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1、“圆钢管柱外露刚接”节点计算书=计算软件：MTS钢结构设计系列软件 MTSTool v2.5.0.0计算时间：2013年11月05日 16:54:33=一. 节点基本资料节点类型为：圆钢管柱外露刚接柱截面：PIPE-1320*20， 材料：Q345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= 2000 mm2000 mm，厚：T= 44 mm锚栓信息：个数：24采用锚栓：双螺母弯钩锚栓库_Q345-M68方形锚栓垫板尺寸(mm)：B*T=11520底板下混凝土采用C30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 工况 N(kN)
2、Vx(kN) Vy(kN) Mx(kNm) My(kNm) 抗震 组合工况1 290.4 0.0 -248.5 5512.5 0.0 是 组合工况2 457.2 11.7 -49.7 1102.5 97.1 是三. 验算结果一览 验算项 数值 限值 结果 最大压应力(MPa) 7.75 最大19.7 满足 受拉承载力(kN) 515 最大550 满足 锚栓上拔力(kN) 0 最大550 满足 底板厚度(mm) 44.0 最小39.1 满足 等强 全截面 1 满足 板件宽厚比 14.2 最大14.9 满足 板件剪应力(MPa) 32.6 最大170 满足 焊缝剪应力(MPa) 60.5 最大20
3、0 满足 焊脚高度(mm) 12.0 最小9.95 满足 焊脚高度(mm) 12.0 最大33.6 满足 最大正应力(MPa) 0 最大365 满足 2轴剪应力(MPa) 0 最大212 满足 3轴剪应力(MPa) 0 最大212 满足 综合应力(MPa) 0 最大222 满足 腹板焊脚高(mm) 8.00 最大12.0 满足 腹板焊脚高(mm) 8.00 最小4.74 满足 翼缘焊脚高(mm) 8.00 最大18.0 满足 翼缘焊脚高(mm) 8.00 最小5.81 满足四. 混凝土承载力验算控制工况：组合工况1，N=290.4 kN；Mx=5512.5 kNm；My=0 kNm；柱脚受力不
4、合理，无法计算！混凝土抗压强度设计值：fc=14.3N/mm2底板面积：A=L*B =2000200010-2=40000cm2局部受压面积：Al=2000200010-2=40000 cm2局部受压计算区域X向扩伸量：bx=min(2000，200)=200mm局部受压计算区域Y向扩伸量：by=min(2000，500)=500mm局部受压计算面积：Ab=(2000+2200)(2000+250010-2=55000 cm2混凝土局部受压的强度提高系数：l=(Ab/Al)0.5=(55000/40000)0.5=1.173为地震组合工况，取RE=0.85底板下混凝土最大受压应力：c=7.74
5、8N/mm2底板下混凝土最大受压应力设计值：fc*Fac/RE=14.3*1.173/0.85=19.727N/mm27.7514.31.173/0.85=19.727，满足五. 锚栓承载力验算1 锚栓受拉承载力验算控制工况：组合工况1，N=290.4 kN；Mx=5512.5 kNm；My=0 kNm；锚栓最大拉力：Nta=515.197 kN(参混凝土承载力验算)锚栓的拉力限值为：Nt=549.952kN锚栓承受的最大拉力为：Nta=515.197kN549.952，满足2 锚栓上拔力补充验算风载：fw=0kN恒载：fd=0kN柱间支撑的最不利分量：fb=0kN单根锚栓承受的上拔力：f=1
6、.4*(fw+fb)-1.0*fd/m=1.4(0+0)-1.00/24=0kN549.952，满足六. 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，依中心点取混凝土压应力区格内混凝土不受压或仅少部分受压，取分布弯矩：Mc1=0 kN圆板半径：r=660 mm分布弯矩：Mc1=0.210660660 10-3=0 kN2 混凝土反力作用下加劲肋间区格分布弯矩计算边角区格按两边支承板计算，混凝土压应力按最大值取控制工况：组合工况1，最大混凝土压应力：c=6.586 N/mm2(已抗震调整)加劲肋间夹角：=15度，半角正弦值：Sn=0.1305跨度取为加劲肋
7、间距离：a2=2(13200.5+320)0.1305=255.831 mm加劲肋与底板角点夹角1：1=0度，正切值：Tg1=0混凝土反力面积1：S1=(0.7072000)20/(1+0)=0 mm2加劲肋与底板角点夹角2：2=15度，正切值：Tg2=0.2679混凝土反力面积2：S2=(0.7072000)20.2679/(1+0.2679)=211261.042 mm2混凝土反力面积：S=0+211261.042-/413202/24=154241.137 mm2按等面积等跨度求悬挑长度：b2=S/a2=154241.137/255.831=602.902 mm分布弯矩：Mc2=0.13
8、36.586255.831255.831 10-3=57.331 kN3 锚栓拉力作用下底板分布弯矩计算按最大锚栓拉力和三边支承板计算控制工况：组合工况1，锚栓拉力：Nta=437.918 kN(已抗震调整)加劲肋间夹角：=15度，半角正弦：Sn=0.1305，半角余弦：Cs=0.9914锚栓中心到截面边缘距离：la1=0.5(2000-1320)-150=190 mmla1对应的受力长度：ll1=la1=190 mm锚栓中心到加劲肋距离：la2=(0.51320+190)0.1305=110.947 mmla2对应的受力长度：ll2=110.947+min(320+0.51320-(0.51
9、320+190)0.9914，110.947+0.568)=248.219 mm弯矩分布系数：=190110.9470.5/(190110.947+190248.219)=0.1545分布弯矩：Ma=Nta*=437917.6280.154510-3=67.637 kN4 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=67.637 kN受力要求最小板厚：tmin=(6*Mmax/f)0.5=(667.637/265 103)0.5=39.133 mm44，满足一般要求最小板厚：tn=20 mm44，满足柱截面要求最小板厚：tz=20 mm44，满足七. 柱对接焊缝验算柱截面
10、与底板采用全对接焊缝，强度满足要求八. 加劲肋验算加劲肋外伸长度：Lb=320 mm反力区分布弧度：=min(23.142/24，320/1320)=0.1309反力区面积：Sr=0.50.1309(1320+320)320=343.481 cm21 加劲肋板件验算控制工况：组合工况1，混凝土压应力：cm=6.586 N/mm2(已抗震调整)计算区域混凝土反力：Fc=6.586343.481/10=226.22 kN控制工况：组合工况1，承担锚栓反力：Fa=437.918 kN(已抗震调整)板件验算控制剪力：Vr=max(Fc，Fa)=437.918 kN计算宽度取为上切边到角点距离：br=3
11、96.67 mm板件宽厚比：br/tr=396.67/28=14.16714.856，满足扣除切角加劲肋高度：hr=500-20=480 mm板件剪应力：r=Vr/hr/tr=437.918103/(48028)=32.583 Mpa170，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=463.677 kN角焊缝有效焊脚高度：he=20.712=16.8 mm角焊缝计算长度：lw=hr-2*hf=480-212=456 mm角焊缝剪应力：w=Vr/(2*0.7*hf*lw)=463.677/(216.8456)=60.526 MPa200，满足九. 抗剪键验算取抗剪键承载力
12、抗震调整系数RE=0.851 正应力验算控制工况：组合工况1，N=290.4 kN；Vx=0 kN；Vy=-248.5 kN；锚栓所承受的拉力为：Ta=3091.183 kN柱脚所承受的剪力：V=(Vx2+Vy2)0.5=(02+248.52)0.5=248.5 kN柱脚底板的摩擦力：Vfb=0.4*(-N+Ta)=0.4(-290.4+3091.183)=1120.313 kN抗剪键X向剪力：Vsx=Vx(V-Vr)/V=0(248.5-1120.313)/248.5=0 kN抗剪键Y向剪力：Vsy=Vy(V-Vr)/V=-248.5(248.5-1120.313)/248.5=871.813 kN抗剪键X向弯矩：Msx=Vyhd=871.81310010-3=87.181 kN
