中南大学钢结构基本原理课程设计(优秀)(Word)

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》课程设计计算书

班级：土木***班

指导老师：***

姓名： ***

学号：**********

20**年**月

目录

第一部分课程设计题目

一、设计规范及参考书籍 (3)

二、设计构件 (3)

三、设计内容要求 (4)

第二部分设计计算过程

一、结构简化 (5)

二、设计次梁CL-1 (5)

三、设计主梁KL-1 (7)

四、设计框架主梁短梁段与框架柱连接节点 (14)

五、设计框架主梁短梁段与梁体工地拼接节点（采用高强螺栓） (16)

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（GB/T50105－2001）

（2）中华人民共和国建设部. 房屋建筑制图统一标准（GB/T50001－2001）（3）中华人民共和国建设部. 建筑结构荷载规范（GB5009－2001）

（4）中华人民共和国建设部. 钢结构设计规范（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，中国建筑工业出版社

（2）毛德培. 钢结构，中国铁道出版社

（3）王国周等. 钢结构－原理与设计，清华大学出版社

（4）罗邦富等. 钢结构设计计算手册（第三册），中国建筑工业出版社

（5）李和华. 钢结构连接节点设计手册，中国建筑工业出版社

二、设计构件

某多层图书馆二楼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0509）、0510），楼面板为150mm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。

（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）绘制主梁与柱连接节点详图，短梁段及梁体连接节点详图，短梁段与梁体制作详图，KL-1钢材用量表，设计说明(1#图纸一张)。

（6）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。

设计计算过程

一、结构简化

1、次梁：

次梁架于主梁之上可简化为简支梁，简图如下：

2、主梁：

忽略连续梁对框架主梁的荷载影响，只考虑次梁传递的荷载，主梁受自重恒载、次梁传递的集中恒载、次梁传递的集中活载，将框架主梁简化为三跨连续梁。简图如下：

二、设计次梁CL-1

1、设计荷载计算

（1）恒载: 150mm单向钢筋混凝土楼板

g c=0.15m×25N/m3=3.75KN/m2

（2）活载: 楼面活载标准值

q ck=6KN/m2

则有恒载标准值： q

k恒

=3.75kN/m2×4.5m=16.875kN/m

活载标准值：q

k活

=6kN/m2×4.5m=27kN/m

荷载设计值：q=1.2q

k恒+1.4q

k活

=58.05KN/m

次梁中：

最大弯矩设计值：M max=1

8ql2=1

8

×58.05×92=587.76KN/m2

最大剪力设计值：V max=1

2ql=1

2

×58.05×9=261.23KN

2、截面选取

若次梁厚度h<16mm,则其截面模量为：

W x=M max

x d

=

587.76

=2603588.04mm3

可根据截面模量选取次梁，选用 Q235热轧轻型工字梁I65，其截面特征为：

I x=101412cm4 W x=3120.4cm3 S x=1809.4cm3I x

S x

=56.05cm

A=152.80cm2 ℎ=650mm b=200mm t=19.2mm r=22.0mm t w=12.0mm r1=9.0mm ρ=119.94kg/m3

考虑梁的自重：

q1=58.05+1.2ρg=58.05+1.2×119.94×9.8×10−3=59.46kN/m

最大弯矩：M max=1

8q1l2=1

8

×59.46×92=602.03kN/m2

最大剪力：V m ax=1

2q1l=1

2

×59.46×9=267.57kN

3、强度验算

（1）抗弯强度验算

σ=

M x

γx W x

=

602.03×106

1.05×3120.4×103

=183.75N/mm2

满足要求. （2）抗剪强度验算

τ=VS x

w x

=

267.57×103

=39.78N/mm2

满足要求.

（3）支座处局部压应力验算

支反力为267.57kN

t=19.2mm r=22.0mm，有ℎy=r+t=19.2+22.0=41.2mm 集中荷载在腹板计算高度上分布长度为：

l z=a+5ℎy=170+5×41.2=376mm

局部压应力：

σc=V

t z l z =267.57×103

12.0×376

=59.30N/mm2

满足要求。

（4）支座处折算应力验算：

√σ2+σc2−σσc+3τ2=√183.752+59.302−183.75×59.30+3×39.782

=176.44N/mm2

可知折算应力满足要求。

（5）刚度验算

w l =

5q k l3

384EI x

=

5×59.30×90003

384×2.06×105×101412×104

=2.69×10−3