钢结构节点计算钢结构节点计算钢结构节点计算.docx
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钢结构节点计算钢结构节点计算钢结构节点计算
“梁梁拼接全螺栓刚接”节点计算书
====================================================================
计算软件:
MTS钢结构设计系列软件MTSToolv3.5.0.0
计算时间:
2012年12月02日16:
53:
51
====================================================================
H1100梁梁拼接全螺栓刚接
一.节点基本资料
节点类型为:
梁梁拼接全螺栓刚接
梁截面:
H-1100*400*20*34,材料:
Q235
左边梁截面:
H-1100*400*20*34,材料:
Q235
腹板螺栓群:
10.9级-M20
螺栓群并列布置:
10行;行间距70mm;2列;列间距70mm;
螺栓群列边距:
50mm,行边距50mm
翼缘螺栓群:
10.9级-M20
螺栓群并列布置:
2行;行间距70mm;4列;列间距70mm;
螺栓群列边距:
45mm,行边距50mm
腹板连接板:
730mm×345mm,厚:
16mm
翼缘上部连接板:
605mm×400mm,厚:
22mm
翼缘下部连接板:
605mm×170mm,厚:
24mm
梁梁腹板间距为:
a=5mm
节点前视图如下:
节点下视图如下:
二.荷载信息
设计内力:
组合工况内力设计值
工况N(kN)Vx(kN)My(kN·m)抗震
组合工况10.0115.4152.3否
组合工况20.0135.4172.3是
三.验算结果一览
验算项数值限值结果
承担剪力(kN)6.77最大126满足
列边距(mm)50最小33满足
列边距(mm)50最大88满足
外排列间距(mm)70最大176满足
中排列间距(mm)70最大352满足
列间距(mm)70最小66满足
行边距(mm)50最小44满足
行边距(mm)50最大88满足
外排行间距(mm)70最大176满足
中排行间距(mm)70最大352满足
行间距(mm)70最小66满足
净截面剪应力比0.0661满足
净截面正应力比0.0001满足
净面积(cm^2)163最小162满足
承担剪力(kN)8.93最大140满足
极限受剪(kN·m)9450最小7670满足
列边距(mm)45最小44满足
列边距(mm)45最大88满足
外排列间距(mm)70最大176满足
中排列间距(mm)70最大352满足
列间距(mm)70最小66满足
行边距(mm)50最小33满足
行边距(mm)50最大88满足
外排行间距(mm)70最大176满足
中排行间距(mm)70最大352满足
行间距(mm)70最小66满足
净截面剪应力比0.0001满足
净截面正应力比0.0211满足
净面积(cm^2)129最小106满足
净抵抗矩(cm^3)13981最小13969满足
抗弯承载力(kN·m)6485.0最小6055.8满足
抗剪承载力(kN)3516.1最小2813.2满足
孔洞削弱率(%)21.71%最大25%满足
四.梁梁腹板螺栓群验算
1螺栓群受力计算
控制工况:
组合工况2,N=0kN;Vx=135.4kN;My=172.3kN·m;
2腹板螺栓群承载力计算
列向剪力:
V=135.4kN
螺栓采用:
10.9级-M20
螺栓群并列布置:
10行;行间距70mm;2列;列间距70mm;
螺栓群列边距:
50mm,行边距50mm
螺栓受剪面个数为2个
连接板材料类型为Q235
螺栓抗剪承载力:
Nvt=Nv=0.9nfμP=0.9×2×0.45×155=125.55kN
计算右上角边缘螺栓承受的力:
Nv=135.4/20=6.77kN
Nh=0kN
螺栓群对中心的坐标平方和:
S=∑x2+∑y2=833000mm2
Nmx=0kN
Nmy=0kN
N=[(|Nmx|+|Nh|)2+(|Nmy|+|Nv|)2]0.5=[(0+0)2+(0+6.77)2]0.5=6.77kN≤125.55,满足
3腹板螺栓群构造检查
列边距为50,最小限值为33,满足!
列边距为50,最大限值为88,满足!
外排列间距为70,最大限值为176,满足!
中排列间距为70,最大限值为352,满足!
列间距为70,最小限值为66,满足!
行边距为50,最小限值为44,满足!
行边距为50,最大限值为88,满足!
外排行间距为70,最大限值为176,满足!
中排行间距为70,最大限值为352,满足!
行间距为70,最小限值为66,满足!
五.腹板连接板计算
1腹板连接板受力计算
控制工况:
同腹板螺栓群(内力计算参上)
连接板剪力:
Vl=135.4kN
采用一样的两块连接板
连接板截面宽度为:
Bl=730mm
连接板截面厚度为:
Tl=16mm
连接板材料抗剪强度为:
fv=125N/mm2
连接板材料抗拉强度为:
f=215N/mm2
连接板全面积:
A=Bl*Tl*2=730×16×2×10-2=233.6cm2
开洞总面积:
A0=10×22×16×2×10-2=70.4cm2
连接板净面积:
An=A-A0=233.6-70.4=163.2cm2
连接板净截面剪应力计算:
τ=Vl×103/An=135.4/163.2×10=8.297N/mm2≤125,满足!
连接板截面正应力计算:
按《钢结构设计规范》5.1.1-2公式计算:
σ=(1-0.5n1/n)N/An=(1-0.5×10/20)×0/163.2×10=0N/mm2,≤215,满足!
按《钢结构设计规范》5.1.1-3公式计算:
σ=N/A=0/23360×10=0N/mm2,≤215,满足!
2腹板连接板刚度计算
腹板的净面积为:
20×(1100-2×34)/100-10×20×22/100=162.4cm2
腹板连接板的净面积为:
(730-10×22)×16×2/100=163.2cm2≥162.4,满足
六.翼缘螺栓群验算
1翼缘螺栓群受力计算
控制工况:
组合工况1,N=0kN;Vx=115.4kN;My=152.3kN·m;
翼缘螺栓群承担的轴向力:
Ff=|Mf|/(h-tf)/2=71.435kN
2翼缘螺栓群承载力计算
行向轴力:
H=71.435kN
螺栓采用:
10.9级-M20
螺栓群并列布置:
2行;行间距70mm;4列;列间距70mm;
螺栓群列边距:
45mm,行边距50mm
螺栓受剪面个数为2个
连接板材料类型为Q345
螺栓抗剪承载力:
Nvt=Nv=0.9nfμP=0.9×2×0.5×155=139.5kN
轴向连接长度:
l1=(4-1)×70=210mm<15d0=330,取承载力折减系数为ξ=1.0
折减后螺栓抗剪承载力:
Nvt=139.5×1=139.5kN
计算右上角边缘螺栓承受的力:
Nv=0kN
Nh=71.435/8=8.929kN
螺栓群对中心的坐标平方和:
S=∑x2+∑y2=58800mm2
Nmx=0kN
Nmy=0kN
N=[(|Nmx|+|Nh|)2+(|Nmy|+|Nv|)2]0.5=[(0+8.929)2+(0+0)2]0.5=8.929kN≤139.5,满足
3翼缘螺栓群极限承载力验算
翼缘受拉承载力:
1.2Affay=1.2×2×400×34×235×10-3=7670.4kN
螺栓群螺栓个数:
n=4×2×4=32个
单个螺栓极限受剪承载力:
Nvu=0.58nfAefu=0.58×2×244.794×1.04=295.319kN
单个螺栓对应的板件极限受剪承载力:
Ncu=∑tdfcu=34×20×1.5×375×10-3=382.5kN
螺栓群极限受剪承载力:
min(nNvu,nNcu)=9450.222kN≥7670.4,满足
4翼缘螺栓群构造检查
列边距为45,最小限值为44,满足!
列边距为45,最大限值为88,满足!
外排列间距为70,最大限值为176,满足!
中排列间距为70,最大限值为352,满足!
列间距为70,最小限值为66,满足!
行边距为50,最小限值为33,满足!
行边距为50,最大限值为88,满足!
外排行间距为70,最大限值为176,满足!
中排行间距为70,最大限值为352,满足!
行间距为70,最小限值为66,满足!
七.翼缘连接板计算
1翼缘连接板受力计算
控制工况:
组合工况2,N=0kN;Vx=135.4kN;My=172.3kN·m;
翼缘连接板承担的轴向力:
Ff=|Mf|/(h-tf)/2=80.816kN
2翼缘连接板承载力计算
连接板轴力:
Nl=80.816kN
采用两种不同的连接板
连接板1截面宽度为:
Bl1=170mm
连接板1截面厚度为:
Tl1=24mm
连接板1有2块
连接板2截面宽度为:
Bl2=400mm
连接板2截面厚度为:
Tl2=22mm
连接板材料抗剪强度为:
fv=170N/mm2
连接板材料抗拉强度为:
f=295N/mm2
连接板全面积:
A=Bl1*Tl1*2+Bl2*Tl2=(170×24×2+400×22)×10-2=169.6cm2
开洞总面积:
A0=2×22×(24+22)×2×10-2=40.48cm2
连接板净面积:
An=A-A0=169.6-40.48=129.12cm2
连接板净截面剪应力:
τ=0N/mm2≤170,满足!
连接板截面正应力计算:
按《钢结构设计规范》5.1.1-2公式计算:
σ=(1-0.5n1/n)N/An=(1-0.5×2/8)×80.816/129.12×10=5.477N/mm2,≤295,满足!
按《钢结构设计规范》5.1.1-3公式计算:
σ=N/A=80.816/16960×10=4.765N/mm2,≤295,满足!
3翼缘连接板刚度计算
单侧翼缘的净面积为:
400×34/100-2×2×22×34/100=106.08cm2
单侧翼缘连接板的净面积为:
(400-2×2×22)×22/100+(170-2×22)×24×2/100=129.12cm2≥106.08,满足
4拼接连接板刚度验算
梁的毛截面惯性矩:
Ib0=956168.235cm4
翼缘上的螺栓孔的惯性矩:
Ibbf=2×2×2×[22×343/12+22×34×(1100/2-34/2)2]×10-4=170056.503cm4
腹板上的螺栓孔的惯性矩:
Ibbw=10×20×223/12×10-4+20×22×(3152+2452+1752+1052+352+352+1052+1752+2452+3152)×10-4=17804.747cm4
梁的净惯性矩:
Ib=956168.235-170056.503-17804.747=768306.985cm4
梁的净截面抵抗矩:
Wb=768306.985/1100×2×10=13969.218cm3
翼缘上部连接板的毛惯性矩:
Ipf1=2×[400×223/12+400×22×(1100/2+22/2)2]×10-4=553979.947cm4
翼缘上部连接板上的螺栓孔的惯性矩:
Ipfb1=2×2×2×[22×223/12+22×22×(1100/2+22/2)2]×10-4=121875.588cm4
翼缘下部连接板的毛惯性矩:
Ipf2=2×2×[170×243/12+170×24×(1100/2-24/2-34)2]×10-4=414632.448cm4
翼缘下部连接板上的螺栓孔的惯性矩:
Ipfb2=2×2×2×[22×243/12+22×24×(1100/2-24/2)2]×10-4=122281.421cm4
腹板连接板的毛惯性矩:
Ipw=2×16×7303/12×10-4=103737.867cm4
腹板连接板上的螺栓孔的惯性矩:
Ipbw=2×10×16×223/12×10-4+2×16×22×(3152+2452+1752+1052+352+352+1052+1752+2452+3152)×10-4=28487.595cm4
连接板的净惯性矩:
Ip=553979.947+414632.448+103737.867-121875.588
-122281.421-28487.595=799705.658cm4
连接板的净截面抵抗矩:
Wp=799705.658/(1100/2+22)×10=13980.868cm3≥13969.218,满足
八.梁梁节点抗震验算
1抗弯最大承载力验算
梁全塑性受弯承载力:
Mbp=[400×34×(1100-34)+0.25×(1100-2×34)2×20]×235×10-6=4658.339kN·m
翼缘上部连接板的净面积为:
(400-2×2×22)×22=6864mm2
翼缘下部连接板的净面积为:
(170-2×22)×24×2=6048mm2
翼缘连接板净截面抗拉最大承载力的相应弯矩:
Mu1=[6864×470×(1100+22)+6048×470×(1100-2×34-24)]×10-6=6484.962kN·m
翼缘螺栓群抗剪最大承载力的相应弯矩:
螺栓极限受剪承载力:
Nvu=0.58nfAefu=0.58×2×244.794×1.04=295.319kN
板件极限承压力:
Ncu=∑tdfcu=34×20×1.5×470×10-3=479.4kN
螺栓连接的极限受剪承载力:
Nvcu=min(Nvu,Ncu)=295.319kN
Mu2=2×8×295.319×(1100-34)×10-3=10073.937kN·m
最大抗弯承载力:
Mu=min(Mu1,Mu2)=6484.962kN·m
1.3*Mbp=6055.841≤Mu=6484.962,满足!
2抗剪最大承载力验算
梁全塑性抗剪承载力:
Vbp=0.58×1032×20×235/1000=2813.232kN
腹板的净面积为:
20×(1100-2×34)×10-2-10×20×10-2×22=16240cm2
梁腹板净截面的抗剪最大承载力:
Vu1=16240×375/30.5×10-3=3516.063kN
腹板连接板的净面积为:
(730-10×22)×16×2×10-2=16320cm2
连接板净截面的抗剪最大承载力:
Vu2=16320×375/30.5×10-3=3533.384kN
腹板螺栓群的抗剪最大承载力:
螺栓极限受剪承载力:
Nvu=0.58nfAefu=0.58×2×244.794×1.04=295.319kN
板件极限承压力:
Ncu=∑tdfcu=20×20×1.5×470×10-3=282kN
螺栓连接的极限受剪承载力:
Nvcu=min(Nvu,Ncu)=282kN
Vu3=20×282=5640kN
节点的最大抗剪承载力:
Vu=min(Vu1,Vu2,Vu3)=3516.063kN
Vbp=2813.232≤Vu=3516.063,满足!
3螺栓孔对梁截面的削弱率验算
梁的毛截面面积:
A=478.4cm2
螺栓孔的削弱面积:
Ab=(2×2×2×34×22+10×20×22)/100=103.84cm2
孔洞削弱率为:
Ab/A*100%=103.84/478.4×100%=21.706%
21.706%<25%,满足!
H-800*400*14*32梁梁拼接全螺栓刚接
一.节点基本资料
节点类型为:
梁梁拼接全螺栓刚接
梁截面:
H-800*400*14*32,材料:
Q235
左边梁截面:
H-800*400*14*32,材料:
Q235
腹板螺栓群:
10.9级-M20
螺栓群并列布置:
7行;行间距70mm;2列;列间距70mm;
螺栓群列边距:
45mm,行边距45mm
翼缘螺栓群:
10.9级-M20
螺栓群并列布置:
2行;行间距70mm;4列;列间距70mm;
螺栓群列边距:
45mm,行边距50mm
腹板连接板:
510mm×325mm,厚:
12mm
翼缘上部连接板:
605mm×400mm,厚:
20mm
翼缘下部连接板:
605mm×170mm,厚:
24mm
梁梁腹板间距为:
a=5mm
节点前视图如下:
节点下视图如下:
二.荷载信息
设计内力:
组合工况内力设计值
工况N(kN)Vx(kN)My(kN·m)抗震
组合工况10.0115.4152.3否
组合工况20.0135.4172.3是
三.验算结果一览
验算项数值限值结果
承担剪力(kN)72.8最大126满足
列边距(mm)45最小33满足
列边距(mm)45最大88满足
外排列间距(mm)70最大144满足
中排列间距(mm)70最大288满足
列间距(mm)70最小66满足
行边距(mm)45最小44满足
行边距(mm)45最大88满足
外排行间距(mm)70最大144满足
中排行间距(mm)70最大288满足
行间距(mm)70最小66满足
列边距(mm)45最小33满足
列边距(mm)45最大88满足
外排列间距(mm)70最大144满足
中排列间距(mm)70最大288满足
列间距(mm)70最小66满足
行边距(mm)45最小44满足
行边距(mm)45最大88满足
外排行间距(mm)70最大144满足
中排行间距(mm)70最大288满足
行间距(mm)70最小66满足
净截面剪应力比0.9541满足
净截面正应力比0.0001满足
净面积(cm^2)85.4最小81.5满足
承担剪力(kN)123最大140满足
极限受剪(kN·m)9450最小7219满足
列边距(mm)45最小44满足
列边距(mm)45最大88满足
外排列间距(mm)70最大176满足
中排列间距(mm)70最大352满足
列间距(mm)70最小66满足
行边距(mm)50最小33满足
行边距(mm)50最大88满足
外排行间距(mm)70最大176满足
中排行间距(mm)70最大352满足
行间距(mm)70最小66满足
净截面剪应力比0.0001满足
净截面正应力比0.2711满足
净面积(cm^2)123最小99.8满足
净抵抗矩(cm^3)8867最小8422满足
抗弯承载力(kN·m)4428.8最小3582.4满足
抗剪承载力(kN)1764.1最小1404.4满足
孔洞削弱率(%)21.69%最大25%满足
四.梁梁腹板螺栓群验算
1螺栓群受力计算
控制工况:
梁净截面承载力
梁腹板净截面抗剪承载力:
Vwn=[14×(800-2×32)-max(7×22,0+0)×14]×125=1018.5kN
2腹板螺栓群承载力计算
列向剪力:
V=1018.5kN
螺栓采用:
10.9级-M20
螺栓群并列布置:
7行;行间距70mm;2列;列间距70mm;
螺栓群列边距:
45mm,行边距45mm
螺栓受剪面个数为2个
连接板材料类型为Q235
螺栓抗剪承载力:
Nvt=Nv=0.9nfμP=0.9×2×0.45×155=125.55kN
计算右上角边缘螺栓承受的力:
Nv=1018.5/14=72.75kN
Nh=0kN
螺栓群对中心的坐标平方和:
S=∑x2+∑y2=291550mm2
Nmx=0kN
Nmy=0kN
N=[(|Nmx|+|Nh|)2+(|Nmy|+|Nv|)2]0.5=[(0+0)2+(0+72.75)2]0.5=72.75kN≤125.55,满足
3腹板螺栓群构造检查
列边距为45,最小限值为33,满足!
列边距为45,最大限值为88,满足!
外排列间距为70,最大限值为144,满足!
中排列间距为70,最大限值为288,满足!
列间距为70,最小限值为66,满足!
行边距为45,最小限值为44,满足!
行边距为45,最大限值为88,满足!
外排行间距为70,最大限值为144,满足!
中排行间距为70,最大限值为288,满足!
行间距为70,最小限值为66,满足!
4腹板连接板计算
连接板剪力:
Vl=1018.5kN
采用一样的两块连接板
连接板截面宽度为:
Bl=510mm
连接板截面厚度为:
Tl=12mm
连接板材料抗剪强度为:
fv=125N/mm2
连接板材料抗拉强度为:
f=215N/mm2
连接板全面积:
A=Bl*Tl*2=510×12×2×10-2=122.4cm2
开洞总面积:
A0=7×22×12×2×10-2=36.96cm2
连接板净面积:
An=A-A0=122.4-36.96=85.44cm2
连接板净截面剪应力计算:
τ=Vl×103/An=1018.5/85.44×10=119.206N/mm2≤125,满足!
连接板截面正应力计算:
按《钢结构设计规范》5.1.1-2公式计算:
σ=(1-0.5n1/n)N/An=(1-0.5×7/14)×0/85.44×10=0N/mm2,≤215,满足!
按《钢结构设计规范》5.1.1-3公式计算:
σ=N/A=0/12240×10=0N/mm2,≤215,满足!
5腹板连接板刚度计算
腹板的净面积为:
14×(800-2×32)/100-7×14×22/100=81.48cm2
腹板连接板的净面积为:
(510-7×22)×12×2/100=85.44cm2≥81.48,满足
五.翼缘螺栓群验算
1翼缘螺栓群受力计算
控制工况:
梁净截面抗弯承载力
梁净截面抗弯承载力计算
翼缘螺栓:
Ifb=[4×2×22×323/12+4×2×22×
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