钢结构课程设计-二层框架结构设计报告.doc

钢结构课程设计二层框架结构设计报告姓名： 专业：海洋技术专业年级： 2010级 学号：0指导老师： 日期： 2013/1/22 一、设计条件说明：1已知条件：（1）确认的层高为4米，视梁柱为钢结构，所用的钢材材质为Q235-B(E=2.06*1011N/m2)。楼板采用10mm厚钢铺板。面层做法为30mm的细石砂浆+20mm的大理石面层。内部隔墙采用轻钢龙骨隔墙，按照不固定隔墙考虑。（2）荷载取值：办公活荷载：q=2.0kN/m2（依据建筑结构荷载规范4.1.1条）。隔墙活荷载按照4.1.1条注5的规定计算取值。2次梁以上荷载计算：（1）钢材密度7850kg/m3，钢铺板自重标准值即为。qf=7850*9.8*0.01=0.7693kN/m2。细石砂浆重度=25kN/(m3)，大理石材料重度=28kN/(m3)，面层自重标准值为qs=25*0.03+28*0.02=1.31kN/m2。次梁以上恒载荷值qc=qf+qs=2.0793kN/m2。（2）平台上部高按3.3m计算，选用四层12mm纸面石膏板，中填岩棉保温板50mm的轻钢龙骨隔墙，按每延米长墙重13为活荷载附加值，由q=0.543.31/3=0.61kN/m2，故活荷载值为qh=2kN/m2+1kN/m2=3kN/m2。二、设计内容【1】次梁设计（1） 次梁采用不连续梁，次梁间距按2063mm计算。Wnx=Mx/(yx)/f=60.434*1000*1000/1.05/(215*1000)=267.7cm；上层结构的恒荷载标准值=1.925*2.603=3.971kN,活荷载标准值=3.0*2.603=6.189kN,故其标准荷载为q=1.4*6.189+1.2*3.971=13.43kN;跨中最大的弯矩为Mmax=q*L2/8=60.434kNm。若令梁的横截面为工字型，对伽马（y）的取值为1.05。保守选用工字型钢型号为I22b则可查的其参数为：Ix=3570cm4,Wx=3251cm3,Sx=191cm3;自重为y=9.8*36.524=0.358kN/m,其腹板厚度为：tw=7.5mm9.5mm。 （2） 次梁的截面验算：Mmax=18q，l2=181.46.189+1.23.971+0.3241.262=62.184kNma. 弯曲强度此时应该计算加入次梁本身的重量，即得：max=MxxWnx=62.184100010001.053091000=191.660 Nmm2215 Nmm2=（1.4*6.189+1.2*3.971+0.358）/8*62=62.357kNm62.357/1.05/325=183N/m2215N/m2故满足要求b.抗剪强度：在支座处；V=0.5*6*(1.4*6.189+0.358*1.2+3.971*1.2)=41.578kN;剪切力为=41.578*1000*191*1000/3570/10000/9.5=23.416N/mm2125N/mm2c.刚度验算：跨中最大挠度=5/384*（6.189+3.971+0.358）*1000/1000*60004/(2.06*105*3570*104)=23.97mm，容许挠度为=l250=24mm=6000/250=24mm,在允许值的5%内，故其刚度满足要求d. 稳定性验算：根据GB50017稳定性相关的规范：由于有钢板密铺于梁受压翼缘，整体稳定满足。由于选用型钢梁，故局部稳定满足。【2】主梁设计(1)次梁之间间距均取2.063m。次梁传递的恒载荷标准值为Fc=(3.971+0.358)*6=25.974kN; 活荷载标准值=6.189*6=37.134kN; 荷载设计值为F=1.2*25.974+37.134*1.4=83.156kN;，最大弯距在跨中，Mmax=1/2*F*L=0.5*83.156*8.25=343.019kN;所需截面模量:Wx=343.019*106/1.05/215/1000=1519.464。由=l400=8250400=20.625mm，hmin=fl21.251061=215825021.25106120.625=567.6mm，经济高度he=73Wx-300=7(1519.464*1000)(1/3) -300=501.431mm,取腹板高度h0=600mm由Vmax=32F=3283.156=124.734kN; 腹板厚：tw1.2Vh0fv=1.2124366600125=1.99mm1.2*124.734*1000/600/125=1.9959mm经验公式tw=h03.5=6003.5=7.0mm，采用tw=7.0mm。翼缘面积AfWxh0-h0tw6=1514966600-60076=1824.94mm21519464/600-600*7/6=1832.44mm2;取翼缘板板宽b=180mm，板厚t=14mm即主梁腹板用6007，翼缘为218014.(2) 截面验算：AnA=6007+218014=9240mm2;Wx=2*Ix/h=6.01*108/314=1.914*106(mm3)S*=18014307+3007150=1088640mm2，梁的单位长度自重=78509.8924010(-9)=0.711kN/m，取梁的自重分项系数为1.2，加劲肋构造系数为1.2，梁的自重荷载设计值为q=1.21.20.711=1.024kN/m;a. 弯曲强度：max=MmaxxWnx=350.7221061.051.914106=174.514 Nmm2215 Nmm2Mmax=Mmax+18ql2=342.01+181.0248.252 =350.722kNm343.019+0.125*1.024*8.252=175.523kNm; 343.019*106/1.05/1.914/106=170.681N/mm2215N/mm2。故满足弯曲度的要求。b. 抗剪强度：支座处，V+1/2*q*l=124.734+0.5*1.024*8.25=128.96kNmVS*Ixtw=128.5910310886406.011087=33.275 Nmm2125 Nmm2 128.96*1000*1088640/6.01/108/7=33.371N/mm2125N/mm2;故其抗剪强度满足要求；c. 刚度验算：集中荷载标准值:Fc=25.974+37.134=63.108kN;均布荷载值为:1.2*0.711=0.853kN;kwFl3EIx+5384q，l4EIx=12062.904103825032061036.01108+53840.85310310-3825042061036.01108=14.68mm=l400=8250400=20.625mm最大挠度:1/20*63.108*1000*82503/206000/6.01/108+5/384*0.853*82504/206/6.01/1011=14.71mm8250/400=20.625mm故其刚度满足要求；d. 稳定性验算：整体稳定：由自由长度I1=206，受压翼缘板宽180mm，可以得到喇嘛塔=2063/180=11.461622.96mm2，变截面处，I1= 1/1276003+250143072=2.579*108mm2W1=2*I1/h=2.579*108/314=8.213*105mm3;S=50*14*307+300*7*150=5.299*105mm2;截面验算：a. 弯曲强度：应力大小计算为：176.352*106/1.05/8.213/100000=204.498N/mm2215N/mm2;故其满足抗弯强度要求；b. 变截面处折算应力验算：S*1=50*14*307=2.149*105mm2;=V1S*I1tw=127.1821032149002.5791087=15.139 Nmm2，126.142*1000*214900/2.579/7/108=15.015N/mm2;1=1h0h=203.858300314=194.769 Nmm2204.498*300/314=195.380N/mm2,=12+32=194.7692+315.1392=196.526 Nmm22151.1=236.5 Nmm2=（195.3802+3*15.0152）0.5=197.103215;故其强度满足要求；c. 支座处抗剪强度：=126.142*1000*529900/2.579/7/108=37.026N/mm280，应配置横向加劲肋。加劲肋：横向加劲肋间距a满足0.5h0a2h0h0，另外按构造要求需在荷载下配置横向加紧肋，取a=1000mm，由b=2hctw177fy235=3007177=0.4840.85cr=f=215N/mm2,由cr=1-0.59s-0.8fv=1251-0.590.808-0.8=124.41N/mm2c=h0tw2818.9-5ah0fy235=60072818.9+51032600=0.954，c,cr=1-0.79c-0.9f=2151-0.790.954-0.9=205.83N/mm2Iz=a+5hy+2*hr=115+70=185mm;c=82.5081037185=63.71Nmm282.508*1000/7/185=63.71N/mm2;左端2.063m处，=130.783N/mm2; =127*1000/600/7=30N/mm2，局部稳定验算cr2+cr2+cc,cr=130.7832152+30124.412+63.71205.83=0.741，距离左端4.126米处；应力为=174.211N/mm2;切应力为=9.83N/mm2局部稳定验算cr2+cr2+cc,cr=174.2112152+9.83124.412+63.71205.83=0.9711;横向加劲肋成对配置，外伸宽度bsh030+40=60mm，取bs=60mm，厚度tsbs15=4mm，取ts=5.6mm，加劲肋选用605.6热轧扁钢。(6) 支座加劲肋设计支座加劲肋设计采用刨平顶紧，加劲肋截面1305.6mm，支座加劲肋端部刨平顶紧，端面承压应力ce=NAce=1279861305.6=175.8N/mm22858.34Ix=1/12*150(963-803)=4659200mm2;Iy=2/12*8*1503+1/12*80*63=4501440mm2;ix=(Ix/A)0.5=40mm;iy=(Iy/A)0.5=39.535mm;（2）截面验算：刚度：入y=101.2;入x=100;长细比入=150；整体稳定性：0.549入0.555;N/(A)=213N/mm2215N/m2，满足要求；强度不需要校核以满足；局部稳定性：伸出宽厚比：（150-6）/(2*8)=9(10+0.1*101.2)=11.012;满足要求；腹板宽厚比：80/6=13.3(25+0.5*100)=75,满足要求；x=loxix=400095.41=41.92，=0.891， 采用直角角焊缝，按照要求满足强度要求； (2) 柱脚设计：柱传给主梁的力N=N+4800010-678509.8=342.553kN。采用靴梁柱脚，靴梁板厚取20mm，柱脚所采用的锚栓取20mm，锚栓孔直径22mm，底板宽B=a+2t1+2c=220+40+260 =380，取B=400mm，混凝土强度设计值fc=10Nmm2，底板长L=1BNfc+A0=1400342.55310+400=89mm（设锚栓孔面积A0=400mm2，底板伸出部分宽度c=60mm），取板长400mm，作用在底板单位面积上的压力q=NBL-A0=342553160000-400=2.15Nmm2，三边支撑板的弯距：b1a1=195220=0.9，M=qa12=0.1042.152202=10.82kNmm，悬臂板的弯距：M=12q*c*c=0.5*2.15*3600=3.87kNm，底板厚t=17.4mm，采用40mm，柱