《《鋼結(jié)構(gòu)基本原理》課程設(shè)計(jì)任務(wù)書》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《《鋼結(jié)構(gòu)基本原理》課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(15頁珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、
中南大學(xué)土木工程學(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(jì)任務(wù)書
題 目:鋼框架主次梁設(shè)計(jì)
姓 名:姚剛峰
班 級(jí):土木天佑1001
學(xué) 號(hào):1208101919
目錄
一、設(shè)計(jì)條件 - 2 -
二、設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求 - 2 -
三、設(shè)計(jì)次梁截面CL-1 - 3 -
3.1 次梁截面內(nèi)力計(jì)算(不含次梁的自重) - 3 -
3.2 次梁截面選取 - 5 -
3.3 次梁截面的驗(yàn)算 - 7 -
1)截面的幾何特性 - 7 -
四、設(shè)計(jì)框架主梁截面KL-1 - 10 -
4.1 框架
2、主梁截面內(nèi)力計(jì)算 - 10 -
4.2 主梁截面選取 - 13 -
4.3 主梁截面的驗(yàn)算 - 16 -
五、設(shè)計(jì)框架主梁短梁段與框架柱連接節(jié)點(diǎn) - 19 -
5.1 連接處內(nèi)力計(jì)算 - 19 -
5.2 設(shè)計(jì)焊縫尺寸 - 20 -
六、設(shè)計(jì)框架主梁短梁段與梁體工地拼接節(jié)點(diǎn) - 22 -
6.1 連接處內(nèi)力計(jì)算 - 22 -
6.2 高強(qiáng)螺栓的選擇以及孔距的確定 - 23 -
6.3 截面特性 - 23 -
6.4 翼緣的拼接設(shè)計(jì) - 24 -
6.5 腹板拼接計(jì)算 - 24 -
6.6 驗(yàn)算鋼板凈截面強(qiáng)度 - 25 -
七、設(shè)計(jì)體會(huì) - 26 -
八、設(shè)計(jì)規(guī)
3、范及參考書籍 - 26 -
8.1規(guī)范 - 26 -
8.2參考書籍 - 27 -
一、設(shè)計(jì)條件
某多層鋼框架結(jié)構(gòu)三樓樓面結(jié)構(gòu)布置如圖1所示,結(jié)構(gòu)采用橫向框架承重,柱網(wǎng)布置尺寸及樓面活載大小詳見“五 附圖”。樓面板為150mm厚單向?qū)嵭匿摻罨炷涟澹瑯菍友b修從下至上具體如下:輕鋼龍骨吊頂(0.2<標(biāo)準(zhǔn)值>)→框架鋼梁→150mm厚實(shí)心鋼筋混凝土板(25<標(biāo)準(zhǔn)值>) →水磨石面層(包括20mm厚水泥砂漿找平,0.65<標(biāo)準(zhǔn)值>)。荷載傳力途徑為:樓面板-次梁-主梁-柱-基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)中僅考慮豎向荷載作用,框架主梁按連續(xù)梁計(jì)算,次梁按簡(jiǎn)支梁計(jì)算。
其中:B=8000m
4、m,L=9000mm,樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值8.0
以下設(shè)計(jì)中鋼材選用Q235。
二、設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求
(1)進(jìn)行次梁CL-1截面設(shè)計(jì)。
(2)進(jìn)行框架主梁KL-1截面設(shè)計(jì),并繪制施工圖。
(3)進(jìn)行框架主梁短梁段與梁體工地拼接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì),短梁段長(zhǎng)度一般為0.9~1.2m,要求采用高強(qiáng)螺栓連接,并繪制施工圖。
(4)進(jìn)行框架主梁短梁段與框架柱連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì),要求采用焊縫連接,并繪制施工圖。
要求:提交設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一份,框架主梁KL-1施工圖(一號(hào)圖)一張。
計(jì)算說明書包括:
構(gòu)件截面尺寸估算、荷載計(jì)算、內(nèi)力組合、主次梁截面設(shè)計(jì)(包括截面板件連接焊縫設(shè)計(jì))、主次梁強(qiáng)度、剛度、整
5、體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定驗(yàn)算。
計(jì)算書按中南大學(xué)課程設(shè)計(jì)統(tǒng)一格式編制,要求文本規(guī)范、層次分明、字體工整,圖表準(zhǔn)確,并按以下順序裝訂成冊(cè):封面、設(shè)計(jì)任務(wù)書、目錄(應(yīng)標(biāo)明各章節(jié)頁碼)、設(shè)計(jì)計(jì)算正文文本、設(shè)計(jì)體會(huì)、參考文獻(xiàn)(按規(guī)范格式書寫)、封底。
施工圖繪制包括:
繪制框架主梁短梁段與梁體制作詳圖、框架主梁短梁段與柱連接節(jié)點(diǎn)詳圖、短梁段與主梁梁體連接節(jié)點(diǎn)詳圖,KL-1鋼材用量表,設(shè)計(jì)說明(1#圖紙一張)。
施工圖圖面布置合理,比例適當(dāng),圖面整潔,線條清楚,文字采用宋體或仿宋體,符合制圖標(biāo)準(zhǔn),達(dá)到施工圖要求。
三、
6、設(shè)計(jì)次梁截面CL-1
1.荷載設(shè)計(jì)
(1)荷載標(biāo)準(zhǔn)值
1)由于次梁可以看作是兩端鉸接的,為了簡(jiǎn)化計(jì)算,只將次梁兩側(cè)的樓面荷載以及樓面板自重加入計(jì)算,荷載的標(biāo)準(zhǔn)值如下
樓面活載:;
2)根據(jù)樓面板的構(gòu)造可知
樓面混凝土自重:;
(2)荷載設(shè)計(jì)值:
(3)最大彎矩與剪力設(shè)計(jì)值
次梁架于主梁上,相當(dāng)于簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu),計(jì)算簡(jiǎn)圖如下
次梁荷載分布圖:
次梁彎矩分布圖:
次梁剪力分布圖:
最大彎矩設(shè)計(jì)值為:
2. 確定次梁尺寸
根據(jù)截面模量選用熱軋普通工字型鋼I63c,其截面特性
7、及基本尺寸如下:
3. 次梁驗(yàn)算
由于選用型鋼,故無需檢驗(yàn)其整體穩(wěn)定及局部穩(wěn)定,只需檢驗(yàn)強(qiáng)度及剛度即可,計(jì)算如下:
(1)抗彎強(qiáng)度度驗(yàn)算
,滿足
(2)抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算
,滿足
(3)剛度驗(yàn)算
,滿足
綜合上述計(jì)算,故次梁選用I63c滿足要求。
四、 框架主梁內(nèi)力組合計(jì)算及其設(shè)計(jì)
1.設(shè)計(jì)荷載
由簡(jiǎn)化力學(xué)模型得知,忽略掉連續(xù)梁對(duì)框架梁的荷載影響,只考慮次梁傳遞的荷載。而次梁的荷載又分為恒載和活載兩部分,故要考慮荷載的最不利布置情況。選取中間一拼框架梁做分析計(jì)算,由于將次梁簡(jiǎn)化為兩端鉸接,各個(gè)部分所傳遞的荷載都相同。中
8、間一拼框架梁同時(shí)承受兩個(gè)次梁傳遞的荷載。
主梁力學(xué)簡(jiǎn)化模型圖
主梁截面尺寸待定,因此先假設(shè)不計(jì)主梁自重荷載,在驗(yàn)算中再計(jì)入自重。
集中恒載設(shè)計(jì)值:
集中活載設(shè)計(jì)值:
(1)荷載分析:
由于結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性,僅對(duì)以下6種荷載形式進(jìn)行分析,并用“結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器”求出彎矩圖和剪力圖如下所示:
1)次梁傳遞集中力恒載
2)連續(xù)梁受滿布活載
3)跨受滿布活載
4)2跨受滿布活載
5)1、2跨受滿布活載
6)1、3跨受滿布活載
(2)內(nèi)力計(jì)算
(1)
(2)
(3)
(4)
9、(5)
(6)
M1
213.66
403.2
456.96
-67.2
389.76
470.4
M2
213.66
403.2
-67.2
537.6
407.4
134.4
MB
-213.66
-403.2
-188.16
-268.8
-456.96
134.4
MC
-213.66
-403.2
53.76
-268.8
-215.04
134.4
VA
106.83
201.6
241.92
-50.4
191.52
252
VD
-106.83
-201.6
-10.08
50.4
40.32
10、
-252
VB左
-106.83
-201.6
-161.28
-50.4
-211.68
-151.2
VB右
106.83
201.6
30.24
201.6
231.84
0
VC左
-106.83
-201.6
30.24
-201.6
-171.36
0
VC右
106.83
201.6
-10.08
50.4
40.32
151.2
(3)內(nèi)力組合及最不利荷載
(1)+(2)
(1)+(3)
(1)+(4)
(1)+(5)
(1)+(6)
最不利荷載
M1
616.86
670.62
146.
11、46
603.42
684.06
684.06
M2
616.86
146.46
751.26
621.06
348.06
751.26
MB
-616.86
-401.82
-482.46
-670.62
-79.26
-670.62
MC
-616.86
-159.9
-482.46
-428.7
-79.26
-616.86
VA
308.43
348.75
56.43
298.35
358.83
358.83
VD
-308.43
-116.91
-56.43
-66.51
-358.83
-358.83
V
12、B左
-308.43
-268.11
-157.23
-318.51
-258.03
-318.51
VB右
308.43
137.07
308.43
338.67
106.83
338.67
VC左
-308.43
-76.59
-308.43
-278.19
-106.83
308.43
VC右
308.43
96.75
157.23
147.15
258.03
308.43
故由上表可知:
2. 主梁設(shè)計(jì)
先假設(shè)鋼板厚度,則取Q345鋼的抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值得, ,梁最大容許撓度為,
先假設(shè)。
13、
(1)腹板高度
1)鋼梁的最小高度(按撓度限值計(jì)算)
2)經(jīng)濟(jì)高度經(jīng)驗(yàn)公式
綜合上述,
(2) 腹板厚度
取腹板厚度
(3) 翼緣寬度及厚度
翼緣寬度,取
翼緣厚度取
則,滿足
(4) 截面特征
(5) 確定焊縫尺寸
取
3.主梁驗(yàn)算
主梁自重標(biāo)準(zhǔn)值:(此處采用鋼材)
主梁自重設(shè)計(jì)值:
主梁(包含自重)所承擔(dān)的最大彎矩值與最大剪力近似按下式計(jì)算:
(1)強(qiáng)度驗(yàn)算
1)抗彎強(qiáng)度
2)
14、抗剪強(qiáng)度
3)局部承壓強(qiáng)度
4)折算應(yīng)力
綜合上述,故滿足強(qiáng)度條件
(2)整體穩(wěn)定驗(yàn)算
,則
故整體穩(wěn)定性滿足
(3)局部穩(wěn)定驗(yàn)算
故局部穩(wěn)定性滿足
(4) 剛度驗(yàn)算
故滿足剛度要求
(5)翼緣與腹板焊縫計(jì)算
滿足要求
五. 框架主梁短梁段與梁體工地拼接結(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)
1.計(jì)算拼接點(diǎn)荷載
(1)由集中力產(chǎn)生的固端