2987043.18mm 3x y f 1.05 X 215xd可根据截面模量选取次梁，选用Q热轧轻型工字钢I ,23565其截面特征为：/r = 101412cm* Wx = 3t20,4rn 56,0BernA = ISS.fiDcfn1 h =白50mm
3、b = 2OU?rin-i r = 19一r = 22.0nin!G = 12.Omm r* =p = 1考虑梁的自重：q = 66.6 +1.2 p g = 66.6 +1.2 x 119.94 x 9.8 x 10-3 = 68.01KN / m 111最大弯矩：M = q 12 = x 68.01x 92 = 602.03KN /m2 max 8 1 8最大剪力：v 二 Aq 1 二1 x68.01x9 二 306.045KNmax 2 1 23、强度验算1）抗弯强度验算MG 二y WxX688.60x1061.05x3120.4x103二 210.16N / mm2f 二 215N /
4、 mm2满足要求。2）抗剪强度验算VSx11wX306.045 x10312.0 x 56.05 x10二 45.50N /mm2Vf二 215 N / mm2满足要求。3）支座处局部压应力验算支座反力为306.045KN,假定支承长度为a=17cm,由上次梁截面常数： t=19.2mm,r=22.0mm,有h = r +1 = 19.2 + 22.0 + 41.2mmy集中荷载在腹板计算高度上分布长度为l = a + 5h = 170 + 5 x 41.2 = 376mm zy局部压应力：VTTzz306.045 x10312.0 x 376二 67.83N /mm2Vf 二 215N/mm
5、2满足要求。4）支座处折算应力验算：22 +c 2 g + 3t 2 = J210.162 + 67.832 一210.16x67.83 + 3x45.52“cc=176.44N/ mm2 V f =215 dN / mm 2可知折算应力满足要求。（6）稳定性验算 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。7)局部稳定性由于选择的是工字钢，不需验算局部稳定。三、设计主梁1、设计荷载计算集中恒载标准值:g =(13.5 + 1.41)x 9 二 134.19 KN k集中活载标准值：q = 36 x 9 = 324KNK集中恒载设
6、计值：g =(13.5 + 1.41)x 9 xl.2 =161.028KN集中活载设计值： Q =36x9x1.4= 453.6KN荷载分析：此结构具有对称性，仅对以下具有代表性的荷载进行分析：Q(4) 2跨爱滿布活载X2跨受满布活载(6) L 3跨受满布荷载2、不同荷载组合下的内力图(由结构力学求解器求得)：A 恒载 +2.543-71 HQ-?1uq-307.341-3741-399.543-33O7 34121J13?139399.543 399.543 30;341 30;-34L829.S21S29.S21-968.124、 * /X、kf-55-968.124B 恒载 +33 2
7、723.807-1070.196-237.821-2376.861 376.861-821-137.221-17.221 -93.327 -9677016701304655625.676C 恒载 +4-100.485-859.32523.53523.538.67-307.3-31367307.3307.307.3-138.67 -1-22.33-2.33D 恒载 +5931.77-916.965421.47E 恒载 +6由以上图可知：最不利弯矩为：M二1124.4 KN - mmax最不利剪力为：V 二 408.2KNmax3、截面选取设计初钢梁自重未知，考虑安全因素，取M 二 1.02M二
8、1146.89KN - mmax主梁所需的截面抵抗矩：7 xfd1146.89 x1061.05 x 215二 5.08 x106 mm3选用工字形截面，则：1）确定腹板尺寸：腹板高度：主梁最小高度（由最大挠度限值确定）hminn 531.2 E丄二 9000400400=22.5mm5 x 215 x 9000231.2 x 2.06 x 105 x 20=677.39mm主梁的经济咼度：h = 7 x 3.W - 300 = 903.3mme中X取腹板咼度：h = 800mmw由抗剪强度要求t n比=】.2x4082x103 = 4.89mmw h f 800x125wv由局部稳定性与构造
9、要求= 8.08mmvh800w =3.53.5t = 8.08 + 0.003h = 8.08 + 0.003 x 800 = 10.48mm ww综上，取t = 12mm选用腹板800x 12w（2）确定翼缘尺寸：每个翼缘所需的截面面积WA = xfhwthw_w65.08x10612x800=4750mm 26800b=1 1 = 1.77mmf 1.4fw I1.4x160x2.529x109fxh 1.5 ：t= 1.5. 20 = 6.7mmf max maxh 1.2t = 1.2 x 12 = 14.4mf maxmin取h = 10 mm。钢结构在焊接时焊条采用E 43系列，
10、焊接方法为手工焊 f4. 主梁验算主梁自重标准值（用 Q235 钢材）q = 21600x 1.99x 10-6 x7.85x9.8 = 1.66N/m自主梁自重设计值：q = 1.2q = 1.99KN/m自主梁（包括自重）所承担的最大弯矩与最大剪力按下式计算：1M = M+ ql2 = 1124.4 +16.8075 = 1141.2KN - mmax1 max 8V = V + 型=408.2 + 8.955 = 417.16KN max1 max1 2将次梁作为主梁的侧向支變，=则16空=16b 300（1）整体稳定验算：故主梁的整体稳定性不必验算。（2）局部稳定性验算201235=7
11、.2V15 竺=15腹板#h80012235=66.7 114 :=1143）刚度验算Gl3QI=1.1 斗& x144.37 X 103 x 90003100 x 2.06 x 10s x 2.532 x 10g+ 1.615216 X IO3 X900(J3X 100 x 2.06 x 10s x 2.532 x 109=limmm =型9 = 22.5mm400400故满足刚度要求4）抗弯强度验算：MG =maxiY Wxx1141.2 x1061.05 x 6022857二 180.46N / mm 2f二 215 N / mm2故抗弯强度满足要求。5）抗剪强度验算：VSmaxx11w
12、x417.16 x103 x 24600002.525 x109 x 20二 20.32N / mm 2fv二 125 N / mm 2故主梁的抗剪强度满足要求。6）局部压应力二4；76 x1052.15f20 x(300 + 5 x 20丿v故局部承压满足要求，且不需要设置支承加劲7）折算应力：翼缘与腹板连接处计算折算应力h 800c -Og -x 180.46 = 171.87mm21 h800 + 2 x 20V S417.16x103 x 2460000t = max xi 二二 33.81N / mm2t I2.529 x109 x12wXc = c2 +G2 g + 3t2 .171.872 + 52.152 -171.8
