钢结构课程设计指导书

1、.目 录1 荷载计算及荷载组合 1.1按楼面构造做法计算列表 11.2荷载组合及内力计算 12.截面尺寸估算 2.1根据刚度确定最小高度 12.2梁截面预估尺寸 23.次梁设计 3.1 次梁CL-1的荷载和内力 33.2 次梁CL-1的设计和验算 44.主框架梁设计4.1主框架梁KL-1的荷载和内力 5 4.2主框架梁KL-1的设计和验算 6 4.3连梁LL-1设计 75.节点设计 5.1 框架主梁与柱连接节点 75.2 框架主梁短段与梁主体工地拼接节点 86.连接节点及KL-1施工图 10 1.荷载计算及荷载组合1.1按楼面构造做法计算列表1。表1.荷载汇集表序号荷载名称标准值(KN/m2)

2、1水磨石楼地面 0.65215mm厚水泥砂浆找平层0.015x20=0.32150mm厚钢筋砼板 0.15x25=3.753铝合金龙骨吊顶 0.10永久荷载标准值总重gk4.804楼面活荷载5.5可变荷载标准值总重pk5.5此处根据任务书填写1.2荷载统计计算对于一般框架结构荷载组合公式为 ： （4）式中2.截面尺寸估算工程设计中有许多钢梁是按强度条件确定截面尺寸的，这些梁都有防止整体失稳的构件与之相连，例如有楼面板的楼面梁。由于跨度较大所以采用焊接组合截面。首先定出梁的高度，它既是用料节省的主要因素，又受到相关要求的制约，包括净空限制和挠度要求。因此需要从下面三个方面考虑：（1）容许最大高度

3、hmax: （2）容许最小高度hmin:量的最小高度根据刚度条件决定，也就是根据挠度确定。（3）经济高度he:最经济的截面高度应该使梁的总用钢量最小。2.1根据刚度确定最小高度根据资料计算荷载是非常重要的步骤本设计题目中的梁假定是以均布荷载作用下的简支梁，所以 （1）当梁强度得到充分利用时， 代入（1） 或 （2）如果采用Q235钢材，得到： （3）2.2梁截面预估尺寸（1）框架梁KL-1：,跨度此处根据任务书填写，取中翼缘H型钢HM600X300X12X20，根据题目选择详见图2所示。截面特性参数：A=192.5cm2; Ix =118000cm4; Iy =9020cm4; g=151kg

4、/m; ix =24.8cm; iy =6.85cm; Wx=4020cm3; Wy=601cm3;Sx=7243cm3; Sy=900cm3; 腹板计算高厚比 H0/Tw=588/12=49 翼缘宽厚比 B/T=300/20=15（2） 次梁CL-1：,跨度此处根据任务书填写，取中翼缘H型钢HM450X300X11X18，详见图3所示。截面特性参数：A=157.4cm2; Ix =56100cm4; Iy =8110cm4; g=124kg/m;ix=18.9cm;iy =7.18cm;Wx=2550cm3;Wy=541cm3;Sx=2804cm3;Sy=810cm3;(3) 连梁LL-1：

5、，跨度此处根据任务书填写，取中翼缘H型钢HM450X300X11X18根据题目选择, 截面特性参数同CL-1。 图2. KL-1截面示意图 图3. CL-1截面示意图3.次梁设计3.1 次梁CL-1的荷载和内力：按照规定支承板的长边与短边之比>2时，可以忽略短边方向传递的荷载。均布荷载标准值 均布荷载组合值 计算见图详见图4所示。图4. CL-1计算简图将每跨作为简支梁计算。按照单跨简支梁计算内力和挠度【2】：跨中弯矩 支座剪力 跨中挠度 3.2 次梁CL-1的设计和验算：1) 抗弯强度验算2) 抗剪强度验算 3) 刚度验算 4) 整体稳定验算：次梁的受压翼缘板的自由长度， 受压翼缘宽度

6、，所以需要验算梁的整体稳定性。 5) 局部稳定验算采用的是热轧H型钢，所以局部稳定满足要求。腹板计算高厚比 H0/Tw=414/11=37.63<170翼缘宽厚比 B/T=300/18=16.67<19 通过上述验算得知，次梁CL-1规格HM450x300x11x18，设计计算满足强度、刚度、整体稳定、局部稳定的各项要求。4.主框架梁设计4.1主框架梁KL-1的荷载和内力：均布荷载标准值 均布荷载组合值 CL-1传来集中荷载标准值 CL-1传来集中荷载组合值 图5. KL-1计算简图按照三跨连续梁计算内力和挠度【2】：跨中最大弯矩 支座最大弯矩 最大剪力 最大挠度 1) 抗弯强度验

7、算2) 抗剪强度验算3) 刚度验算 4) 整体稳定验算：框架主梁的受压翼缘板的自由长度， 受压翼缘宽度，所以需要验算梁的整体稳定性。 5) 局部稳定验算采用的是热轧H型钢，所以局部稳定满足要求。腹板计算高厚比 H0/Tw=560/12=46.67<170翼缘宽厚比 B/T=300/20=15.0<19 通过上述验算得知，框架主梁KL-1规格HM600x300x12x20，设计计算满足强度、刚度、整体稳定、局部稳定的各项要求。4.3连梁LL-1设计：同CL-1。 综上，在竖向荷载作用下各梁的内力和挠度值详见表2。梁编号截面规格HxBxT1xT2最大弯矩（KN.m）最大剪力(KN)最大

8、挠度（mm）CL-1450x300x11x18524.82249.9025.76LL-1450x300x11x18524.82249.9025.76KL-1600x300x12x20699.45/-603.17321.5218.005节点设计5.1 框架主梁与框架柱连接节点此节点采用直角角焊缝连接方式。取框架主梁段长度为1.0m。节点处计算内力：弯矩 竖向压力 水平剪力V=0(因未考虑水平荷载作用，所以节点处不存在水平推力。)钢柱翼缘边处（或框架梁端部）的计算内力：弯矩 竖向压力假定焊缝为周边围焊，转角处连续施焊，没有起落弧所引起的焊口缺陷，并且假定不设支托，即竖向剪力全部有腹板竖向焊缝承受。

9、弯矩由全部焊缝承受。设焊缝厚度hf=10mm。腹板上竖向焊缝有效截面面积为全部焊缝对x轴的惯性矩为 焊缝最边缘处的截面模量为 翼缘和腹板连接处的截面模量为 边缘处最大应力为腹板与翼缘连接处由M和V共同作用，所以：所以，经过计算得知框架主梁与框架柱的节点连接，采用半自动焊的角焊缝连接，焊缝厚度为10mm，并且保证一律满焊。图6. 框架柱与梁连接节点大样图5.2 框架主梁短段与框架梁主体工地拼接节点此节点采用高强度螺栓连接方式。取框架主梁段长度为1.0m。已知计算内力：跨中弯矩支座弯矩支座剪力分析可知KL-1的零弯矩点约位于距离端部2.0m处，所以1.0m短段梁处的弯矩为假定采用高强度摩擦型连接，

10、螺栓M22,10.9级。梁表面经喷砂处理，工地拼接设计如下:1)翼缘板的拼接：螺栓孔径取23.5mm。翼缘板的净截面面积为：翼缘所能承受的轴向力设计值为： 一个高强螺栓抗剪承载力设计值为：需要的螺栓数目为： 个，取8个翼缘拼接板的截面采用：1-8x300x610 2-8x120x6102) 腹板的拼接梁的毛截面惯性矩为 腹板的毛截面惯性矩为 腹板所分担的弯矩为 假定腹板拼接板为2-10x330x530，在腹板拼接缝每侧两列螺栓，共采用12个高强度螺栓，排列如图所示。每个螺栓所承受的竖向剪力为：在弯矩作用下，受力最大螺栓所受水平剪力为：所以，经过计算得知框架主梁短段与框架主梁的拼接节点连接，采用高强度螺