“梁十字柱悬臂段螺栓刚接”节点计算书.doc

“梁十字柱悬臂段螺栓刚接”节点计算书一. 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：梁十字柱悬臂段螺栓刚接 节点内力采用：梁端节点力 采用设计方法为：常用设计 梁截面：H-550*300*11*18， 材料：Q235 腹板螺栓群：10.9级-M20 螺栓群并列布置：6行；行间距70mm；1列； 螺栓群列边距：45 mm，行边距45 mm 翼缘螺栓群：10.9级-M20 螺栓群缺行错列布置，首行为基行 布置为：基行2列；列间距100mm；共2行；行间距50mm； 螺栓群列边距：45 mm，行边距40 mm 腹板连接板：440 mm186 mm，厚：10 mm 翼缘上部连接板：386 mm300 mm，厚：12 mm 翼缘下部连接板：386 mm130 mm，厚：8 mm 外伸长度为：L=1000mm 梁梁腹板间距为：a=6mm 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 组合工况1 60.0 100.0 120.0 否三. 验算结果一览 焊缝应力(MPa) 32.1 最大160 满足 焊脚高度(mm) 5 最大13 满足 焊脚高度(mm) 5 最小5 满足 最大拉应力(MPa) 48.7 最大205 满足 最大压应力(MPa) -37.6 最小-205 满足 承担剪力(kN) 17.0 最大126 满足 列边距(mm) 45 最小44 满足 列边距(mm) 45 最大80 满足 行边距(mm) 45 最小44 满足 行边距(mm) 45 最大80 满足 外排行间距(mm) 70 最大120 满足 中排行间距(mm) 70 最大240 满足 行间距(mm) 70 最小66 满足 净截面剪应力比 0.130 1 满足 净截面正应力比 0.011 1 满足 净面积(cm2) 61.6 最小42.0 满足 承担剪力(kN) 42.6 最大126 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) 100 最大176 满足 中排列间距(mm) 100 最大352 满足 列间距(mm) 100 最小66 满足 行边距(mm) 40 最小33 满足 行边距(mm) 40 最大88 满足 外排行间距(mm) 50 最大176 满足 中排行间距(mm) 50 最大352 满足 行间斜距(mm) 103.1 最小66 满足 净截面剪应力比 0.000 1 满足 净截面正应力比 0.075 1 满足 净面积(cm2) 39.2 最小38.2 满足 净抵抗矩(cm3) 2330 最小2326 满足四. 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=60 kN；Vx=100 kN；My=120 kNm； 截面腹板面积：Aw=51411/100=56.54 cm2 截面翼缘面积：Af=300182/100=108 cm2 腹板轴力分担系数：w=56.54/(56.54+108)=0.34362 截面腹板分担轴力：Nw=0.3436260=20.617 kN2 梁柱角焊缝承载力计算 焊缝受力：N=20.617kN；V=100kN；M=0kNm 焊脚高度：hf=5mm； 角焊缝有效焊脚高度：he=20.75=7 mm 双侧焊缝，单根计算长度：lf=465-25=455mm3 焊缝承载力验算 强度设计值：f=160N/mm2 A=lf*he=455710-2=31.85 cm2 N=|N|/A=|20.62|/31.8510=6.473 N/mm2 =V/A=100/31.8510=31.4 N/mm2 正面角焊缝的强度设计值增大系数：f=1 综合应力：=(N/f)2+20.5 =(6.473/1)2+31.420.5=32.06 N/mm2160，满足4 角焊缝构造检查 最大焊脚高度：111.2=13mm(取整) 513，满足！ 最小焊脚高度：110.51.5=5mm(取整) 5 = 5，满足！五. 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1，N=60 kN；Vx=100 kN；My=120 kNm； 截面腹板面积：Aw=51411/100=56.54 cm2 截面翼缘面积：Af=300182/100=108 cm2 腹板轴力分担系数：w=56.54/(56.54+108)=0.3436 截面翼缘分担轴力：Nf=(1-0.3436)60=39.38 kN2 对接焊缝承载力计算六. 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1，N=60 kN；Vx=100 kN；My=120 kNm； 截面腹板面积：Aw=51411/100=56.54 cm2 截面翼缘面积：Af=300182/100=108 cm2 腹板轴力分担系数：w=56.54/(56.54+108)=0.3436 截面腹板分担轴力：Nw=0.343660=20.62 kN 腹板塑性截面模量：Iw=1.245e+004 cm4 翼缘塑性截面模量：If=7.645e+004 cm4 翼缘弯矩分担系数：f=7.645e+004/(1.245e+004+7.645e+004)=0.860.7，翼缘承担全部截面弯矩 截面腹板承担弯矩：Mw=0 kNm2 腹板螺栓群承载力计算 行向轴力：H=20.617 kN 列向剪力：V=100 kN 螺栓采用：10.9级-M20 螺栓群并列布置：6行；行间距70mm；1列； 螺栓群列边距：45 mm，行边距45 mm 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=0.9nfP=0.920.45155=125.55kN 轴向连接长度：l1=(1-1)70=0 mm15d0=330,取承载力折减系数为=1.0 折减后螺栓抗剪承载力：Nvt=125.551=125.55 kN 计算右上角边缘螺栓承受的力： Nv=100/6=16.667 kN Nh=20.617/6=3.4362 kN 螺栓群对中心的坐标平方和：S=x2+y2=85750 mm2 Nmx=0 kN Nmy=0 kN N=(|Nmx|+|Nh|)2+(|Nmy|+|Nv|)20.5=(0+3.4362)2+(0+16.667)20.5=17.017 kN125.55，满足3 腹板螺栓群构造检查 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！七. 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) 连接板轴力：Nl=20.617 kN 连接板剪力：Vl=100 kN 采用一样的两块连接板 连接板截面宽度为：Bl=440 mm 连接板截面厚度为：Tl=10 mm 连接板材料抗剪强度为：fv=125 N/mm2 连接板材料抗拉强度为：f=215 N/mm2 连接板全面积：A=Bl*Tl*2=44010210-2=88 cm2 开洞总面积：A0=62210210-2=26.4 cm2 连接板净面积：An=A-A0=88-26.4=61.6 cm2 连接板净截面剪应力计算： =Vl103/An=100/61.610=16.234 N/mm2125，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: =(1-0.5n1/n)N/An=(1-0.56/6)20.617/61.610=1.6735 N/mm2215，满足！ 按钢结构设计规范5.1.1-3公式计算: =N/A=20.617/8810=2.3429 N/mm2215，满足！2 腹板连接板刚度计算 腹板的净面积为： 11(550-218)/100-61122/100=42.02cm2 腹板连接板的净面积为： (440-622)102/100=61.6cm242.02，满足八. 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=60 kN；Vx=100 kN；My=120 kNm； 截面翼缘分担轴向力：Nf=(1-0.34362)60=39.383 kN 截面翼缘承担全部弯矩，Mf=120 kNm 翼缘螺栓群承担的轴向力：Ff=|Mf|/(h-tf)/2+|Nf|/4=127.78kN2 翼缘螺栓群承载力计算 行向轴力：H=127.782 kN 螺栓采用：10.9级-M20 螺栓群缺行错列布置，首行为基行 布置为：基行2列；列间距100mm；共2行；行间距50mm； 螺栓群列边距：45 mm，行边距40 mm 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=0.9nfP=0.920.45155=125.55kN 轴向连接长度：l1=(2-1)100=100 mm15d0=330,取承载力折减系数为=1.0 折减后螺栓抗剪承载力：Nvt=125.551=125.55 kN 计算右上角边缘螺栓承受的力： Nv=0 kN Nh=127.782/3=42.594 kN 螺栓群对中心的坐标平方和：S=x2+y2=6875 mm2 Nmx=0 kN Nmy=0 kN N=(|Nmx|+|Nh|)2+(|Nmy|+|Nv|)20.5=(0+42.594)2+(0+0)20.5=42.594 kN125.55，满足3 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100，最大限值为176，满足！ 中排列间距为100，最大限值为352，满足！ 列间距为100，最小限值为66，满足！ 行边距为40，最小限值为33，满足！ 行边距为40，最大限值为88，满足！ 外排行间距为50，最大限值为176，满足！ 中排行间距为50，最大限值为352，满足！ 行间距为103.078，最小限值为66，满足！九. 翼缘连接板计算1 翼缘连接板受力计算 控制工况：同翼缘螺栓群(内力计算参上) 连接板轴力：Nl=127.782 kN 采用两种不同的连接板 连接板1截面宽度为：Bl1=130 mm 连接板1截面厚度为：Tl1=18 mm 连接板1有2块 连接板2截面宽度为：Bl2=300 mm 连接板2截面厚度为：Tl2=12 mm 连接板材料抗剪强度为：fv=120 N/mm2 连接板材料抗拉强度为：f=205 N/mm2 连接板全面积：A=Bl1*Tl1*2+Bl2*Tl2=(130182+30012)10-2=82.8 cm2 开洞总面积：A0=222(18+12)210-2=26.4 cm2 连接板净面积：An=A-A0=82.8-26.4=56.4 cm2 连接板净截面剪应力：=0 N/mm2120，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: =(1-0.5n1/n)N/An=(1-0.52/3)127.782/56.410=15.1042 N/mm2205，满足！ 按钢结构设计规范5.1.1-3公式计算: =N/A=127.782/82.810=15.4326 N/mm2205，满足！2 翼缘连接板刚度计算 单侧翼缘的净面积为： 30018/100-222218/100=38.16cm2 单侧翼缘连接板的净面积为： (300-2222)12/100+(130-222)82/100=39.2cm238.16，满足3 拼接连接板刚度验算 梁的毛截面惯性矩：Ib0=88470cm4 翼缘上的螺栓孔的惯性矩： Ibbf=22222183/12+2218(550/2-18/2)210-4=22424.1cm4 腹板上的螺栓孔的惯性矩： Ibbw=611223/1210-4+1122(1752+1052+352+352+1052+1752)10-4=2081.01cm4 梁的净惯性矩： Ib=88470-22424.1-2081.01=63964.9cm4 梁的净截面抵抗矩：Wb=63964.9/550210=2326cm3 翼缘上部连接板的毛惯性矩： Ipf1=2300123/12+30012(550/2+12/2)210-4=56860.6cm4 翼缘上部连接板上的螺栓孔的惯性矩： Ipfb1=22222123/12+2212(550/2+12/2)210-4=16679.1cm4 翼缘下部连接板的毛惯性矩： Ipf2=2213083/12+1308(550/2-8/2-18)210-4=26630cm4 翼缘下部连接板上的螺栓孔的惯性矩： Ipfb2=2222283/12+228(