GZ3柱腳節(jié)點計算書

GZ3柱腳節(jié)點計算書====================================================================一.節(jié)點基本資料設計依據(jù)：《建筑抗震設計規(guī)范》GB50011-2010（2016版）《鋼結構連接節(jié)點設計手冊》（第三版）節(jié)點類型為：H柱外露剛接柱截面：H-200*200*8*12，材料：Q235柱與底板全截面采用對接焊縫，焊縫等級為：二級，采用引弧板；底板尺寸：L*B=450mm×450mm，厚：T=25mm錨栓信息：個數(shù)：12采用錨栓：雙螺母焊板錨栓庫_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)點前視圖如下：節(jié)點下視圖如下：二.內力信息設計內力：組合工況內力設計值組合工況2-275.025.425.050.080.0是三.驗算結果一覽最大壓應力(MPa)15.2最大16.8滿足受拉承載力(kN)38.4最大49.4滿足底板厚度(mm)25.0最小23.8滿足等強全截面1滿足板件寬厚比11.2最大18.0滿足板件剪應力(MPa)70.7最大125滿足焊縫剪應力(MPa)83.2最大160滿足焊腳高度(mm)8.00最小8.00滿足板件寬厚比11.2最大18.0滿足板件剪應力(MPa)13.7最大125滿足焊縫剪應力(MPa)16.1最大160滿足焊腳高度(mm)8.00最小8.00滿足板件寬厚比11.2最大18.0滿足板件剪應力(MPa)117最大125滿足焊縫剪應力(MPa)54.2最大160滿足焊腳高度(mm)8.00最小8.00滿足錨栓錨固長度(mm)625最小600滿足基底最大剪力(kN)35.6最大166滿足繞X軸抗彎承載力(kN*m)176最小124滿足繞Y軸抗彎承載力(kN*m)165最小62.8滿足四.混凝土承載力驗算控制工況：組合工況2，Nz=(-275)kN；Mx=50kN·m；My=80kN·m；1按單向公式雙向疊加計算1.1單獨X向偏壓下計算偏心距：e=80/275×10^3=290.909mm底板計算方向長度：Lx=450mm底板垂直計算方向長度：Bx=450mm錨栓在計算方向離底板邊緣距離：d=50mme1=Lx/6=450/6=75mme2=Lx/6+d/3=450/6+50/3=91.6667mme>e2，故：混凝土彈性模量：Ec=30000N/mm^2鋼材彈性模量：Es=206000N/mm^2彈性模量比：n=Es/Ec=206000/30000=6.86667錨栓的總有效面積：Ae=1410.01mm^2有一元三次方程的各系數(shù)如下：A=1B=3*(e-L/2x)=3×(290.909-450/2)=197.727C=6*n*Ae/Bx*(e+Lx/2-d)=6×6.86667×1410.01/450×(290.909+450/2-50)=60146.3D=-C*(Lx-d)=(-60146.3)×(450-50)=(-2.40585e+007)解方程式：Ax^3+Bx^2+Cx+D=0，得底板受壓區(qū)長度：x=184.291mmσcx=2*N*(e+Lx/2-d)/Bx/x/(Lx-d-x/3)=2×275×(290.909+450/2-50)/450/184.291/(450-50-184.291/3)×10^3=9.12639N/mm^2錨栓群承受的拉力：Tax=N*(e-L/2+x/3)/(L-d-x/3)=275×(290.909-450/2+184.291/3)/(450-50-184.291/3)=103.43kN單個錨栓承受的最大拉力：Ntax=Tax/4=103.43/4=25.8576kN1.2單獨Y向偏壓下計算偏心距：e=50/275×10^3=181.818mm底板計算方向長度：Ly=450mm底板垂直計算方向長度：By=450mm錨栓在計算方向離底板邊緣距離：d=50mme1=Ly/6=450/6=75mme2=Ly/6+d/3=450/6+50/3=91.6667mme>e2，故：混凝土彈性模量：Ec=30000N/mm^2鋼材彈性模量：Es=206000N/mm^2彈性模量比：n=Es/Ec=206000/30000=6.86667錨栓的總有效面積：Ae=1410.01mm^2有一元三次方程的各系數(shù)如下：A=1B=3*(e-L/2y)=3×(181.818-450/2)=(-129.545)C=6*n*Ae/By*(e+Ly/2-d)=6×6.86667×1410.01/450×(181.818+450/2-50)=46063.3D=-C*(Ly-d)=(-46063.3)×(450-50)=(-1.84253e+007)解方程式：Ax^3+Bx^2+Cx+D=0，得底板受壓區(qū)長度：x=246.283mmσcy=2*N*(e+Ly/2-d)/By/x/(Ly-d-x/3)=2×275×(181.818+450/2-50)/450/246.283/(450-50-246.283/3)×10^3=5.57012N/mm^2錨栓群承受的拉力：Tay=N*(e-L/2+x/3)/(L-d-x/3)=275×(181.818-450/2+246.283/3)/(450-50-246.283/3)=33.6608kN單個錨栓承受的最大拉力：Ntay=Tay/4=33.6608/4=8.4152kN1.3應力合成底板下混凝土壓應力:σc=σcx+σcy=14.6965N/mm^2錨栓群承受的總拉力:Ta=Tax+Tay=137.091kN單個錨栓承受的最大拉力:Nta=Ntax+Ntay=34.2728kN2按雙向偏壓進行精確計算雙向偏壓時，底板下混凝土壓應力:σc=15.2167N/mm^2雙向偏壓時，錨栓群承受的總拉力:Ta=140.437kN雙向偏壓時，單個錨栓承受的最大拉力:Nta=38.4439kN雙向偏壓時，底板混凝土應力分布和錨栓拉力如下圖混凝土抗壓強度設計值：fc=14.3N/mm^2為地震組合工況，取γRE=0.85底板下混凝土最大受壓應力：σc=15.2167N/mm^2底板下混凝土最大受壓應力設計值：fc/γRE=14.3/0.85=16.8235N/mm^215.2≤14.3×1/0.85=16.8235，滿足五.錨栓承載力驗算控制工況：組合工況2，Nz=(-275)kN；Mx=50kN·m；My=80kN·m；錨栓最大拉力：Nta=38.4439kN(參混凝土承載力驗算)錨栓的拉力限值為：Nt=49.3505kN錨栓承受的最大拉力為：Nta=38.4439kN≤49.3505，滿足六.底板驗算1混凝土反力下邊角區(qū)格分布彎矩計算邊角區(qū)格按兩邊支承板計算，依自由角點取混凝土壓應力控制工況：組合工況2，最大混凝土壓應力：σc=11.4125N/mm^2(已抗震調整)X向長度：a=0.5×[450-(3-1)×116.667]=131mmY向長度：b=0.5×(450-200)+0.5×12=108.333mm跨度：a2=(131^2+108.333^2)^0.5=169.992mm懸挑長度：b2=a×b/a2=1310×108.333/169.992=83.4846mm分布彎矩：Mc1=0.0585776×11.4125×169.992×169.992×10^-3=19.3182kN2混凝土反力下邊緣加勁肋內側區(qū)格分布彎矩計算Y向加勁肋與邊緣加勁肋按三邊支承板計算，依跨度中點取混凝土壓應力控制工況：組合工況2，最大混凝土壓應力：σc=4.87174N/mm^2(已抗震調整)跨度：a2=0.5×[200-(1-1)×94]-0.5×12=94mm懸挑長度：b2=0.5×450=225mm分布彎矩：Mc2=0.133×4.87174×94×94×10^-3=5.72521kN3混凝土反力下X向加勁肋間區(qū)格分布彎矩計算X向加勁肋間區(qū)格按三邊支承板計算，依跨度中點取混凝土壓應力控制工況：組合工況2，最大混凝土壓應力：σc=7.81834N/mm^2(已抗震調整)X向加勁肋間按三邊支承板計算跨度：a2=116.667mm懸挑長度：b2=0.5×(450-200+12)=131mm分布彎矩：Mc3=0.117914×7.81834×116.667×116.667×10^-3=12.548kN4錨栓拉力作用下角部區(qū)格分布彎矩計算角部區(qū)格按兩邊支承板計算控制工況：組合工況2，錨栓拉力：Nta=28.833kN(已抗震調整)錨栓中心到柱翼邊緣距離：la1=0.5×(450-200)-50=75mm對應的受力長度：ll1=75+min(200-0.5×450+50,75+0.5×24)=100mm錨栓中心到X向加勁肋距離：la2=0.5×[450-(3-1)×116.667)-12]-50=52.3333mmla2對應的受力長度：ll2=52.3333+min(100-75，52.3333+0.5×24)=77.3333mm彎矩分布系數(shù)：ζa1=75×52.3333/(100×52.3333+75×77.3333)=0.35574分布彎矩：Ma1=Nta*ζa1=28833×0.35574×10^-3=10.257kN5錨栓拉力作用下邊緣加勁肋內側區(qū)格分布彎矩計算邊緣加勁肋內側區(qū)格按三邊支承板計算控制工況：組合工況2，錨栓拉力：Nta=17.4481kN(已抗震調整)錨栓中心到腹板邊緣距離：la1=0.5×(450-8)-50=171mmla1對應的受力長度：ll1=2×la1=342mm錨栓中心到Y向加勁肋距離：la2=0.25×[200-2×12-(1-1)×94-12]=41mmla2對應的受力長度：ll2=41+min(100-171，41+0.5×24)=(-30)mm錨栓中心到邊緣加勁肋距離：la3=41+12-12=41mmla3對應的受力長度：ll3=41+min(200-0.5×450+50，41+0.5×24)=66mm彎矩分布系數(shù)：ζa2=171×41×41/(342×41×41+171×(-30)×41+171×41×66)=0.347458分布彎矩：Ma2=Nta*ζa2=17448.1×0.347458×10^-3=6.06247kN6錨栓拉力作用下X向加勁肋間區(qū)格分布彎矩計算X向加勁肋間區(qū)格按三邊支承板計算區(qū)格內無錨栓或錨栓不受力，取分布彎矩：Ma3=0kN7要求的最小底板厚度計算綜上，底板各區(qū)格最大分布彎矩值為：Mmax=19.3182kN受力要求最小板厚：tmin=(6*Mmax/f)^0.5=(6×19.3182/205×10^3)^0.5=23.7784mm≤25，滿足一般要求最小板厚：tn=20mm≤25，滿足柱截面要求最小板厚：tz=12mm≤25，滿足七.柱對接焊縫驗算柱截面與底板采用全對接焊縫，強度滿足要求八.X向加勁肋驗算加勁肋外伸長度：Lb=100mm加勁肋間反力區(qū)長度：li=min(0.5×116.667，100)=58.3333mm加勁肋外反力區(qū)長度：lo=min{0.5×[450-116.667×(3-1)]，100)=100mm反力區(qū)面積：Sr=[max(58.3333，100)+58.3333]×100×10^-2=158.333cm^21X向加勁肋板件驗算控制工況：組合工況2，混凝土壓應力：σcm=9.64778N/mm^2(已抗震調整)計算區(qū)域混凝土反力：Fc=9.64778×158.333/10=152.756kN控制工況：組合工況2，承擔錨栓反力：Fa=28.833kN(已抗震調整)板件驗算控制剪力：Vr=max(Fc，F(xiàn)a)=152.756kN計算寬度取為上切邊到角點距離：br=134.164mm板件寬厚比限值：18×(235/235)0.5=18板件寬厚比：br/tr=134.164/12=11.1803≤18，滿足扣除切角加勁肋高度：hr=200-20=180mm板件剪應力：τr=Vr/hr/tr=152.756×10^3/(180×12)=70.7206Mpa≤125，滿足2X向加勁肋焊縫驗算焊縫驗算控制剪力和控制工況同板件驗算，Vr=152.756kN角焊縫有效焊腳高度：he=0.7×8=11.2mm角焊縫計算長度：lw=hr-2*hf=180-2×8=164mm角焊縫剪應力：τw=Vr/(2*0.7*hf*lw)=152.756/(2×11.2×164)=83.1644MPa≤160，滿足九.Y向加勁肋驗算加勁肋外伸長度：Lb=100mm反力區(qū)面積：Sr=min[0.5×(200-12)，2×100]×100×10^-2=94cm^21Y向加勁肋板件驗算控制工況：組合工況2，混凝土壓應力：σcm=3.14468N/mm^2(已抗震調整)計算區(qū)域混凝土反力：Fc=3.14468×94/10=29.56kN控制工況：組合工況2，承擔錨栓反力：Fa=8.72404kN(已抗震調整)板件驗算控制剪力：Vr=max(Fc，F(xiàn)a)=29.56kN計算寬度取為上切邊到角點距離：br=134.164mm板件寬厚比限值：18×(235/235)0.5=18板件寬厚比：br/tr=134.164/12=11.1803≤18，滿足扣除切角加勁肋高度：hr=200-20=180mm板件剪應力：τr=Vr/hr/tr=29.56×10^3/(180×12)=13.6852Mpa≤125，滿足2Y向加勁肋焊縫驗算焊縫驗算控制剪力和控制工況同板件驗算，Vr=29.56kN角焊縫有效焊腳高度：he=0.7×8=11.2mm角焊縫計算長度：lw=hr-2*hf=180-2×8=164mm角焊縫剪應力：τw=Vr/(2*0.7*hf*lw)=29.56/(2×11.2×164)=16.0932MPa≤160，滿足十.邊緣加勁肋驗算加勁肋外伸長度：Lb=100mm反力區(qū)面積：Sr={min[0.5×(450-194)，100]+min[0.25×(194-94×0)，100]}×100×10^-2=148.5cm^2有X向加勁肋支承于邊緣加勁肋之上，其受力應考慮X向加勁肋的作用1邊緣加勁肋板件驗算控制工況：組合工況2，混凝土壓應力：σcm=6.70904N/mm^2(已抗震調整)計算區(qū)域混凝土反力：Fc=6.70904×148.5/10=99.6292kN控制工況：組合工況2，承擔錨栓反力：Fa=37.557kN(已抗震調整)板件驗算控制剪力：Vr=max(Fc，F(xiàn)a)+152.756=252.386kN計算寬度取為上切邊到角點距離：br=134.164mm板件寬厚比限值：18×(235/235)0.5=18板件寬厚比：br/tr=134.164/12=11.1803≤18，滿足扣除切角加勁肋高度：hr=200-20=180mm板件剪應力：τr=Vr/hr/tr=252.386×10^3/(180×12)=116.845Mpa≤125，滿足2邊緣加勁肋焊縫驗算焊縫驗算控制剪力和控制工況同板件驗算，Vr=99.6292kN角焊縫有效焊腳高度：he=0.7×8=11.2mm角焊縫計算長度：lw=hr-2*hf=180-2×8=164mm角焊縫剪應力：τw=Vr/(2*0.7*hf*lw)=99.6292/(2×11.2×164)=54.2406MPa≤160，滿足十一.錨栓錨固長度驗算錨栓錨固長度最小值la_min=25×d=25×24=600mm錨栓錨固長度la=625≥600mm，滿足要求。十二.柱腳抗剪驗算