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1、钢结构基本原理课程设计计算书题目：麻)植杂;次罄微行钢结构基本原理课程设计任务书一、设计规范及参考书籍1、规范(1)中华人民共和国建设部.建筑结构制图标准S(GB/T50105-2010)(2)中华人民共和国建设部.房屋建筑制图统一标准S(GB/T50001-2010)(3)中华人民共和国建设部.建筑结构荷载规范S(GB5009-2012)(4)中华人民共和国建设部.钢结构设计规范S(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)2、参考书籍(1)沈祖炎等.钢结构基本原理M.中国建筑工业出版社，2006(2)毛德培.钢结构M.中国铁
2、道出版社，1999(3)陈绍藩.钢结构M.中国建筑工业出版社，2003(4)李星荣等.钢结构连接节点设计手册(第二版)M.中国建筑工业出版社,2005(5)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）M.机械工业出版社，2006二、设计条件某多层钢框架结构三楼楼面结构布置如图1所示，结构采用横向框架承重，柱网布置尺寸及楼面活载大小详见“五附图二楼面板为15Omm厚单向实心钢筋混凝土板，楼层装修从下至上具体如下：轻钢龙骨吊顶（0.2kNm2标准值）一框架钢梁一150mm厚实心钢筋混凝土板（25kN?标准值）一水磨石而层（包括20mm厚水泥砂浆找平，0.651/0?
3、标准值）。荷载传力途径为：楼面板一次梁一主梁一柱一基础。设计中仅考虑竖向荷载作用，框架主梁按连续梁计算,次梁按简支梁计算。三、设计内容和要求（1）进行次梁C1-I截面设计。（2）进行框架主梁K1-I截面设计，并绘制施工图。（3）进行框架主梁短梁段与梁体工地拼接节点设计，短梁段长度一般为0.91.2m,要求采用高强螺栓连接，并绘制施工图。（4）进行框架主梁短梁段与框架柱连接节点设计，要求采用焊缝连接，并绘制施工图。要求：提交设计计算说明书一份，框架主梁K1-I施工图（一号图）一张。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（包括截面板件连接焊缝设计）、主次梁强度、刚度、
4、整体稳定、局部稳定验算。计算书按中南大学课程设计统一格式编制，要求文本规范、层次分明、字体工整，图表准确，并按以下顺序装订成册：封面、设计任务书、目录（应标明各章节页码）、设计计算正文文本、设计体会、参考文献（按规范格式书写）、封底。施工图绘制包括：绘制框架主梁短梁段与梁体制作详图、框架主梁短梁段与柱连接节点详图、短梁段与主梁梁体连接节点详图,一根K1-I钢材用量表,设计说明（1#图纸一张）。施工图图面布置合理，比例适当，图面整洁，线条清楚，文字采用宋体或仿宋体，符合制图标准，达到施工图要求。四、进度安排周一：构件尺寸估算和楼盖荷载计算；周二：楼盖内力计算及内力组合；周三：主梁截面设计及连接设
5、计计算；周四：施工图绘制；周五：计算文本整理。五、附图图1结构平面布置图结构布置柱网尺寸及楼面活荷载大小组别主梁跨度B(mm)次梁跨度1(mm)楼面活载标准值(kN/m?)1800084009.02800084008.073840090007.04840090006.05800090008.0目录一、设计说明1二、次梁C1-I截面设计12.1 次梁荷载和内力的计算（不含次梁自重）12.2 次梁截面的选取22.3 3次梁截面的验算2三、框架主梁K1-1截面设计33.1 主梁荷载计算及内力组合33.2 主梁截面的选取93.3 主梁截面的验算113.4 翼缘与腹板连接焊缝计算14四、框架主梁短梁段与
6、梁体工地拼接点设计154.1 梁翼缘板的拼接154.2 梁腹板的拼接164.3 翼缘与腹板净截面的强度验算19五、框架主梁短梁段与框架柱连接节点设计205.1框架主梁短梁段与柱的连接焊缝计算20六、设计体会22七、参考文献23一、设计说明在本次钢结构设计过程中，钢材均采用Q235钢。设计任务书图1中，取B=8400mm,1=9000mm,楼面活载标准值为7KN/错误!未找到引用源。，二、次梁C1-I截面设计2.1 次梁荷载和内力的计算(不含次梁自重)2.1.1 荷载的计算由于设计中，次梁可按简支梁计算，所以为了简化计算，只将次梁两侧楼面板的自重和楼面板所受的活载加入计算，具体计算结果如下：(1
7、)荷载标准值楼面板所受活载的标准值为：=-X7X8.4=29.4KNm根据楼面板的构造，计算得楼面板自重的标准值为:=-(OJX8.4+2SX0.15X8.4+0.65X8.4)=193KNn2(2)荷载设计值楼面板所受活载的设计值为:1d=-7X8.4X1.4=41KNm楼面板自重的设计值：夕d=2X(ONX8.4+2SX0.15X8.4+0.658.4)X1J=23JKNm22.1.2 截面内力的计算根据设计要求，次梁的计算简图如下:次梁截面的最大弯矩值为：1 ，、,Mroax=(41223J)92=652.1KN-m8次梁截面的最大剪力值为：JX=：X(412+23J)9=289BKN4
8、2.2次梁截面的选取次梁所需的净截面模量为:=23886104mm3=2888.6cm3Mmax652.110sgf-1.05215所以，根据次梁所需的净截面模量，选用热轧普通工字型刚163a,其截面特性如下：错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。错误!未找错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。到引用源。错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。2. 3次梁截面的验算由于次梁选用的是工字型钢，可不需对次梁进行局部稳定性验算，又考虑到楼板对次梁的侧向约束，次梁的整体稳定性也不需要验算。所以，对次梁只需进行强度和刚度验算即可，具体计算如
9、下：3. 3.1次梁的强度验算（采用荷载设计值）（1）次梁的抗弯强度验算Ma652.1XIO6,m-x=208.1N/mm3.2次梁的刚度验算（采用荷载标准值、考虑次梁自重）/=21SNmm2拄忆1SX29843IO（1）次梁发生的最大挠度为：1/所以，次梁满足抗弯强度要求。（2）次梁的抗剪强度验算=125Nm所以，次梁满足抗剪强度要求。1max384E/=22.0mmSQkI45X(29.4+193+12136X9.8/1000)900043842.06IO5X94004XIO4（2）次梁的容许挠度为:r_I900022.0mm11250250所以，次梁满足刚度要求。综上所述，次梁采用热轧普
10、通工字型刚163a满足设计要求。三、框架主梁K1-I截面设计3.1主梁荷载计算及内力组合在设计过程中，只考虑次梁传递给主梁的力，又因次梁的荷载分为恒载和活载，所以需要考虑次梁活载的最不利位置。设计过程中选取中间的框架主梁做分析计算，由于次梁简化成简支梁，各个部分所传递的荷载相同，所以中间框架主梁同时受两个次梁传递的荷载。具体简化得到的主梁力学模型如下：由于主梁的截面尺寸还没确定，所以设计截面时先不计主梁的自重荷载，在验算时再计入主梁的自重。3.1.1 荷载的计算（1）主梁所受集中恒载的设计值为:.v9G=1.2X(193+93X12136/1000)X-2=2213KN2（2）主梁所受集中活载
11、的设计值为:受力图370.40弯矩图剪力图根据上面的弯矩与剪力图，可以得出最不利荷载可能发生在下图中标字母或者数字的截面:错误！未找到引用源。右110.7185.227.7185.2213.00323.7错误！未找到引用源。左110.7185.227.7185.2213.00323.7错误！未找到引用源。右-110.7-185.227.7-185.2-157.40-295.9错误！未找到引用源。左-110.7-185.227.7-185.2-157.40-295.9错误！未找到引用源。右110.7185.2-9.346.937.6138.9295.9错误！未找到引用源。110.7185.2-9
12、.346.937.6138.9295.9左错误！未找到引用源。右-110.7-185.2-9.346.937.6-231.5-342.2-110.7-185.2-9.346.937.6-231.5-342.2所以，由上表得出，错误!未找到引用源。，错误!未找到引用源。3. 2主梁截面的选取根据钢结构设计规范，假设钢板的厚度小于16mm,则Q235钢的抗弯强度设计值错误!未找到引用源。所以可计算的截面的抵抗矩为：Ma751.1X1O6c.Wm=33271X106mm2.2腹板厚度错误!未找到引用源。=332Z1CmSBMywf1052IS3. 2.1腹板高度错误!未找到引用源。（1）截面的最小高
13、度错误!未找到引用源。假设主梁的容许挠度值错误!未找到引用源。为了保证正常使用时梁的挠度不超过规范值，查找钢结构规范得：56Omm=56C1n（2）梁的经验高度错误!未找到引用源。和腹板高度错误!未找到引用源。为了满足经济要求，使得用钢量最小，按经验公式计算得：h.=7-30=7V3327.1-30=74.5an参照以上数据，并考虑适当增大梁高以增加梁的刚度,取梁的腹板高度错误!未找到引用源。4. 3.1主梁的强度验算(1)主梁截面的实际尺寸计算主梁的截面面积为：A=7S010280X182=17580mm2主梁的截面惯性矩为：10750s280X183,1=+2280183842X2=1838191140mmm1212主梁的截面弹性模量为：1838191140393=4677331mm3(2)主梁自重估算和内力计算主梁的自重标准值为：g1t=17580X7850X12X9.8IoT=1KN/ra主梁在自重作用下的受力图和内力图如下：(3)受力图YT7777弯矩图J411XkUu1PX2xU3XMJ44.704.704.70剪力图综上所述,主梁截面的最大弯矩值错误!未找到引用源。，最大的剪力伍错误!未找到引用源。（3）主梁的抗弯强度验算Mmas762.4X10*.,rm-=1S5J2Nmmzf=215Nmm4mty.W_U)5X4677331,所以，主梁满足抗弯强度要求。（
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