“箱形柱外露剛接”節(jié)點(diǎn)計(jì)算書(shū)

“箱形柱外露剛接”節(jié)點(diǎn)計(jì)算書(shū)====================================================================計(jì)算軟件： TSZ結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系列軟件TS_MTSToolv4.6.0.0計(jì)算時(shí)間： 2020年02月25日02:18:09====================================================================一.節(jié)點(diǎn)基本資料 設(shè)計(jì)依據(jù)：《鋼結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第二版） 節(jié)點(diǎn)類(lèi)型為：箱形柱外露剛接 柱截面：BOX-300*12，材料：Q345 柱與底板全截面采用對(duì)接焊縫，焊縫等級(jí)為：二級(jí)，采用引弧板； 底板尺寸：L*B=500mm×500mm，厚：T=28mm 錨栓信息：個(gè)數(shù)：8 采用錨栓：雙螺母焊板錨栓庫(kù)_Q345-M24 方形錨栓墊板尺寸(mm)：B*T=70×20 底板下混凝土采用C30 節(jié)點(diǎn)前視圖如下： 節(jié)點(diǎn)下視圖如下：二.荷載信息 設(shè)計(jì)內(nèi)力：組合工況內(nèi)力設(shè)計(jì)值工況N(kN)Vx(kN)Vy(kN)Mx(kN·m)My(kN·m)抗震組合工況1-1080.03.042.0100.06.4是組合工況2365.01.035.091.01.0是組合工況2-720.036.04.0-12.0127.0是組合工況2-430.03.04.05.64.4是三.驗(yàn)算結(jié)果一覽驗(yàn)算項(xiàng)數(shù)值限值結(jié)果最大壓應(yīng)力(MPa)11.6最大16.8滿(mǎn)足受拉承載力(kN)21.9最大63.5滿(mǎn)足底板厚度(mm)28.0最小24.4滿(mǎn)足等強(qiáng)全截面1滿(mǎn)足板件寬厚比10.2最大14.9滿(mǎn)足板件剪應(yīng)力(MPa)42.8最大180滿(mǎn)足焊縫剪應(yīng)力(MPa)54.7最大200滿(mǎn)足焊腳高度(mm)9.00最小7.94滿(mǎn)足焊腳高度(mm)9.00最大16.8滿(mǎn)足板件寬厚比10.2最大14.9滿(mǎn)足板件剪應(yīng)力(MPa)35.6最大180滿(mǎn)足焊縫剪應(yīng)力(MPa)45.4最大200滿(mǎn)足焊腳高度(mm)9.00最小7.94滿(mǎn)足焊腳高度(mm)9.00最大16.8滿(mǎn)足基底最大剪力(kN)5.00最大172滿(mǎn)足四.混凝土承載力驗(yàn)算 控制工況：組合工況2，N=(-720)kN；Mx=(-12)kN·m；My=127kN·m；1按單向公式雙向疊加計(jì)算1.1單獨(dú)X向偏壓下計(jì)算 偏心距：e=127/720×103=176.389mm 底板計(jì)算方向長(zhǎng)度：Lx=500mm 底板垂直計(jì)算方向長(zhǎng)度：Bx=500mm 錨栓在計(jì)算方向離底板邊緣距離：d=50mm e1=Lx/6=500/6=83.3333mm e2=Lx/6+d/3=500/6+50/3=100mm e>e2，故： 混凝土彈性模量：Ec=30000N/mm2 鋼材彈性模量：Es=206000N/mm2 彈性模量比：n=Es/Ec=206000/30000=6.86666667 錨栓的總有效面積：Ae=1057.51mm2 有一元三次方程的各系數(shù)如下： A=1 B=3*(e-L/2x)=3×(176.389-500/2)=(-220.833) C=6*n*Ae/Bx*(e+Lx/2-d)=6×6.867×1058/500×(176.4+500/2-50)=3.28e+004 D=-C*(Lx-d)=(-32798.084)×(500-50)=(-14759138) 解方程式：Ax3+Bx2+Cx+D=0，得底板受壓區(qū)長(zhǎng)度：x=286.32mm σcx=2*N*(e+Lx/2-d)/Bx/x/(Lx-d-x/3) =2×720×(176.389+500/2-50)/500/286.32/(500-50-286.32/3)×103 =10.678N/mm2 錨栓群承受的拉力：Tax=N*(e-L/2+x/3)/(L-d-x/3) =720×(176.389-500/2+286.32/3)/(500-50-286.32/3) =44.3276kN 單個(gè)錨栓承受的最大拉力：Ntax=Tax/3=44.33/3=14.78kN1.2單獨(dú)Y向偏壓下計(jì)算 偏心距：e=12/720×103=16.667mm 底板計(jì)算方向長(zhǎng)度：Ly=500mm 底板垂直計(jì)算方向長(zhǎng)度：By=500mm 錨栓在計(jì)算方向離底板邊緣距離：d=50mm e1=Ly/6=500/6=83.3333mm e2=Ly/6+d/3=500/6+50/3=100mm e<e1=83.333，故 σcy=N*(1+6*e/Ly)/Ly/By=720×(1+6×16.6667/500)/500/500×103=3.456N/mm2 錨栓群承受的拉力：Tay=0 單個(gè)錨栓承受的最大拉力：Ntay=01.3應(yīng)力合成 底板下混凝土壓應(yīng)力:σc=σcx+σcy=14.134N/mm2 錨栓群承受的總拉力:Ta=Tax+Tay=44.328kN 單個(gè)錨栓承受的最大拉力:Nta=Ntax+Ntay=14.776kN2按雙向偏壓進(jìn)行精確計(jì)算 雙向偏壓時(shí)，底板下混凝土壓應(yīng)力:σc=11.634N/mm2 雙向偏壓時(shí)，錨栓群承受的總拉力:Ta=44.762kN 雙向偏壓時(shí)，單個(gè)錨栓承受的最大拉力:Nta=16.749kN 雙向偏壓時(shí)，底板混凝土應(yīng)力分布和錨栓拉力如下圖 混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：fc=14.3N/mm2 為地震組合工況，取γRE=0.85 底板下混凝土最大受壓應(yīng)力：σc=11.634N/mm2 底板下混凝土最大受壓應(yīng)力設(shè)計(jì)值：fc/γRE=14.3/0.85=16.824N/mm2 11.6≤14.3×1/0.85=16.824，滿(mǎn)足五.錨栓承載力驗(yàn)算 控制工況：組合工況2，N=365kN；Mx=91kN·m；My=1kN·m； 錨栓最大拉力：Nta=21.89kN(計(jì)算方法同混凝土承載力驗(yàn)算) 錨栓的拉力限值為：Nt=63.451kN 錨栓承受的最大拉力為：Nta=21.89kN≤63.451，滿(mǎn)足六.底板驗(yàn)算1混凝土反力作用下截面所圍區(qū)格分布彎矩計(jì)算 截面所圍區(qū)格按四邊支承板計(jì)算，依中心點(diǎn)取混凝土壓應(yīng)力 控制工況：組合工況1，最大混凝土壓應(yīng)力：σc=3.798N/mm2(已抗震調(diào)整) 長(zhǎng)邊長(zhǎng)度：a3=H-Tf=288mm 短邊長(zhǎng)度：b3=B-Tw=288mm 分布彎矩：MstrSub=0.048×3.798×288×288×10-3=15.123kN2混凝土反力作用下邊角區(qū)格分布彎矩計(jì)算 邊角區(qū)格按兩邊支承板計(jì)算，依自由角點(diǎn)取混凝土壓應(yīng)力 控制工況：組合工況2，最大混凝土壓應(yīng)力：σc=9.889N/mm2(已抗震調(diào)整) Y向加勁肋到底板邊緣長(zhǎng)度：a=0.5×[500-(2-1)×286]=107mm X向加勁肋到底板邊緣長(zhǎng)度：b=0.5×[500-(2-1)×286]=107mm 跨度：a2=(1072+1072)0.5=151.321mm 區(qū)格不規(guī)則，按等面積等跨度折算懸挑長(zhǎng)度：b2=75.337mm 分布彎矩：Mc2=0.05966×9.889×151.3×151.3×10-3=13.509kN3混凝土反力作用下X向加勁肋間區(qū)格分布彎矩計(jì)算 X向加勁肋間區(qū)格按三邊支承板計(jì)算，依跨度中點(diǎn)取混凝土壓應(yīng)力 控制工況：組合工況2，最大混凝土壓應(yīng)力：σc=9.086N/mm2(已抗震調(diào)整) 跨度：a2=286mm 懸挑長(zhǎng)度：b2=0.5×(500-300+12)=106mm 分布彎矩：Mc3=0.0393×9.086×286×286×10-3=29.21kN·m4混凝土反力作用下Y向加勁肋間區(qū)格分布彎矩計(jì)算 Y向加勁肋間區(qū)格按三邊支承板計(jì)算，依跨度中點(diǎn)取混凝土壓應(yīng)力 控制工況：組合工況1，最大混凝土壓應(yīng)力：σc=7.775N/mm2(已抗震調(diào)整) 跨度：a2=286mm 懸挑長(zhǎng)度：b2=0.5×(500-300+12)=106mm 分布彎矩：Mc4=0.0393×7.775×286×286×10-3=24.994kN·m5錨栓拉力作用下角部區(qū)格分布彎矩計(jì)算 角部區(qū)格按兩邊支承板計(jì)算 控制工況：組合工況2，錨栓拉力：Nta=18.607kN(已抗震調(diào)整) 錨栓中心到X向加勁肋距離：la1=0.5×[500-(2-1)×286]-0.5×14-50=50mm la1對(duì)應(yīng)的受力長(zhǎng)度：ll1=50+min[85-0.5×(500-300)，50+0.5×24]=35mm 錨栓中心到Y(jié)向加勁肋距離：la2=0.5×[500-(2-1)×286]-0.5×14-50=50mm la2對(duì)應(yīng)的受力長(zhǎng)度：ll2=50+min[85-0.5×(500-300)，50+0.5×24]=35mm 彎矩分布系數(shù)：ζa1=50×50/(35×50+50×35)=0.71429 分布彎矩：Ma1=Nta*ζa1=18606.75×0.71428571×10-3=13.291kN6錨栓拉力作用下X向加勁肋間區(qū)格分布彎矩計(jì)算 X向加勁肋間區(qū)格按三邊支承板計(jì)算 區(qū)格內(nèi)無(wú)錨栓或錨栓不受力，取分布彎矩：Ma2=0kN7錨栓拉力作用下Y向加勁肋間區(qū)格分布彎矩計(jì)算 Y向加勁肋間區(qū)格按三邊支承板計(jì)算 區(qū)格內(nèi)無(wú)錨栓或錨栓不受力，取分布彎矩：Ma3=0kN8要求的最小底板厚度計(jì)算 綜上，底板各區(qū)格最大分布彎矩值為：Mmax=29.21kN 受力要求最小板厚：tmin=(6*Mmax/f)0.5=(6×29.21/295×103)0.5=24.374mm≤28，滿(mǎn)足 一般要求最小板厚：tn=20mm≤28，滿(mǎn)足 柱截面要求最小板厚：tz=12mm≤28，滿(mǎn)足七.柱對(duì)接焊縫驗(yàn)算 柱截面與底板采用全對(duì)接焊縫，強(qiáng)度滿(mǎn)足要求八.X向加勁肋驗(yàn)算 加勁肋外伸長(zhǎng)度：Lb=85mm 加勁肋間反力區(qū)長(zhǎng)度：li=min(0.5×286，85)=85mm 加勁肋外反力區(qū)長(zhǎng)度：lo=min{0.5×[500-286×(2-1)]，85)=85mm 反力區(qū)面積：Sr=(85+85)×85×10-2=144.5cm21X向加勁肋板件驗(yàn)算 控制工況：組合工況2，混凝土壓應(yīng)力：σcm=9.545N/mm2(已抗震調(diào)整) 計(jì)算區(qū)域混凝土反力：Fc=9.545×144.5/10=137.9kN 控制工況：組合工況2，承擔(dān)錨栓反力：Fa=18.607kN(已抗震調(diào)整) 板件驗(yàn)算控制剪力：Vr=max(Fc，F(xiàn)a)=137.932kN 計(jì)算寬度取為上切邊到角點(diǎn)距離：br=143.108mm 板件寬厚比：br/tr=143.108/14=10.222≤14.8558，滿(mǎn)足 扣除切角加勁肋高度：hr=250-20=230mm 板件剪應(yīng)力：τr=Vr/hr/tr=137.932×103/(230×14)=42.8359Mpa≤180，滿(mǎn)足2X向加勁肋焊縫驗(yàn)算 焊縫驗(yàn)算控制剪力和控制工況同板件驗(yàn)算，Vr=146.045kN 角焊縫有效焊腳高度：he=2×0.7×9=12.6mm 角焊縫計(jì)算長(zhǎng)度：lw=hr-2*hf=230-2×9=212mm 角焊縫剪應(yīng)力：τw=Vr/(2*0.7*hf*lw)=146.045/(2×12.6×212)=54.674MPa≤200，滿(mǎn)足九.Y向加勁肋驗(yàn)算 加勁肋外伸長(zhǎng)度：Lb=85mm 加勁肋間反力區(qū)長(zhǎng)度：li=min(0.5×286，85)=85mm 加勁肋外反力區(qū)長(zhǎng)度：lo=min{0.5×[500-286×(2-1)]，85)=85mm 反力區(qū)面積：Sr=(85+85)×85×10-2=144.5cm21Y向加勁肋板件驗(yàn)算 控制