钢结构基本原理课程设计
钢框架主、次梁设计
一、设计资料及说明
工程名称：某多层图书馆二楼框架书库
工程资料：结构采用横向框架承重，楼面活荷载标准值8kNmm2，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。框架平面布置图和柱截面图如图1和图2。
D45004500KL-19000LL-1CL-1KL-1LL-1CL-1KL-1LL-1CL-1KL-1LL-1CL-1KL-150030C450090004500KL-1LL-1CL-1KL-1LL-1CL-1KL-1LL-1CL-1KL-1LL-1CL-1KL-145004500KL-19000CL-1KL-1CL-1KL-1CL-1KL-1CL-1KL-130A1LL-19000LL-19000LL-19000LL-1900023图1 结构平面布置图45图2 框架柱截面图 工程要求：（1）设计次梁截面CL-1。 （2）设计框架主梁截面KL-1。 （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(1#图纸一张)，KL-1钢材用量表，设计说明。
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540BLL-1LL-1LL-1LL-1
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（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。
说明：由于每行的钢架布置相同，均可以按照间距为9m的平面钢架计算。次梁按照铰接结点计算，主梁按照连续梁计算。其计算简化示意图如下：
（1）次梁计算简图（2）横向框架计算简图
在简化计算的情况下，次梁在除边缘以外的中间各处受力相当，且比边缘大。所以只选取纵（B）与（C）之间的次梁计算即可。次梁计算单元如下图：
C4.0mLL-1CL-1LL-1CL-1LL-1CL-1LL-1CL-1KL-1KL-1KL-1计算单元BLL-1LL-1LL-1LL-1KL-1
选择次梁材质为Q235钢，采用型钢。主梁材质为Q345钢，采用焊接组合工字形。
二、次梁设计
1、设计荷载 a.荷载标准值
楼面板传恒载?25?0.15?4.5?16.875kN/m楼面传递活载?8?4.5?36kN/m
b.荷载设计值
q?1.2q恒?1.4q活?70.65kN/m
c.最大弯矩与剪力设计值
次梁架于主梁上，相当于简支结构，计算简图如下图4：
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次梁计算简图4 11Mmax?ql2??70.65?92?715.331kN?m
8811Vmax?ql??70.65?9?317.925kN
222.确定次梁的截面尺寸
由于设计初钢梁自重未知（考虑安全因素），故取： M=1.02Mmax?1.02?715.331?729.638kN?m次梁所需的截面抵抗矩： Wx?M计/fd?729.638/215?3.394?106mm3次梁选用工字型截面，则：
（1） 确定腹板尺寸
梁的经济高度：he?7W?30?0取：h?760mm 腹板厚度：tw?13x75mm1.9he3.5?7.835mm
取：tw?12mm若翼缘的厚度取：t?20mm则 hw?h?2t?720mm（2） 确定翼缘尺寸：
每个翼缘所需的截面面积：Af? 翼缘板的宽度：bf?Wxtwh??2945.789mm2h6
Aft?147.3mm暂取：bf?300mm（3） 次梁截面尺寸特征（如下图）：
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300?7603288?7203Ix???2.0164?109mm41212Ix2.0164?109Wx???5.306?106mm3h/2760/2360Sx?360?12??300?20?370?2997600mm32720?12320?3003Iy??2??90103680mm41212A?2?300?20?12?720?20640mm2iy?IyA?66.07mm?y?l9000??136.22iy66.079000?20?0.793300?7602????yt?4320Ah?235??b??b21?????b?fy?yWx?4.4h?????b?0.69?0.13?2?235432020640?760?136.22?20?? ?0.789????1????0??26136.225.306?10??235?4.4?760????0.7040.282由于?b?0.6，则：?b'?1.07??0.6690.704（4） 确定焊缝尺寸
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ffw?160Nmm/2V,?Vmax?S1?300?2?03?70317kN.9252220000?1.56mm
222mm030003VS111317.9?25?10hf????1.4ffwIx1.4?1602.0164?109
hfmin?1.5thfmax?2tmax?1.5?20?6.71mmmin?24mm故取hf?8mm，钢结构在焊接时焊条采用E43列，焊接方法为手工焊 3.次梁验算
次梁自重标准值（用Q235钢材）：q自?A?g?20640?10?6?7.85?9.8?1.5878kN/m次梁自重设计值：q'?1.2q自?1.905kN/m 次梁（包括自重）所承担的最大弯矩与剪力：11Mmax'?Mmax?ql2?715.331??1.905?92?734.619kN/m88(q?q')l(70.65?1.905)?9'Vmax???326.498kN22（1） 整体稳定性验算
'Mm734.619?106ax??0.963?1' ?b Wxfd0.669?5.306?106?215
故次梁的整体稳定满足要求。（2） 局部稳定性验算
b300235??15?15?15t20fy
hw720235??60?84?84 tw12fy故次梁不会发生局部失稳。（3） 刚度验算
5qkl45?(16.875?36?1.5878)?90004????11.20mm384EIx384?2.06?105?2.0164?109 ????l9000??36???11.20mm250250故满足刚度要求。
（4） 抗弯强度验算
Mmax'734.619?106??138.45N/mm2?fd?215N/mm26 ?xWx1.05?5.306?10
故抗弯强度满足要求。- 5 -