中南大学2011级钢结构基本原理课程设计计算书.doc

中南大学钢结构基本原理课程设计任务书

学院：土木工程学院
专业班级：土木工程1111
姓名：杨靖东
学号：1208111520
指导老师：龚永智
实验日期：2014年2月

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
验算焊接H型钢框架柱的承载能力，如不足请自行调整。
设计次梁截面CL-1（热轧H型钢）。
设计框架主梁截面KL-1（焊接工字钢）。
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。
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。
设计次梁与主梁工地拼接节点，要求采用高强螺栓连接。
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。
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6，楼面永久荷载标准值5,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：
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；
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
Q235钢，
E43焊条，
荷载组合计算
楼面板永久荷载标准值：
楼面板自重标准值：
楼面板活载标准值：
楼面板恒载设计值：
楼面板活载设计值：
组合均布荷载标准值为：
组合均布荷载设计值为：
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：

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）：

次梁选用H形截面，则选用HN792*300.
查表得其截面特征：

若考虑梁的自重：

5.次梁验算
（1）按抗弯强度验算

故次梁的抗弯强度满足要求。
（2）抗剪强度验算

故次梁抗剪强度满足要求。
(3)刚度验算
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：

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：
集中活载标准值：
集中恒载设计值：
集中活载设计值：
对于连续多跨梁，有如下规律：
（1）支座处最不利荷载组合是将活荷载满布于此支座所在的两跨，其余跨相邻布置活荷载；
（2）跨中截面的最不利荷载组合既是将活荷载满布于此跨，其余跨相邻布置活荷载。
由此可以得到5种最不利荷载组合。
=1\*GB3\*MERGEFORM