圆钢管柱外露刚接计算书

“圆钢管柱外露刚接”节点计算书====================================================================计算软件： TSZ结构设计系列软件TS-MTS2021Ver6.8.0.0计算时间： 2022年02月28日16:09:59====================================================================一.节点基本资料设计依据：《建筑抗震设计规范》GB50011-2010（2016版）《钢结构连接节点设计手册》（第四版）节点类型为：圆钢管柱外露刚接柱截面：299×12，材料：Q235柱全截面与底板采用对接焊缝，焊缝等级为：二级，采用引弧板；底板尺寸：L*B=580mm×580mm，厚：T=20mm锚栓信息：个数：8采用锚栓：双螺母弯钩锚栓库_Q235-M24方形锚栓垫板尺寸(mm)：B*T=70×20底板下混凝土采用C30节点前视图如下：节点下视图如下：二.内力信息设计内力：组合工况内力设计值工况Nz(kN)Vx(kN)Vy(kN)Mx(kN·m)My(kN·m)抗震组合工况1-120.0-7.00.13.58.4否三.验算结果一览验算项数值限值结果底板下混凝土最大压应力(MPa)0.92最大14.3满足底板厚度(mm)20.0最小20.0满足板件宽厚比12.6最大18.0满足板件剪应力(MPa)3.36最大125满足焊缝剪应力(MPa)3.84最大160满足焊脚高度(mm)8.00最小6.00满足锚栓锚固长度(mm)600最小600满足最大正应力(MPa)45.0最大215满足y轴剪应力(MPa)0.23最大125满足x轴剪应力(MPa)12.6最大125满足综合应力(MPa)14.9最大160满足焊脚高度(mm)8.00最小6.00满足四.底板下混凝土局部承压验算控制工况：组合工况1，Nz=(-120)kN(受压)；Mx=3.5kN·m；My=8.4kN·m底板承担合弯矩：M=(Mx^2+My^2)^0.5=9.1kN·me2＜e≤e3，按混凝土部分受压，锚栓不受力，通过积分计算可得：混凝土最大压应力：σmax=0.92N/mm^2锚栓最大拉力：Nta=0kN混凝土抗压强度设计值：fc=14.3N/mm^2底板下混凝土最大受压应力：σc=0.92N/mm^2≤fc=14.3N/mm2，满足五.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周边支承圆板计算，偏安全取区格最大混凝土压应力控制工况：组合工况1，最大混凝土压应力：σc=0.454N/mm^2圆板半径：r=149.5mm分布弯矩：Mc1=0.21×0.454×149.5×149.5×10^-3=2.132kN2混凝土反力作用下加劲肋间区格分布弯矩计算加劲肋间区格按三边支承板计算，偏安全取区格最大混凝土压应力控制工况：组合工况1，最大混凝土压应力：σc=0.92N/mm^2跨度取为肋间板弧长：a2=3.142×580/8=227.765mm悬挑长度按弧中点取：b2=0.5×(580-299)=140.5mm分布弯矩：Mc2=0.077×0.92×227.765×227.765×10^-3=3.676kN3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=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，满足一般要求最小板厚：tn=20mm≤20mm，满足柱截面要求最小板厚：tz=12mm≤20mm，满足六.柱对接焊缝验算柱截面与底板采用全对接焊缝，强度满足要求七.加劲肋验算加劲肋外伸长度：Lb=130mm反力区分布弧度：ω=min(2×3.142/8，π×130/299)=0.393反力区面积：Sr=0.5×0.393×(299+130)×130=109.504cm^21加劲肋板件验算控制工况：组合工况1，混凝土压应力：σcm=0.92N/mm^2计算区域混凝土反力：Fc=0.92×109.504/10=10.074kN加劲肋不承担锚栓拉力，取锚栓反力：Fa=0kN板件验算控制剪力：Vr=max(Fc，Fa)=10.074kN计算宽度取为上切边到角点距离：br=150.625mm板件宽厚比限值：18×(235/235)0.5=18板件宽厚比：br/tr=150.625/12=12.552≤18，满足扣除切角加劲肋高度：hr=270-20=250mm板件剪应力：τr=Vr/hr/tr=10.074×10^3/(250×12)=3.358Mpa≤125N/mm2，满足2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=10.074kN角焊缝有效焊脚高度：he=0.7×8=5.6mm角焊缝计算长度：lw=hr-2*hf=250-2×8=234mm角焊缝剪应力：τw=Vr/(2*0.7*hf*lw)=10.074×103/(2×5.6×234)=3.844N/mm2≤160N/mm2，满足八.锚栓锚固长度验算锚栓锚固长度最小值la_min=25×d=25×24=600mm锚栓锚固长度la=600≥600mm，满足要求。九.抗剪键验算1正应力验算控制工况：组合工况1，Nz=(-120)kN(受压)；Vx=(-7)kN；Vy=0.1kN根据《高层民用钢结构技术规程》8.6.2第4款，由抗剪键承受全部剪力抗剪键X向剪力：Vsx=Vx=(-7)kN抗剪键Y向剪力：Vsy=Vy=0.1kN抗剪键X向弯矩：Msx=Vy×hd=0.1×50×10^-3=0.005kN·m抗剪键Y向弯矩：Msy=Vx×hd=(-7)×50×10^-3=(-0.35)kN·m计算γ：γx=1γy=1验算强度：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，满足2y轴剪应力验算控制工况同正应力验算，y轴剪力计算参上τ=0.1×23.64/0.53/198×10=0.225N/mm^2τ2=0.225N/mm^2≤125N/mm2，满足3x轴剪应力验算控制工况同正应力验算，x轴剪力计算参上τ=(-7)×7.833/1.7/25.6×10=(-12.599)N/mm^2τ3=(-12.599)N/mm^2≤125N/mm2，满足十.抗剪键角焊缝验算焊缝群分布和尺寸如下图所示：角焊缝焊脚高度：hf=8mm有效高度：he=5.6mm1焊缝群强度验算控制工况：组合工况1，Nz=(-120)kN；Vx=(-7)kN；Vy=0.1kN；Mx=3.5kN·m；My=8.4kN·m；以下计算将节点内力换算至焊缝群坐标系焊缝受力：N=0kN；Vx=7kN；Vy=0.1kN；Mx=0.005kN·m；My=0.35kN·m；未直接承受动力荷载，取正面角焊缝强度设计值增大系数βf=1.22抗压面积：AN=30.565cm^2抗剪面积：Ax=20.317cm^2；Ay=10.248cm^2形心到左下角距离：Cx=24.968mm；Cy=58mm对形心惯性矩：Ix=350.102cm^4；Iy=77.806cm^4X向剪应力：τx=|Vx|/Ax=7×10^3/2031.68=3.445MPaY向剪应力：τy=|Vy|/Ay=0.1×10^3/1024.8=0.0976MPa轴力下正应力：σN=N/A=0/30.565×10=0MPa取腹翼交点和角点等六个控制点1点(腹翼负方向外交点)正应力：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点(腹翼负方向内交点)正应力：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点(翼缘负方向角点)正应力：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点(腹翼正方向内交点)正应力：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点(腹正负向外交点)正应力：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点(翼缘正方向角点)正应力：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点综合应力：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点综合应力：σm2=[(σ2/βf)^2+max(τy^2，τx^2)]^0.5=[((-16.093)/1.22)^2+0.0976^2]^0.5=13.633MPa3点综合应力：σm3=[(σ3/βf)^2+τx^2]^0.5=[(17.475/1.22)^2+3.445x^2]^0.5=14.732MPa4点综合应力：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点综合应力：σm5=[(σ5/βf)^2+max(τy^2，τx^2)]^0.5=[((-11.14