“箱形柱外露刚接”节点计算书.docx

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1、箱形柱外露刚接”节点计算书计算软件：TSZ结构设计系列软件计算时间：2020年02月25日02:18:09一.节点基本资料设计依据：钢结构连接节点设计手册(第二版)节点类型为：箱形柱外露刚接柱截面：BOX-300*12 ,材料：Q345柱与底板全截面采用对接焊缝，焊缝等级为：二级，采用引弧板；底板尺寸：L*B= 500 mmx500 mm ,厚：T= 28 mm锚栓信息：个数：8采用锚栓：双螺母焊板锚栓库_Q345.M24方形锚栓垫板尺寸(mm) ： B*T=70x20底板下混凝土米用C30节点前视图如下：节点下视图如下：44OLO二.荷载信息设计内力：组合工况内力设计值工况 N(kN) Vx

2、(kN) Vy(kN) Mx(kN-m) My(kN-m) 抗震组合工况11080.03.042.0100.06.4是组合工况2365.01.035.091.01.0是组合工况2-720.036.04.0-12.0127.0是组合工况2-430.03.04.05.64.4是=.验算结果一览验算项数值限值结果最大压应力(MPa)11.6最大16.8满足受拉承载力(kN)21.9最大63.5满足底板厚度(mm)28.0最小24.4满足等强全截面1满足板件宽厚比10.2最大14.9满足板件剪应力(MPa)42.8最大180满足焊筵剪应力(MPa)54.7最大200满足焊脚高度(mm)9.00最小7.

3、94满足焊脚局)度(mm)9.00最大16.8满足板件宽厚比10.2最大14.9满足板件剪应力(MPa)35.6最大18()满足焊舞剪应力(MPa)45.4最大200满足焊脚高度(mm)焊脚高度(mm) 基底最大剪力(kN)9.009.005.00最小7.94 最大16.8 最大172满足 满足 满足四.混凝土承载力验算控制工况：组合工况2 , N=(-720) kN ; Mx=(-12) kN-m ； My=127 kN,m ；1按单向公式双向叠加计算1.1 单独X向偏压下计算偏心距：e= 127/720 xl03= 176.3 89 mm底板计算方向长度：Lx=500 mm底板垂直计算方向

4、长度：Bx=500 mm锚栓在计算方向离底板边缘距离：d=5() mmei=Lx/6=500/6=83.3333 mme2=Lx/6+d/3=500/6+50/3= 100 mme e2 ,故：混凝土弹性模量：Ec=30000N/mm2钢材弹性模量：Es=206000N/mm2弹性模量比:n=Es/Ec=206000/30000=6.86666667锚栓的总有效面积：Ae= 1057.51 mm2有一元三次方程的各系数如下：A=1B=3*(e-L/2x)=3x( 176.389-500/2)=(-220.833)C=6*n*Ae/Bx*(e+Lx/2-d)=6x6.867xl 058/500x

5、( 176.4+500/2-50)=3.28e+004D=-C*(Lx-d)=(-32798.084)x(500-50)=(-14759138)解方程式：Ax3+Bx2+Cx+D=0，得底板受压区长度：X=286.32 mmacx=2*N*(e+Lx/2-d)/Bx/x/(Lx-d-x/3)=2x720x(176.389+500/2-50)/500/286.32/(500-50-286.32/3) x 103= IO.678N/mm2锚栓群承受的拉力：Tax=N*(e-L/2+x/3)/(L-d-x/3) =720x(176.389-500/24-286.32/3)/(500-50-286.3

6、2/3) =44.3276 kN单个锚栓承受的最大拉力：Ntax=Tax/3=44.33/3=14.78 kN1.2 单独丫向偏压下计算偏心距：e= 12/720 xlO3=16.667 mm底板计算方向长度：Ly=500 mm底板垂直计算方向长度：By=500 mm锚栓在计算方向离底板边缘距离：d=50 mmei=Ly/6=500/6=83.3333 mme2=Ly/6+d/3=500/6+50/3= 100 mmeel=83.333 ,故ocy=N*( 1 +6*e/Ly)/Ly/By=720x( 1+6X16.6667/500)/500/500 x 103=3.456N/mm2 锚栓群承

7、受的拉力：Tay=O单个锚栓承受的最大拉力：Ntay=O应力合成底板下混凝土压应力：oc=ocx+ocy= 14.134 N/mm2锚栓群承受的总拉力:Ta=Tax+Tay=44.328 kN单个锚栓承受的最大拉力:Nta=Ntax+Ntay=14.776 kN2按双向偏压进行精确计算双向偏压时，底板下混凝土压应力加=11.634 N/mm?双向偏压时,锚栓群承受的总拉力:Ta=44.762 kN双向偏压时，单个锚栓承受的最大拉力:Nta=16.749 kN双向偏压时，底板混凝土应力分布和锚栓拉力如下列图混凝土抗压强度设计值：fc=14.3N/mm2为地震组合工况，取yRE=0.85底板下混凝

8、土最大受压应力：oc=11.634N/mm2底板下混凝土最大受压应力设计值：fc/YRE= 14.3/0.85-16.824N/mm211.6 14.3x1/0.85=16.824 ,满足五.锚栓承载力验算控制工况：组合工况2 , N=365 kN ； Mx=91 kN-m ； My=l kN-m ； 锚栓最大拉力：Nta=21.89 kN（计算方法同混凝土承载力验算） 锚栓的拉力限值为：Nt=63.451kN锚栓承受的最大拉力为：Nta=21.89kN63.451 r满足六.底板验算1混凝土反力作用下截面所围区格分布弯矩计算截面所围区格按四边支承板计算，依中心点取混凝土压应力控制工况：组合工

9、况1 ,最大混凝土压应力：衿3.798 N/mm已抗震调整)长边长度：a3=H-Tf=288 mm短边长度：b3=B-Tw=288 mm分布弯矩：MstrSub=0.048x3.798x288x288 xlO-3=15.123 kN混凝土反力作用下边角区格分布弯矩计算边角区格按两边支承板计算，依自由角点取混凝土压应力控制工况：组合工况2 ,最大混凝土压应力：oc=9.889 N/mm%已抗震调整)Y向加劲肋到底板边缘长度：a=0.5x500-(2-l)x286=107 mmX向加劲肋到底板边缘长度：b=0.5x500-(2-1)x286=107 mm跨度：a2=(1072+1072)O-5=

10、151.321 mm区格不规那么,按等面积等跨度折算悬挑长度：b2=75.337 mm分布弯矩：Mc2=0.05966x9.889x 151.3x151.3 x10 3=13.509 kN混凝土反力作用下X向加劲肋间区格分布弯矩计算X向加劲肋间区格按三边支承板计算，依跨度中点取混凝土压应力控制工况：组合工况2 ,最大混凝土压应力：。尸9.086 N/mm2(已抗震调整) 跨度：a2=286 mm悬挑长度：b2=0.5x(500-300+12)=106 mm分布弯矩： X10 M9.21 kNm混凝土反力作用下Y向加劲助间区格分布弯矩计Y向加劲肋间区格按三边支承板计算，依跨度中点取混凝土压应力控

11、制工况：组合工况1 ,最大混凝土压应力：。户7.775 N/mm已抗震调整) 跨度：a2=286 mm悬挑长度：b2=0.5x(500-300+12)=106 mm分布弯矩：Mc4=0.0393x7.775x286x286 xW3=24.994 kN-m5锚栓拉力作用下角部区格分布弯矩计算角部区格按两边支承板计算控制工况：组合工况2 ,锚栓拉力：Nta=18.607 kN(已抗震调整)锚栓中心到X向加劲肋距离：lai=0.5x500-(2-l)x286-0.5xl4-50=50mm匕以寸应的受力长度：hi=50+minL85-0.5x(500-300) , 50+0.5x24J=35 mm 锚

12、栓中心到Y向加劲肋距离:la2=0.5x500-(2-1)x2861-0.5x14-50=50 mmla2又寸应的受力长度：h2=50+min85-0.5x(500-300) , 50+0.5x24=35 mm 弯矩分布系数：1=50x50/(35x50+50x35)=0.71429分布弯矩：3=13.291 kN6锚栓拉力作用下X向加劲助间区格分布弯矩计算X向加劲肋间区格按三边支承板计算区格内无锚栓或锚栓不受力，取分布弯矩：Ma2=o kN7锚栓拉力作用下Y向加劲肋间区格分布弯矩计算Y向加劲肋间区格按三边支承板计算区格内无锚栓或锚栓不受力,取分布弯矩：Ma3=0 kN8要求的最小底板厚度计算

13、综上,底板各区格最大分布弯矩值为：Mmax=29.21 kN受力要求最小板厚：tmin=(6*Mmax/f)$=(6x29.21/295 x103)(I5=24.374 mm28 ,满足一般要求最小板厚：tn=20 mm28 ,满足柱截面要求最小板厚：tz=12 mm 137.932 kN计算宽度取为上切边到角点距离：br=143.108 mm板件宽厚比：br/tr=143.108/14=10.22214.8558 ,满足扣除切角加劲肋高度：hi-250-20=230 mm板件剪应力：t尸Vr/hr/t尸 137.932x103/(230x14)=42.8359 Mpa180 ,:防足2 X向

14、加劲肋焊维验算焊缝验算控制剪力和控制工况同板件验算,V尸146.045 kN角焊缝有效焊脚高度：he=2x0.7x9=12.6 mm角焊缝计算长度：1w=hr-2*hf=230-2x9=212 mm角焊缝剪应力：Vr/(2*().7*hf*lw)= 146.045/(2x12.6x212)=54.674 MPa20(),:黄足九.Y向加劲助验算加劲肋外伸长度：Lb=85 mm加劲肋间反力区长度：li=min(0.5x286 , 85)=85 mm加劲肋外反力区长度：lo=min0.5x500-286x(2-l) , 85)=85 mm反力区面积：Sr=(85+85)x85xl0-2=i44.5

15、 cm21 Y向加劲肋板件验算控制工况：组合工况1 ,混凝土压应力：0cm=7.933 N/mm1已抗震调整)计算区域混凝土反力：控制工况：组合工况2 ,承当锚栓反力：Fa= 18.607 kN(已抗震调整)板件验算控制剪力：V尸max(Fc , Fa)= 114.626 kN计算宽度取为上切边到角点距离：b尸143.108 mm板件宽厚比：br/tr=143.108/14=10.222 14.8558 ,满足扣除切角加劲肋高度：hr=250-20=230 mm板件剪应力：t尸Vr/hr/t尸 114.626x103/(230x14)=35.5981 Mpa180 ,:黄足2丫向加劲肋焊维验算

16、焊缝验算控制剪力和控制工况同板件验算，VI-121.369 kN角焊缝有效焊脚高度：he=2x0.7x9=12.6 mm角焊缝计算长度：lw=hr-2*hf=230-2x9=212 mm角焊缝剪应力：tw=Vr/(2*0.7*hf*lw)= 121.369/(2x 12.6x212)=45.436 MPa200 ,:黄足十.柱脚抗剪验算控制工况：组合工况2 , N=(-430) kN ； Vx=3 kN ； Vy=4 kN ；锚栓所承受的总拉力为：Ta=0 kN柱脚底板的摩擦力：Vfb=0.4*(-N+Ta)=0.4x(430+0)=172 kN柱脚所承受的剪力：V=(Vx2+Vy2)-5=(32+42)-5=5 kN172 ,满足