梁柱连接计算.docx
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梁柱连接计算
1.梁柱连接计算
1.荷载信息
设计内力:
组合工况内力设计值
VM抗震
组合工况10.0123.0167.1否
组合工况20.0106.8205.0是
2.梁柱对接焊缝验算
1对接焊缝受力计算
控制工况:
组合工况2,N=0kN;Vx=106.84kN;My=204.96kN·m;
2对接焊缝承载力计算
焊缝受力:
N=0kN;Mx=0kN·mMy=204.96kN·m
抗震组合内力,取承载力抗震调整系数γRE=0.9
抗拉强度:
Ft=215N/mm^2
抗压强度:
Fc=215N/mm^2
Wy=1183.23cm^3
σMy=|My|/Wy=204.96/1183.23×1000=173.221N/mm^2≤215/0.9=238.889,满足
3.梁柱腹板螺栓群验算
1螺栓群受力计算
控制工况:
组合工况1,N=0kN;Vx=122.98kN;My=167.05kN·m;
2螺栓群承载力验算
列向剪力:
V=122.98kN
螺栓采用:
10.9级-M20
螺栓群并列布置:
4行;行间距70mm;1列;
螺栓群列边距:
45mm,行边距45mm
螺栓受剪面个数为1个
连接板材料类型为Q235
螺栓抗剪承载力:
Nvt=Nv=0.9nfμP=0.9×1×0.45×155=62.775kN
计算右上角边缘螺栓承受的力:
Nv=122.98/4=30.745kN
Nh=0kN
螺栓群对中心的坐标平方和:
S=∑x^2+∑y^2=24500mm^2
Nmx=0kN
Nmy=0kN
N=[(|Nmx|+|Nh|)^2+(|Nmy|+|Nv|)^2]^0.5=[(0+0)^2+(0+30.745)^2]^0.5=30.745kN≤62.775,满足
3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72,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72,满足!
外排行间距为70,最大限值为108,满足!
中排行间距为70,最大限值为216,满足!
行间距为70,最小限值为66,满足!
4.腹板连接板计算
1连接板受力计算
控制工况:
同腹板螺栓群(内力计算参上)
2连接板承载力验算
连接板剪力:
Vl=122.98kN
仅采用一块连接板
连接板截面宽度为:
Bl=300mm
连接板截面厚度为:
Tl=18mm
连接板材料抗剪强度为:
fv=120N/mm^2
连接板材料抗拉强度为:
f=205N/mm^2
连接板全面积:
A=Bl*Tl=300×18×10^-2=54cm^2
开洞总面积:
A0=4×22×18×10^-2=15.84cm^2
连接板净面积:
An=A-A0=54-15.84=38.16cm^2
连接板净截面剪应力计算:
τ=Vl×10^3/An=122.98/38.16×10=32.2275N/mm^2≤120,满足!
连接板截面正应力计算:
σ=(1-0.5n1/n)N/An=(1-0.5×4/4)×0/38.16×10=0N/mm^2≤205,满足!
σ=N/A=0/54×10=0N/mm^2≤205,满足!
5.梁柱角焊缝验算
1角焊缝受力计算
控制工况:
组合工况1,N=0kN;Vx=122.98kN;My=167.05kN·m;
2角焊缝承载力计算
焊缝受力:
N=0kN;V=122.98kN;M=0kN·m
焊脚高度:
hf=6mm;
角焊缝有效焊脚高度:
he=2×0.7×6=8.4mm
双侧焊缝,单根计算长度:
lf=300-2×6=288mm
3焊缝承载力验算
强度设计值:
f=160N/mm^2
A=lf*he=288×8.4×10^-2=24.19cm^2
τ=V/A=123/24.19×10=50.83N/mm^2
综合应力:
σ=τ=50.83N/mm^2≤160,满足
4角焊缝构造检查
最大焊脚高度:
16×1.2=19mm(取整)
6≤19,满足!
最小焊脚高度:
18^0.5×1.5=6mm(取整)
6>=6,满足!
6.梁腹净截面承载力验算
控制工况:
组合工况1,Vx=123kN;
腹板净高:
h0=450-14-14-4×22=334mm
腹板剪应力:
τ=1.2*V/(h0*Tw)=1.2×1.23e+005/(334×9)=49.09≤125,满足
2.
柱脚连接计算
1.节点基本资料
柱截面:
BOX-400*16,材料:
Q235
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=640mm×640mm,厚:
T=38mm
锚栓信息:
个数:
6
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=70×20
底板下混凝土采用C30
2.荷载信息
设计内力:
组合工况内力设计值
NM地震作用
组合工况1-2827.91.7否
组合工况2-377.895.5否
组合工况3-1257.9168.4是
组合工况4-2008.1155.7是
3.混凝土承载力验算
控制工况:
组合工况4,N=(-2008.05)kN;Mx=0kN·m;My=155.72kN·m;
柱脚底板X向单向偏压,弯矩为:
155.72kN·m
偏心距:
e=155.72/2008.05×10^3=77.54787mm
底板计算方向长度:
L=640mm
底板垂直计算方向长度:
B=640mm
锚栓在计算方向离底板边缘距离:
d=50mm
e1=L/6=640/6=106.6667mm
e2=L/6+d/3=640/6+50/3=123.3333mm
e σc=N*(1+6*e/L)/L/B=2008.05×(1+6×77.54787/640)/640/640×10^3=8.466614N/mm^2 锚栓群承受的拉力: Ta=0 单个锚栓承受的最大拉力: Nta=0 混凝土抗压强度设计值: fc=14.3N/mm^2 为地震组合工况,取γRE=0.85 底板下混凝土最大受压应力: σc=8.466614N/mm^2 底板下混凝土最大受压应力设计值: fc/γRE=14.3/0.85=16.82353N/mm^2 8.47≤14.3×1/0.85=16.82353,满足 4.锚栓承载力验算 控制工况: 组合工况2,N=(-377.81)kN;Mx=0kN·m;My=95.46kN·m; 锚栓最大拉力: Nta=9.120736kN(计算方法同混凝土承载力验算) 锚栓的拉力限值为: Nt=63.4506kN 锚栓承受的最大拉力为: Nta=9.120736kN≤63.4506,满足 5.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: 组合工况1,最大混凝土压应力: σc=6.90415N/mm^2 长边长度: a3=H-Tf=384mm 短边长度: b3=B-Tw=384mm 分布弯矩: MstrSub=0.048×6.90415×384×384×10^-3=48.8668kN 2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4,最大混凝土压应力: σc=7.196622N/mm^2(已抗震调整) Y向加劲肋到底板边缘长度: a=0.5×[640-(2-1)×390]=125mm X向加劲肋到底板边缘长度: b=0.5×[640-(2-1)×390]=125mm 跨度: a2=(125^2+125^2)^0.5=176.7767mm 区格不规则,按等面积等跨度折算悬挑长度: b2=88.24693mm 分布弯矩: Mc2=0.059872×7.196622×176.7767×176.7767×10^-3=13.46488kN 3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4,最大混凝土压应力: σc=7.196622N/mm^2(已抗震调整) 跨度: a2=390mm 悬挑长度: b2=0.5×(640-400+16)=128mm 分布弯矩: Mc3=0.03207692×7.196622×390×390×10^-3=35.1116kN·m 4混凝土反力作用下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,依跨度中点取混凝土压应力 控制工况: 组合工况1,最大混凝土压应力: σc=6.90415N/mm^2 跨度: a2=390mm 悬挑长度: b2=0.5×(640-400+16)=128mm 分布弯矩: Mc4=0.03207692×6.90415×390×390×10^-3=33.68466kN·m 5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=9.120736kN 锚栓中心到X向加劲肋距离: la1=0.5×[640-(2-1)×390]-0.5×10-50=70mm la1对应的受力长度: ll1=70+min[105-0.5×(640-400),70+0.5×24]=55mm 锚栓中心到Y向加劲肋距离: la2=0.5×[640-(2-1)×390]-0.5×10-50=70mm la2对应的受力长度: ll2=70+min[105-0.5×(640-400),70+0.5×24]=55mm 弯矩分布系数: ζa1=70×70/(55×70+70×55)=0.6363636 分布弯矩: Ma1=Nta*ζa1=9120.736×0.6363636×10^-3=5.804105kN 6锚栓拉力作用下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 控制工况: 组合工况2,锚栓最大拉力: Nta=9.120736kN 锚栓中心到翼缘边缘距离: la1=0.5×(640-400)-50=70mm la1对应的受力长度之半: ll1=la1=70mm 锚栓中心到X向加劲肋距离: la2=0.5×390-10=185mm la2对应的受力长度: ll2=185+min(105-70,185+0.5×24)=220mm 弯矩分布系数: ζa2=0.5×70×185/(70×185+70×220)=0.2283951 分布弯矩: Ma2=Nta*ζa2=9120.736×0.2283951×10^-3=2.083131kN 7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=0kN 8要求的最小底板厚度计算 综上,底板各区格最大分布弯矩值为: Mmax=48.8668kN 受力要求最小板厚: tmin=(6*Mmax/f)^0.5=(6×48.8668/205×10^3)^0.5=37.81862mm≤38,满足 一般要求最小板厚: tn=20mm≤38,满足 柱截面要求最小板厚: tz=16mm≤38,满足 6.X向加劲肋验算 加劲肋外伸长度: Lb=105mm 加劲肋间反力区长度: li=min(0.5×390,105)=105mm 加劲肋外反力区长度: lo=min{0.5×[640-390×(2-1)],105)=105mm 反力区面积: Sr=(105+105)×105×10^-2=220.5cm^2 1X向加劲肋板件验算 控制工况: 组合工况4,混凝土压应力: σcm=7.196622N/mm^2(已抗震调整) 计算区域混凝土反力: Fc=7.196622×220.5/10=158.6855kN 控制工况: 组合工况2,承担锚栓反力: Fa=13.6811kN 板件验算控制剪力: Vr=max(Fc,Fa)=158.6855kN 计算宽度取为上切边到角点距离: br=126.7166mm 板件宽厚比: br/tr=126.7166/10=12.67166≤14.85583,满足 扣除切角加劲肋高度: hr=270-20=250mm 板件剪应力: τr=Vr/hr/tr=158.6855×10^3/(250×10)=63.4742Mpa≤180,满足 2X向加劲肋焊缝验算 焊缝验算控制剪力和控制工况同板件验算,Vr=168.02kN 角焊缝有效焊脚高度: he=2×0.7×10=14mm 角焊缝计算长度: lw=hr-2*hf=250-2×10=230mm 角焊缝剪应力: τw=Vr/(2*0.7*hf*lw)=168.02/(2×14×230)=52.18011MPa≤200,满足 7.Y向加劲肋验算 加劲肋外伸长度: Lb=105mm 加劲肋间反力区长度: li=min(0.5×390,105)=105mm 加劲肋外反力区长度: lo=min{0.5×[640-390×(2-1)],105)=105mm 反力区面积: Sr=(105+105)×105×10^-2=220.5cm^2 1Y向加劲肋板件验算 控制工况: 组合工况1,混凝土压应力: σcm=6.928279N/mm^2 计算区域混凝土反力: Fc=6.928279×220.5/10=152.7686kN 控制工况: 组合工况2,承担锚栓反力: Fa=9.120736kN 板件验算控制剪力: Vr=max(Fc,Fa)=152.7686kN 计算宽度取为上切边到角点距离: br=126.7166mm 板件宽厚比: br/tr=126.7166/10=12.67166≤14.85583,满足 扣除切角加劲肋高度: hr=270-20=250mm 板件剪应力: τr=Vr/hr/tr=152.7686×10^3/(250×10)=61.10742Mpa≤180,满足 2Y向加劲肋焊缝验算 焊缝验算控制剪力和控制工况同板件验算,Vr=152.7686kN 角焊缝有效焊脚高度: he=2×0.7×10=14mm 角焊缝计算长度: lw=hr-2*hf=250-2×10=230mm 角焊缝剪应力: τw=Vr/(2*0.7*hf*lw)=152.7686/(2×14×230)=47.44365MPa≤200,满足 3.梁拼接计算 梁截面: H-450*200*9*14,材料: Q235 左边梁截面: H-450*200*9*14,材料: Q235 腹板螺栓群: 10.9级-M20 螺栓群并列布置: 4行;行间距70mm;1列; 螺栓群列边距: 45mm,行边距45mm 腹板连接板: 300mm×90mm,厚: 10mm 1.梁梁腹板螺栓群验算 1腹板螺栓群受力计算 控制工况: 梁净截面承载力 梁腹板净截面抗剪承载力: Vwn=[9×(450-2×14)-max(4×22,0+0)×9]×125=375.75kN 梁净截面抗弯承载力计算 翼缘螺栓: Ifb=0cm^4 腹板螺栓: Iwb=[4×9×22^3/12+9×20×2.45e+004]×10^-4=488.3cm^4 翼缘净截面: Ifn=2.662e+004-0=2.662e+004cm^4 梁净截面: In=3.289e+004-0-488.3=3.24e+004cm^4 梁净截面: Wn=3.24e+004/0.5/450×10=1440cm^4 净截面抗弯承载力: Mn=Wn*f=1440×215×10^-3=309.6kN·m 梁翼缘弯矩分担系数: ρf=Ifn/In=0.8217>0.7,翼缘承担全部弯矩 梁腹板分担弯矩: Mwn=0kN·m 2腹板螺栓群承载力计算 列向剪力: V=375.75kN 螺栓采用: 10.9级-M20 螺栓群并列布置: 4行;行间距70mm;1列; 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=375.75/4=93.938kN Nh=0kN 螺栓群对中心的坐标平方和: S=∑x^2+∑y^2=24500mm^2 Nmx=0kN Nmy=0kN N=[(|Nmx|+|Nh|)^2+(|Nmy|+|Nv|)^2]^0.5=[(0+0)^2+(0+93.938)^2]^0.5=93.938kN≤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80,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80,满足! 外排行间距为70,最大限值为120,满足! 中排行间距为70,最大限值为240,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=375.75kN 采用一样的两块连接板 连接板截面宽度为: Bl=300mm 连接板截面厚度为: Tl=10mm 连接板材料抗剪强度为: fv=125N/mm^2 连接板材料抗拉强度为: f=215N/mm^2 连接板全面积: A=Bl*Tl*2=300×10×2×10^-2=60cm^2 开洞总面积: A0=4×22×10×2×10^-2=17.6cm^2 连接板净面积: An=A-A0=60-17.6=42.4cm^2 连接板净截面剪应力计算: τ=Vl×10^3/An=375.75/42.4×10=88.6203N/mm^2≤125,满足! 连接板截面正应力计算: σ=(1-0.5n1/n)N/An=(1-0.5×4/4)×0/42.4×10=0N/mm^2≤215,满足! σ=N/A=0/60×10=0N/mm^2≤215,满足! 2.梁梁翼缘对接焊缝验算 1翼缘对接焊缝受力计算 控制工况: 梁净截面承载力 翼缘承担的净截面弯矩: Mfn=Mn-Mwn=254.394kN·m 2翼缘对接焊缝承载力计算 焊缝受力: N=0kN;Mx=0kN·mMy=254.394kN·m 抗拉强度: Ft=215N/mm^2 抗压强度: Fc=215N/mm^2 轴力N为零,σN=0N/mm^2 弯矩Mx为零,σMx=0N/mm^2 Wy=1183.23cm^3 σMy=|My|/Wy=254.394/1183.23×1000=215N/mm^2 最大拉应力: σt=σN+σMx+σMy=0+0+215=215N/mm^2≤215,满足 最大压应力: σc=σN-σMx-σMy=0-0-215=(-215)N/mm^2≥(-215),满足 4. 主次梁连接计算 1.节点基本资料 梁截面: H-400*150*8*13,材料: Q235 主梁截面: H-500*200*10*16,材料: Q235 腹板螺栓群: 10.9级-M20 螺栓群并列布置: 4行;行间距70mm;1列; 螺栓群列边距: 45mm,行边距45mm 双侧焊缝,单根计算长度: lf=408-2×5=398mm 腹板连接板: 300mm×90mm,厚: 8mm 间距为: a=5mm 2.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; 螺栓群中心对角焊缝偏心: e=5+90/2+200/2=150mm 螺栓群偏心弯矩: M=135.4×150×10^-3=20.31kN·m 2腹板螺栓群承载力计算 列向剪力: V=135.4kN 平面内弯矩: M=20.31kN·m 螺栓采用: 10.9级-M20 螺栓群并列布置: 4行;行间距70mm;1列; 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=135.4/4=33.85kN Nh=0kN 螺栓群对中心的坐标平方和: S=∑x^2+∑y^2=24500mm^2 Nmx=20.31×70×(4-1)/2/24500×10^3=87.043kN Nmy=20.31×70×(1-1)/2/24500×10^3=0kN N=[(|Nmx|+|Nh|)^2+(|Nmy|+|Nv|)^2]^0.5=[(87.043+0)^2+(0+33.85)^2]^0.5=93.393kN≤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64,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64,满足! 外排行间距为70,最大限值为96,满足! 中排行间距为70,最大限值为192,满足! 行间距为70,最小限值为66,满足! 3.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=300mm 连接板截面厚度为: Tl=8mm 连接板材料抗剪强度为: fv=125N/mm^2 连接板材料抗拉强度为: f=215N/mm^2 连接板全面积: A=Bl*Tl*2=300×8×2×10^-2=48cm^2 开洞总面积: A0=4×22×8×2×10^-2=14.08cm^2 连接板净面积: An=A-A0=48-14.08=33.92cm^2 连接板净截面剪应力计算: τ=Vl×10^3/An=135.4/33.92×10=39.9175N/mm^2≤125,满足! 连接板截面正应力计算: σ=(1-0.5n1/n)N/An=(1-0.5×4/4)×0/33.92×10=0N/mm^2≤215,满足! σ=N/A=0/48×10=0N/mm^2≤215,满足! 4.加劲肋角焊缝验算 1加劲肋角焊缝验算受力计算 控制工况同腹板螺栓群,其受力计算参上 2加劲肋角焊缝验算承载力验算 焊缝受力: N=0kN;V=135.4kN;M=20.31kN·m 为地震组合工况,取连接焊缝γRE=0.9 焊脚高度: hf=5mm; 角焊缝有效焊脚高度: he=2×0.7×5=7mm 双侧焊缝,单根计算长度: lf=408-2×5=398mm 3焊缝承载力验算 强度设计值: f=160N/mm^2 A=l
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