圓鋼管柱外露剛接計(jì)算書

“圓鋼管柱外露剛接”節(jié)點(diǎn)計(jì)算書====================================================================計(jì)算軟件： TSZ結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系列軟件TS-MTS2021Ver6.8.0.0計(jì)算時(shí)間： 2022年02月28日16:09:59====================================================================一.節(jié)點(diǎn)基本資料設(shè)計(jì)依據(jù)：《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010（2016版）《鋼結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第四版）節(jié)點(diǎn)類型為：圓鋼管柱外露剛接柱截面：299×12，材料：Q235柱全截面與底板采用對(duì)接焊縫，焊縫等級(jí)為：二級(jí)，采用引弧板；底板尺寸：L*B=580mm×580mm，厚：T=20mm錨栓信息：個(gè)數(shù)：8采用錨栓：雙螺母彎鉤錨栓庫_Q235-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.內(nèi)力信息設(shè)計(jì)內(nèi)力：組合工況內(nèi)力設(shè)計(jì)值工況Nz(kN)Vx(kN)Vy(kN)Mx(kN·m)My(kN·m)抗震組合工況1-120.0-7.00.13.58.4否三.驗(yàn)算結(jié)果一覽驗(yàn)算項(xiàng)數(shù)值限值結(jié)果底板下混凝土最大壓應(yīng)力(MPa)0.92最大14.3滿足底板厚度(mm)20.0最小20.0滿足板件寬厚比12.6最大18.0滿足板件剪應(yīng)力(MPa)3.36最大125滿足焊縫剪應(yīng)力(MPa)3.84最大160滿足焊腳高度(mm)8.00最小6.00滿足錨栓錨固長度(mm)600最小600滿足最大正應(yīng)力(MPa)45.0最大215滿足y軸剪應(yīng)力(MPa)0.23最大125滿足x軸剪應(yīng)力(MPa)12.6最大125滿足綜合應(yīng)力(MPa)14.9最大160滿足焊腳高度(mm)8.00最小6.00滿足四.底板下混凝土局部承壓驗(yàn)算控制工況：組合工況1，Nz=(-120)kN(受壓)；Mx=3.5kN·m；My=8.4kN·m底板承擔(dān)合彎矩：M=(Mx^2+My^2)^0.5=9.1kN·me2＜e≤e3，按混凝土部分受壓，錨栓不受力，通過積分計(jì)算可得：混凝土最大壓應(yīng)力：σmax=0.92N/mm^2錨栓最大拉力：Nta=0kN混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：fc=14.3N/mm^2底板下混凝土最大受壓應(yīng)力：σc=0.92N/mm^2≤fc=14.3N/mm2，滿足五.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)格按周邊支承圓板計(jì)算，偏安全取區(qū)格最大混凝土壓應(yīng)力控制工況：組合工況1，最大混凝土壓應(yīng)力：σc=0.454N/mm^2圓板半徑：r=149.5mm分布彎矩：Mc1=0.21×0.454×149.5×149.5×10^-3=2.132kN2混凝土反力作用下加勁肋間區(qū)格分布彎矩計(jì)算加勁肋間區(qū)格按三邊支承板計(jì)算，偏安全取區(qū)格最大混凝土壓應(yīng)力控制工況：組合工況1，最大混凝土壓應(yīng)力：σc=0.92N/mm^2跨度取為肋間板弧長：a2=3.142×580/8=227.765mm懸挑長度按弧中點(diǎn)?。篵2=0.5×(580-299)=140.5mm分布彎矩：Mc2=0.077×0.92×227.765×227.765×10^-3=3.676kN3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=3.676kN受力要求最小板厚：tmin=(6*Mmax/f)^0.5=(6×3.676/205×10^3)^0.5=10.372mm≤20mm，滿足一般要求最小板厚：tn=20mm≤20mm，滿足柱截面要求最小板厚：tz=12mm≤20mm，滿足六.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)度滿足要求七.加勁肋驗(yàn)算加勁肋外伸長度：Lb=130mm反力區(qū)分布弧度：ω=min(2×3.142/8，π×130/299)=0.393反力區(qū)面積：Sr=0.5×0.393×(299+130)×130=109.504cm^21加勁肋板件驗(yàn)算控制工況：組合工況1，混凝土壓應(yīng)力：σcm=0.92N/mm^2計(jì)算區(qū)域混凝土反力：Fc=0.92×109.504/10=10.074kN加勁肋不承擔(dān)錨栓拉力，取錨栓反力：Fa=0kN板件驗(yàn)算控制剪力：Vr=max(Fc，F(xiàn)a)=10.074kN計(jì)算寬度取為上切邊到角點(diǎn)距離：br=150.625mm板件寬厚比限值：18×(235/235)0.5=18板件寬厚比：br/tr=150.625/12=12.552≤18，滿足扣除切角加勁肋高度：hr=270-20=250mm板件剪應(yīng)力：τr=Vr/hr/tr=10.074×10^3/(250×12)=3.358Mpa≤125N/mm2，滿足2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=10.074kN角焊縫有效焊腳高度：he=0.7×8=5.6mm角焊縫計(jì)算長度：lw=hr-2*hf=250-2×8=234mm角焊縫剪應(yīng)力：τw=Vr/(2*0.7*hf*lw)=10.074×103/(2×5.6×234)=3.844N/mm2≤160N/mm2，滿足八.錨栓錨固長度驗(yàn)算錨栓錨固長度最小值la_min=25×d=25×24=600mm錨栓錨固長度la=600≥600mm，滿足要求。九.抗剪鍵驗(yàn)算1正應(yīng)力驗(yàn)算控制工況：組合工況1，Nz=(-120)kN(受壓)；Vx=(-7)kN；Vy=0.1kN根據(jù)《高層民用鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》8.6.2第4款，由抗剪鍵承受全部剪力抗剪鍵X向剪力：Vsx=Vx=(-7)kN抗剪鍵Y向剪力：Vsy=Vy=0.1kN抗剪鍵X向彎矩：Msx=Vy×hd=0.1×50×10^-3=0.005kN·m抗剪鍵Y向彎矩：Msy=Vx×hd=(-7)×50×10^-3=(-0.35)kN·m計(jì)算γ：γx=1γy=1驗(yàn)算強(qiáng)度：σ1=0.005/39.7/1×10^3-((-0.35))/7.8/1×10^3=44.998N/mm^2σ2=0.005/39.7/1×10^3+((-0.35))/16.84/1×10^3=(-20.658)N/mm^2σ3=-0.005/39.7/1×10^3-((-0.35))/7.8/1×10^3=44.746N/mm^2σ4=-0.005/39.7/1×10^3+((-0.35))/16.84/1×10^3=(-20.91)N/mm^2σmax=44.998N/mm^2≤215N/mm2，滿足2y軸剪應(yīng)力驗(yàn)算控制工況同正應(yīng)力驗(yàn)算，y軸剪力計(jì)算參上τ=0.1×23.64/0.53/198×10=0.225N/mm^2τ2=0.225N/mm^2≤125N/mm2，滿足3x軸剪應(yīng)力驗(yàn)算控制工況同正應(yīng)力驗(yàn)算，x軸剪力計(jì)算參上τ=(-7)×7.833/1.7/25.6×10=(-12.599)N/mm^2τ3=(-12.599)N/mm^2≤125N/mm2，滿足十.抗剪鍵角焊縫驗(yàn)算焊縫群分布和尺寸如下圖所示：角焊縫焊腳高度：hf=8mm有效高度：he=5.6mm1焊縫群強(qiáng)度驗(yàn)算控制工況：組合工況1，Nz=(-120)kN；Vx=(-7)kN；Vy=0.1kN；Mx=3.5kN·m；My=8.4kN·m；以下計(jì)算將節(jié)點(diǎn)內(nèi)力換算至焊縫群坐標(biāo)系焊縫受力：N=0kN；Vx=7kN；Vy=0.1kN；Mx=0.005kN·m；My=0.35kN·m；未直接承受動(dòng)力荷載，取正面角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值增大系數(shù)βf=1.22抗壓面積：AN=30.565cm^2抗剪面積：Ax=20.317cm^2；Ay=10.248cm^2形心到左下角距離：Cx=24.968mm；Cy=58mm對(duì)形心慣性矩：Ix=350.102cm^4；Iy=77.806cm^4X向剪應(yīng)力：τx=|Vx|/Ax=7×10^3/2031.68=3.445MPaY向剪應(yīng)力：τy=|Vy|/Ay=0.1×10^3/1024.8=0.0976MPa軸力下正應(yīng)力：σN=N/A=0/30.565×10=0MPa取腹翼交點(diǎn)和角點(diǎn)等六個(gè)控制點(diǎn)1點(diǎn)(腹翼負(fù)方向外交點(diǎn))正應(yīng)力：σ1=σN-Mx/Ix*Cy-My/Iy*Cx=0-0.005/350.102×58×100-0.35/77.806×24.968×100=(-11.314)MPa2點(diǎn)(腹翼負(fù)方向內(nèi)交點(diǎn))正應(yīng)力：σ2=σN-Mx/Ix*(Cy-Tf2+2*he-My/Iy*(Cx-Tw-2*he)=0-0.005/350.102×(58-8.5+2×8)×100-0.35/77.806×(24.968-5.3-2×8)×100=(-16.093)MPa3點(diǎn)(翼緣負(fù)方向角點(diǎn))正應(yīng)力：σ3=σN-Mx/Ix*Cy+My/Iy*(B-Cx+2*he)=0-0.005/350.102×58×100+0.35/77.806×(48-24.968+2×8)×100=17.475MPa4點(diǎn)(腹翼正方向內(nèi)交點(diǎn))正應(yīng)力：σ4=σN-Mx/Ix*(H-Cy-Tf)-My/Iy*(Cx-Tw-2*he)=0-0.005/350.102×(100-58-8.5+2×8)×100-0.35/77.806×(24.968-5.3-2×8)×100=(-1.602)MPa5點(diǎn)(腹正負(fù)向外交點(diǎn))正應(yīng)力：σ5=σN+Mx/Ix*(H-Cy+2*he)-My/Iy*Cx=0+0.005/350.102×(100-58+2×8)×100-0.35/77.806×24.968×100=(-11.149)MPa6點(diǎn)(翼緣正方向角點(diǎn))正應(yīng)力：σ5=σN+Mx/Ix*(H-Cy+2*he)+My/Iy*(B-Cx+2*he)=0+0.005/350.102×(100-58+2×8)×100+0.35/77.806×(48-24.968+2×8)×100=17.641MPa1點(diǎn)綜合應(yīng)力：σm1=[(σ1/βf)^2+max(τy^2，τx^2)]^0.5=[((-11.314)/1.22)^2+max(0.0976^23.445x^2)]^0.5=9.893MPa2點(diǎn)綜合應(yīng)力：σm2=[(σ2/βf)^2+max(τy^2，τx^2)]^0.5=[((-16.093)/1.22)^2+0.0976^2]^0.5=13.633MPa3點(diǎn)綜合應(yīng)力：σm3=[(σ3/βf)^2+τx^2]^0.5=[(17.475/1.22)^2+3.445x^2]^0.5=14.732MPa4點(diǎn)綜合應(yīng)力：σm4=[(σ4/βf)^2+max(τy^2，τx^2)]^0.5=[((-1.602)/1.22)^2+max(0.0976^23.445x^2)]^0.5=3.687MPa5點(diǎn)綜合應(yīng)力：σm5=[(σ5/βf)^2+max(τy^2，τx^2)]^0.5=[((-11.14