中南大学 钢结构课程设计

中南大学土木工程学院土木工程专业（本科）

《钢结构基本原理》课程设计任务书

题目：钢框架主次梁设计

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目录

一、设计条件 (3)

二、设计要求和内容 (3)

三、设计次梁截面CL-1 (4)

3.1次梁荷载设计 (4)

3.2次梁内力计算 (5)

3.3次梁截面设计 (6)

3.4次梁验算 (6)

四、框架主梁内力组合计算及截面设计 (7)

4.1主梁荷载计算 (7)

4.2主梁截面设计 (10)

4.3主梁截面验算 (11)

五、设计框架柱 (15)

5.1 确定框架柱所承受的荷载 (15)

5.2 框架柱截面初选 (15)

5.3 框架柱截面验算 (16)

六、设计框架主梁短梁段与框架柱连接节点 (17)

6.1 设计资料及示意说明 (17)

6.2 选定焊缝尺寸 (17)

6.3 焊缝强度验算 (18)

七、设计框架主梁短梁段与梁体工地拼接节点 (19)

7.1 拼接点内力计算 (19)

7.2 梁翼缘板拼接设计 (20)

7.3 腹板拼接设计 (22)

7.4 净截面强度计算 (24)

八、次梁与主梁工地拼接节点设计 (26)

8.1 设计说明 (26)

8.2 连接计算 (26)

8.3 加劲肋与主梁的角焊缝设计计算 (27)

九、心得体会 (28)

十、参考文献 (28)

一、设计条件

某多层图书馆二楼书库楼面结构布置图如图，结构采用横向框架承重，楼面活荷载标准值4.0 kN/mm 2，其中竖向梁跨度取值为12m 。楼面板为100mm 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，层高3.5m 。

二、设计要求和内容

（1）设计次梁截面CL-1（热轧H 型钢）。 （2）设计框架主梁截面KL-1（焊接工字钢）。

（3）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 。

（4）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。 （5）设高计次梁与主梁工地拼接节点，要求采用强螺栓连接。

（6）绘制主梁与柱连接节点详图，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(2#图纸一张)，KL-1钢材用量表，设计说明等。

（7）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。

6000B

LL-16000

K L -1

12000

CL-1

LL-1LL-13

LL-1K L -1

CL-1

K L -1

9000

图1 结构平面布置图

CL-1

6000K L -1

C

LL-1CL-1

LL-1CL-1

K L -1

12000

LL-1K L -1

LL-1K L -1

9000

2

12000

LL-19000

LL-160005

D

CL-1

LL-1

CL-1

K L -1

LL-1K L -1

1LL-16000K L -1

9000

CL-1

6000LL-1LL-14LL-1

K L -1

A

CL-1

K L -1

CL-1

K L -1

CL-1

K L -1

CL-1

K L -1

提示：

（1）取其中一榀框架进行计算，如轴线3，计算中要考虑活荷载的不利布置。

（2）框架梁与柱为固结，次梁与框架梁之间为铰接。

（3）绘图注意事项

1、平面布置图。

2、主梁施工详图.主要绘制主梁的正面图、平面图以及必要的侧面图和剖面图，特殊零件的大样图。

比例尺：轴线方向：1:20~1:30 ，以免图幅太大；杆件截面、节点详图1:10~1:15，或更大（原则清楚表达节点的细部制造要求）。

3、要全部注明的各零件（杆件和板件）的定位尺寸，孔洞的位置，以及对工厂加工和工地施工的所有要求。

定位尺寸主要为主、次梁的轴线位置；螺栓孔位置要满足型钢线距表和螺栓容许的排列距离要求；对加工及工地施工的其他要求包括零件切刨、孔洞直径和焊缝尺寸等；焊缝要区分工厂焊缝和工地焊缝，以及适应运输单元的划分和拼装。

4、施工图中应注明各零件的型号和尺寸，对各零件进行详细编号，并附有材料表。型钢要注明型号和长度。钢板要注明宽、长和厚度。零件按主次、上下、左右一定顺序逐一编号。编号与原则：完全相同的零件给予相同的零件数字编号，否则给予不同的编号。

5、说明：包括钢材的标号、焊条型号、焊接方法和质量要求。图中未注明的焊缝和螺孔尺寸以及油漆、运输和加工要求等图中未表现的其它内容。

三、设计次梁截面CL-1

3.1次梁荷载设计

由于次梁与框架梁之间可以视为铰接，为了简化计算，可以将次梁两侧的楼面荷载及楼面板自重加入计算，荷载如下：

1>楼面板为100mm厚单向实心钢筋混凝土板。

楼面活载标准值：q k=4.0×6=24 kN/m

2>根据楼板材料可知

楼面板永久荷载标准值：g k=25×0.1×6=15kN/m

3>荷载设计值：q d=1.4×24=33.6kN/m

g d=1.2×15=18kN/m