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文檔簡(jiǎn)介
1、<p> 專業(yè)班級(jí): </p><p><b> 二〇一二年一月</b></p><p><b> 一、設(shè)計(jì)構(gòu)件</b></p><p> 某多層圖書(shū)館二樓樓面結(jié)構(gòu)布置圖如圖,結(jié)構(gòu)采用橫向框架承重,樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值5(0509)、6(0510),樓面板為150mm厚單向?qū)嵭匿摻罨炷涟?,?/p>
2、載傳力途徑為:樓面板-次梁-主梁-柱-基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)中僅考慮豎向荷載和活載作用??蚣芰喊催B續(xù)梁計(jì)算。</p><p><b> 二、設(shè)計(jì)內(nèi)容要求</b></p><p> ?。?)設(shè)計(jì)次梁截面CL-1。</p><p> (2)設(shè)計(jì)框架主梁截面KL-1。</p><p> ?。?)設(shè)計(jì)框架主梁短梁段與框架柱連接節(jié)點(diǎn),要求
3、采用焊縫連接,短梁段長(zhǎng)度一般為0.9~1.2m。</p><p> ?。?)設(shè)計(jì)框架主梁短梁段與梁體工地拼接節(jié)點(diǎn),要求采用高強(qiáng)螺栓連接。</p><p> ?。?)繪制主梁與柱連接節(jié)點(diǎn)詳圖,短梁段及梁體連接節(jié)點(diǎn)詳圖,短梁段與梁體制作詳圖,KL-1鋼材用量表,設(shè)計(jì)說(shuō)明(1#圖紙一張)。</p><p> ?。?)計(jì)算說(shuō)明書(shū),包括構(gòu)件截面尺寸估算、荷載計(jì)算、內(nèi)力組合、主
4、次梁截面設(shè)計(jì)、主次梁強(qiáng)度、剛度、整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定驗(yàn)算。</p><p><b> 三、設(shè)計(jì)參數(shù)</b></p><p> 混凝土自重: </p><p> 厚度: </p><p> 樓面活荷載的標(biāo)準(zhǔn)值:
5、 </p><p> 鋼材(Q235)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值: </p><p> 鋼材(Q235)抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值: </p><p> 鋼材(Q235)的彈性模量: </p><p> 四、設(shè)計(jì)次梁截面CL-1</p><p><b> 4.1設(shè)計(jì)荷載</b></
6、p><p> 載: 150mm單向鋼筋混凝土樓板 </p><p> 活載: 樓面活載標(biāo)準(zhǔn)值 </p><p> 荷載傳力途徑為:樓面板-次梁-主梁-柱-基礎(chǔ)</p><p><b> 荷載標(biāo)準(zhǔn)值</b></p><p><b> 樓面板傳恒載:
7、</b></p><p><b> 樓面?zhèn)鬟f活載: </b></p><p><b> 荷載設(shè)計(jì)值 </b></p><p> 最大彎矩與剪力設(shè)計(jì)值</p><p> 次梁架于主梁之上,相當(dāng)于簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu),計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖3:</p><p><b
8、> 圖3</b></p><p> 4.2 次梁截面選取</p><p> 假設(shè)次梁厚度小于16mm,有</p><p><b> 截面模量: </b></p><p> 根據(jù)截面模量選取次梁,選用 工字梁 </p><p><b> 查表得其截面特征:&
9、lt;/b></p><p><b> 考慮梁的自重: </b></p><p><b> 最大彎矩:</b></p><p><b> 最大剪力:</b></p><p><b> 4.3強(qiáng)度驗(yàn)算</b></p><p&
10、gt;<b> 1.抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算</b></p><p><b> 滿足要求.</b></p><p><b> 2. 抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算</b></p><p><b> 滿足要求.</b></p><p> 3. 支座處局部壓應(yīng)力驗(yàn)算</p&
11、gt;<p> 支反力為,假定支承長(zhǎng)度為,由上次梁截面常數(shù),,有 </p><p> 集中荷載在腹板計(jì)算高度上分布長(zhǎng)度為: </p><p><b> 局部壓應(yīng)力:</b></p><p><b> 滿足要求。</b></p><p> 4.支座處折算應(yīng)力驗(yàn)算:</p&
12、gt;<p> 可知折算應(yīng)力滿足要求。</p><p><b> 5. 剛度驗(yàn)算</b></p><p> 可知?jiǎng)偠闰?yàn)算滿足要求。</p><p><b> 6.穩(wěn)定性驗(yàn)算</b></p><p> 因?yàn)榛炷涟甯采w在受彎構(gòu)件的受壓翼緣上并與其牢固連接,能阻止受壓翼緣的側(cè)向變
13、形,所以不用驗(yàn)算次梁的整體穩(wěn)定性。</p><p><b> 7.局部穩(wěn)定性</b></p><p> 由于選擇的是工字型鋼,不許驗(yàn)算局部穩(wěn)定。</p><p> 設(shè)計(jì)框架主梁KL-1</p><p><b> 5.1設(shè)計(jì)荷載</b></p><p> 忽略連續(xù)梁對(duì)
14、框架主梁的荷載影響,只考慮次梁傳遞的荷載,主梁受自重恒載、次梁傳遞的集中恒載、次梁傳遞的集中活載,將框架主梁簡(jiǎn)化為三跨連續(xù)梁。</p><p> 主梁計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖:</p><p> 主梁截面尺寸待定,因此先不計(jì)主梁自重荷載。</p><p><b> 集中恒載標(biāo)準(zhǔn)值: </b></p><p><b&
15、gt; 集中活載標(biāo)準(zhǔn)值: </b></p><p><b> 集中恒載設(shè)計(jì)值: </b></p><p> 集中活載設(shè)計(jì)值: </p><p><b> 荷載分析:</b></p><p> 由于此結(jié)構(gòu)具有對(duì)稱性,</p><p> 故僅對(duì)以下六種具
16、有代表性的荷載在形式進(jìn)行分析:</p><p><b> 次梁傳遞集中力恒載</b></p><p><b> 連續(xù)梁受滿布活載</b></p><p><b> 1跨受滿布活載</b></p><p><b> 2跨受滿布活載</b></p
17、><p><b> 1、2跨受滿布活載</b></p><p> 1、3跨受滿布荷載 </p><p> 5.2 荷載組合下的內(nèi)力圖</p><p><b> ①+②:</b></p><p><b> ?、?③</b></p>&
18、lt;p><b> ①+④</b></p><p><b> ?、?⑤</b></p><p><b> ?、?⑥</b></p><p><b> 故由以上圖可知:</b></p><p><b> 最不利彎矩為: </b&g
19、t;</p><p><b> 最不利剪力為: </b></p><p> 5.3 確定主梁的截面尺寸:</p><p> 由于設(shè)計(jì)初鋼梁自重未知(考慮安全因素),故?。?lt;/p><p> 主梁所需的截面抵抗矩:</p><p> 選用工字形截面,則:</p><p&
20、gt;<b> 確定腹板尺寸:</b></p><p><b> 腹板高度:</b></p><p> 主梁最小高度(由最大擾度限值確定)</p><p> 主梁的經(jīng)濟(jì)高度: </p><p> 取腹板高度: </p><p>&
21、lt;b> 由抗剪強(qiáng)度要求 </b></p><p> 由局部穩(wěn)定性與構(gòu)造要求 </p><p> 綜上,取 選用腹板 —</p><p> (2)確定翼緣尺寸:</p><p> 每個(gè)翼緣所需的截面面積</p><p><b> 翼緣板的寬度: </b></
22、p><p><b> 綜合上述?。?</b></p><p> (3)主梁截面尺寸特征:</p><p><b> 慣性矩: </b></p><p> 截面模量: </p><p><b> 面積:</b></p>
23、<p><b> 確定焊縫尺寸</b></p><p><b> , </b></p><p><b> , </b></p><p> 取: 。鋼結(jié)構(gòu)在焊接時(shí)焊條采用E43系列,焊接方法為手工焊。</p><p><b> 3. 主梁驗(yàn)算
24、</b></p><p> 主梁自重標(biāo)準(zhǔn)值:(用Q235鋼材)</p><p> 主梁自重設(shè)計(jì)值: </p><p> 主梁(包括自重)所承擔(dān)的最大的彎矩與最大剪力近似按下式計(jì)算:</p><p> (1) 整體穩(wěn)定驗(yàn)算: </p><p> 將次梁作為主梁的側(cè)向
25、支撐,則</p><p> 故主梁的整體穩(wěn)定不必驗(yàn)算。</p><p> ?。?)局部穩(wěn)定性驗(yàn)算</p><p><b> 翼緣處:</b></p><p><b> 腹板處:</b></p><p> 故次梁不會(huì)發(fā)生局部失穩(wěn)。 </p><
26、;p> (3) 剛度驗(yàn)算 </p><p><b> 故滿足剛度要求。</b></p><p> ?。?)抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算</p><p> 故抗彎強(qiáng)度滿足要求。</p><p> (5)抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算:</p><p> 故主梁的抗剪強(qiáng)度滿足要求。<
27、/p><p><b> 局部壓應(yīng)力</b></p><p> 故局部承壓滿足要求,且不需要設(shè)置支承加勁肋</p><p><b> 折算應(yīng)力:</b></p><p> 翼緣與腹板相接處計(jì)算折算應(yīng)力</p><p> 故折算應(yīng)力滿足要求。</p><
28、p> 六、框架主梁短梁段與框架柱連接節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì):</p><p><b> 6.1 設(shè)計(jì)資料</b></p><p> 受力類(lèi)型:彎矩、剪力(軸力較小忽略不計(jì))</p><p> 荷載數(shù)據(jù):短梁和柱通過(guò)焊縫連接,短梁長(zhǎng)1m。由以上計(jì)算知,梁端最大彎矩和最大剪力分別為: </p><p><b>
29、 焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值:</b></p><p> 主梁為組合工字型截面,材料Q235鋼,焊條為E43型焊條采用角焊縫焊接。 </p><p><b> 6.2設(shè)計(jì)焊縫尺寸</b></p><p> 連接采用沿全周施焊的角焊縫連接,轉(zhuǎn)角處連續(xù)施焊,沒(méi)有起弧和落弧所引起的焊口缺陷,并假定全部剪力由腹板的連接焊縫承擔(dān),不考慮工字形翼緣
30、端部繞轉(zhuǎn)部分焊縫的作用。</p><p><b> 1確定焊腳尺寸</b></p><p> 角焊縫尺寸是根據(jù)板件的厚度確定的,由構(gòu)造要求,</p><p> 最大焊腳尺寸,規(guī)范規(guī)定,</p><p><b> 當(dāng) </b></p><p><b>
31、t為較小板件的厚度</b></p><p> 最小焊腳尺寸,規(guī)范規(guī)定, </p><p><b> t為較厚焊件厚度</b></p><p> 由上,取焊腳尺寸 </p><p> 全部剪力由腹板的連接焊縫承擔(dān) </p><p><b> 滿足條件</b
32、></p><p><b> 2 焊縫截面特征</b></p><p><b> 水平焊縫面積</b></p><p><b> 豎向焊縫面積</b></p><p><b> 焊縫總面積</b></p><p>&l
33、t;b> 焊縫慣性矩</b></p><p> 水平焊縫繞自身軸慣性矩很小,計(jì)算忽略</p><p><b> 3 驗(yàn)算最危險(xiǎn)點(diǎn)</b></p><p><b> 剪力V作用下 </b></p><p> 彎矩作用下 a點(diǎn)應(yīng)力</p><p>&l
34、t;b> b點(diǎn)應(yīng)力</b></p><p> 在彎矩和剪力共同作用下,a,b為最危險(xiǎn)點(diǎn)</p><p><b> a點(diǎn)</b></p><p><b> b點(diǎn) </b></p><p><b> 滿足要求</b></p><p&g
35、t; 七、設(shè)計(jì)框架主梁短梁段與梁體工地拼接節(jié)點(diǎn)(采用高強(qiáng)度螺栓)</p><p> 1. 計(jì)算螺栓連接處的內(nèi)力:</p><p> 取短梁段長(zhǎng)度為1.0m,由計(jì)算得主梁在各種不利荷載組合下的內(nèi)力圖可知,距柱1.0m的短梁處,最大內(nèi)力為:</p><p> 采用精確設(shè)計(jì)的方法,即彎矩由翼緣和腹板共同承擔(dān),剪力僅由腹板承擔(dān),翼緣承擔(dān)的彎矩和腹板承擔(dān)的彎矩,二者
36、按剛度成比例分配:</p><p><b> 梁的毛截面慣性矩:</b></p><p><b> 腹板毛截面慣性矩:</b></p><p><b> 翼緣毛截面慣性矩:</b></p><p> 翼緣所承擔(dān)的彎矩: </p><p&g
37、t; 腹板所承擔(dān)的彎矩: </p><p> 2. 設(shè)計(jì)螺栓連接:</p><p> 采用10.9級(jí)摩擦型高強(qiáng)M22螺栓,起孔徑為23.5mm,連接處的構(gòu)件接觸面的為噴砂處理方法,抗滑移系數(shù):,預(yù)拉力為:</p><p><b> ?。?)翼緣拼接設(shè)計(jì)</b></p><p> 梁?jiǎn)蝹?cè)翼緣連接所需的高強(qiáng)度
38、螺栓數(shù)目</p><p> 單個(gè)高強(qiáng)摩擦型螺栓抗剪承載力設(shè)計(jì)值: </p><p> 螺栓兩排布置,孔徑取23.5mm,翼緣板的凈截面面積為:</p><p> 翼緣板所能承受的軸向力設(shè)計(jì)值為:</p><p><b> 取</b></p><p><b> 單側(cè)6個(gè)高強(qiáng)螺栓。
39、</b></p><p> 翼緣外側(cè)拼接連接板的厚度:</p><p><b> 取</b></p><p> 翼緣外側(cè)板的尺寸為:</p><p> 翼緣內(nèi)側(cè)拼接連接板的寬度和厚度:</p><p><b> 厚度:</b></p>&l
40、t;p><b> 寬度: </b></p><p> 所以,內(nèi)拼接板的尺寸為:</p><p><b> 螺栓強(qiáng)度驗(yàn)算</b></p><p> 上述計(jì)算表明螺栓強(qiáng)度滿足,可不必進(jìn)行驗(yàn)算。</p><p><b> ?。?)腹板拼接設(shè)計(jì)</b></p>
41、;<p> 腹板兩側(cè)連接板的厚度:</p><p> 腹板兩側(cè)連接板的尺寸不妨取為:</p><p> 梁腹板連接所需的高強(qiáng)螺栓數(shù)目:</p><p> 采用10.9級(jí)的M22螺栓:</p><p> 在腹板拼接板每側(cè)布兩列螺栓,每側(cè)用10個(gè)10.9級(jí)M22摩擦型高強(qiáng)螺栓,連接構(gòu)件的接觸面采用噴砂處理。</p&g
42、t;<p><b> ③ 螺栓強(qiáng)度驗(yàn)算</b></p><p> 單個(gè)螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值:</p><p> 剪力 在螺栓群形心處所引起的附加彎矩:</p><p><b> 修正后的彎矩:</b></p><p><b> 螺栓最大應(yīng)力</b>&l
43、t;/p><p> 所以螺栓的連接強(qiáng)度滿足要求。</p><p> 翼緣拼接采用10個(gè)M22螺栓,拼接板尺寸為:</p><p><b> 外拼接板: </b></p><p> 3. 螺栓的凈截面強(qiáng)度驗(yàn)算:</p><p><b> ?。?)翼緣板驗(yàn)算</b></
44、p><p> 翼緣板所受的軸力: </p><p><b> (2)腹板驗(yàn)算</b></p><p> 對(duì)腹板截面??—??比?—?凈截面大,所以只需驗(yàn)算?—?凈截面</p><p><b> 正應(yīng)力:</b></p><p><b> 剪應(yīng)力:</b&
45、gt;</p><p> 翼緣和腹板強(qiáng)度均滿足要求。</p><p><b> 注:</b></p><p><b> 1、規(guī)范</b></p><p> ?。?)中華人民共和國(guó)建設(shè)部. 建筑結(jié)構(gòu)制圖標(biāo)準(zhǔn)(GB/T50105-2001)</p><p> (2)中華人
46、民共和國(guó)建設(shè)部. 房屋建筑制圖統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)(GB/T50001-2001)</p><p> ?。?)中華人民共和國(guó)建設(shè)部. 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(GB5009-2001)</p><p> (4)中華人民共和國(guó)建設(shè)部. 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50017-2003)</p><p> ?。?)中華人民共和國(guó)建設(shè)部. .鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范(GB50205-2001)&
47、lt;/p><p><b> 2、參考書(shū)籍</b></p><p> ?。?)沈祖炎等. 鋼結(jié)構(gòu)基本原理,中國(guó)建筑工業(yè)出版社</p><p> (2)毛德培. 鋼結(jié)構(gòu),中國(guó)鐵道出版社</p><p> ?。?)李和華. 鋼結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)手冊(cè),中國(guó)建筑工業(yè)出版社</p><p> (4)王國(guó)周等
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