梁的等强拼接节点计算(3)
梁梁、柱柱连接拼接节点设计计算书
梁梁、柱柱连接拼接节点设计计算书工程名称：工程一节点号：节点1一、节点连接类型：梁梁、柱柱连接二、高强螺栓布置参数：1.螺栓排数：四排2.螺栓位置（mm）：ef3: 50 ef4: 50ef5: 60 ef6: 60ef7: 230b: 220 bs: 100ew: 61 ef: 50不存在无加劲肋类端板b、bs-分别为端板和加劲肋板的宽度ew、ef-分别为螺栓中心至腹板和翼缘板表面的距离a-螺栓的间距dc、tc -- 节点域柱腹板宽度和厚度db -- 斜梁端部高度或节点域高度3.选用螺栓型号： M204.螺栓强度等级：10.9级三、连接构件参数：摩擦面抗滑移系数： 0.35 连接构件材质：Q235B四、节点内力：弯矩 M： 90 KN.M 剪力 V： 15 KN五、验算结果：t--端板所需厚度 Nt-一个高强螺栓的拉力设计值τ--节点域剪应力 Nv-单个螺栓承受的剪力efh-最外排螺栓至螺栓群形心距离∑ef2-每排螺栓至螺栓群形心距离的平方和Nt = 1000 * M * efh / (2 * ∑ef2)Nvb = 0.9 * μ * (P - 1.25 * Nt)Nv = 0.5 * V / n （n-螺栓排数）τ = 1.2E6* M / (db * dc * tc)t = (6000 * ef * ew * Nt /((ew*b + 2*ef*(ef+ew))*f))^0.5Nt: 79.28 KN Nv: 1.87 KNt≥ 16.5 mm受力最大螺栓承受拉力值 Nt： 79.28KN < 设计预拉力 0.8*P： 124KN OK！单个螺栓承受的剪力 Nv： 1.87KN < 抗剪承载力设计值 Nvb： 17.6KN OK！端板所需厚度 t≥ 16.5 mm验算通过！。
梁的等强拼接节点计算(13~19)
等强度设计法计算梁的拼接接点设计型号H900x300x20x25工字钢梁高h=900mm工字钢腹板厚t w=20mm f=295f V=工字钢上翼缘宽b1=300mm工字钢上翼缘厚t f1=25mm f=265f V=工字钢下翼缘宽b2=300mm工字钢下翼缘厚t f2=25mm f=265f V=工字钢腹板高度h w=850mm截面面积A0b=32000mm2中和轴位置h1=450mm h2=450惯性矩I0x b=3895416667mm4截面抵抗矩W0x1b=8656481.481mm3W0x2b=8656481腹板连接板的高度h wm=680mm初定螺栓型号:M24P=180KN孔径26接触面处理方法:μ=0.4传力摩擦面个数:n=22.拼接连接计算1) 梁单侧翼缘和腹杆的净截面面积估算和相应的连接螺栓数目估算:a=6375mm2净截面面积估算:Anf1A nf2a=6375mm2A nw a=14450mm2连接螺栓估算:采用n fb1a=11.7317708316n fb2a=11.7317708316n wb a=17.05902778162)翼缘外侧拼接连接板的厚度t11=15.5mm20(-18x300x1160)t12=15.5mm20(-18x300x1160)翼缘内侧拼接连接的宽度b为:b1=140mm120b2=140mm120翼缘内侧拼接连接板厚度:t21=19.625mm25(-20x120x1160)t22=19.625mm25(-20x120x1160)腹板两侧拼接连接板的厚度,t3=13.5mm16(-14x190x670)3)梁的截面特性(1)梁上的螺栓孔截面惯性矩:I rR b=637802013.3mm4(2)扣除螺栓孔后的净截面惯性矩:I nx b=3257614653mm4(3)梁的净截面抵抗矩:W nx b=7239143.674mm3(4)梁单侧翼缘的净截面面积A nF b=4900mm2(5)梁腹板的净截面面积A nw b=12320mm24)梁的拼接连接按等强设计法的设计内力值弯矩M n b=1918373074N*mm剪力V n b=2094400N5)校核在初开始估计的螺栓数目n fb1a=15.22518312<16ok!n fb2a=15.22518312<16ok!n wb=14.54444444<16ok!6)拼接连接板的校核(1)净截面面积的校核单侧翼缘拼接连接板的净截面面积A oF PL=7320>4900ok!腹板拼接连接板的净截面面积A oW PL=15104>12320ok!(2)拼接连接板刚性的校核拼接连接板的毛截面惯性矩I ox PL=4399335333cm4拼接连接板上的螺栓孔截面惯性矩I xR PL=984164237.3cm4拼接连接板扣除螺栓孔后的净截面惯性矩I nx PL=3415171096cm4拼接连接板的净截面抵抗矩W nx PL=7266321.481>7239144ok!7)按抗震设计要求对拼接连接节点的最大承载力的校核(1)梁的全塑性弯矩M px b=1821875000N*mm(2)拼接连接节点的最大承载力的校核对弯矩梁翼缘拼接连接般的净截面抗拉最大承载力的相应最大弯矩M u1=3013358000梁翼缘连接高强度螺栓的抗剪最大承载力的相应最大弯矩M u2=6617520000梁翼缘板的边端截面抗拉最大承载力的相应最大弯矩M u3=8225000000> 3.01E+09翼缘拼接连接板边端截面抗拉最大承载力的相应最大弯矩M u4=14673400000> 3.01E+09M u=3013358000> 2.19E+09ok!对剪力梁腹板净截面面积的抗剪最大承载力:V u1=3343088.999梁腹板拼接连接板净截面面积的抗剪最大承载力:V u2=4098540.279>3343089腹板连接高强度螺栓的抗剪最大承载力V u3=7562880>3343089V u=3343088.999>249309.2ok!(3)螺栓孔对梁截面的削弱校核梁的毛截面面积A0=32000mm2螺栓孔的削弱面积:A R=6760mm2螺栓孔对梁截面的削弱率μr=21%<25%ok!170 155 155。
钢梁连接节点计算
2
7
腹板螺栓信息( mm ,mm2 )
螺栓序号 9 螺栓等级 10.9 螺栓钢号 Q235
2
螺栓直径 22
螺栓孔径 23.5
螺栓形式 单剪螺栓
接触形式 I类接触面
有效面积 303.4
8 钢材强度
型钢及螺栓钢材性能 (kN/cm ) 钢材序号 2 fu 37.5 fy 22.5
2
f 20.5
fv 12
0
t3
18 20
b3
325
l3
400
220 - 22 X 220 / 965
965
0
0
0
20
325 - 20 X 325 / 400
400
校 核 6
翼缘螺栓信息( mm ,mm )
螺栓序号 9 螺栓等级 10.9 螺栓钢号 Q235 螺栓直径 22 螺栓孔径 23.5 螺栓形式 单剪螺栓 接触形式 I类接触面 有效面积 303.4
推荐值 修订值 设计值
12 TRUE
2 TRUE
140 TRUE
80 TRUE
10 TRUE
5 TRUE
80 TRUE
80 TRUE
校 核 5
拼接连接板的设计 ( mm ) 外侧翼缘拼接连接板 内侧翼缘拼接连接板 腹板拼接连接板
t1
推荐值 修订值 设计值 22 22
b1
220
l1
965
t2
0
b2
0
l2
fce 32
螺栓强度
NbHFv 77
NbHWv 77
f bHu 104
9
焊缝强度信息 (kN/cm ) 焊缝序号 2 焊条型号 E43xx fu 37.5 fwc 20.5 fwt12 20.5 fwt3 17.5 fwv 12 fwf 16
BH500×300等强连接计算表格
Vu2 = AnWPL×fu/ 1.732
= 89.6 * 37.5 / 1.732
= 1940.0
梁腹板高强度连接螺栓抗剪最大承载力：
Vu3 = 0.58×nf×n×AebH×fubH = 0.58 * 2 * 20 * = 7310.8
3.03 * 104
Vu = min (
1143.2 ,
1940.0
BH500X300X16X25
1.设计条件：
(除非另有注明，长度单位为厘米，力的单位为千牛，强度单位为千牛/平方厘米）
梁截面 H = 50 B = 30 Tw = 1.6 Tf = 2.5
净截面系数: 0.85
高
强
螺
栓
f=
=
抗
=
=
滑
移
系
梁材
数
质:
Байду номын сангаас
Q235
20.5 fv
12
fu
38
fy
22.5
＝
螺栓: 直径 M22 孔径 2.4 等级 10.9 P= 190
高强螺=栓19的8.受0 剪承载力
为:
198.0
4.2.2.弯矩产生的最大螺栓剪力
37.5 * 1.5
∑r2 = 8 * ( + 2* (
+ 10 * (
15 * 0* 11.25 *
15 +
0
+
11.25 +
7.5 * 7.5 +
0
*
0
* 0+
0
*
3.75 * 3.75 )
0 + 0 *0 0 + 0 *0
梁柱刚接节点域计算
H型钢支撑刚接连接节点计算钢材牌号及板厚抗拉、抗压和抗弯抗剪235Q235(≤16mm)215125235Q235(>16~40mm)205120235Q235(>40~60mm)200115235Q235(>60~100mm)190110345Q345(≤16mm)310180345Q345(>16~35mm)295170345Q345(>35~50mm)265155345Q345(>50~100mm)250145390Q390(≤16mm)350205390Q390(>16~35mm)335190390Q390(>35~50mm)315180390Q390(>50~100mm)295170420Q420(≤16mm)380220420Q420(>16~35mm)360210420Q420(>35~50mm)340195420Q420(>50~100mm)325185高强度螺栓预拉力螺栓直径预拉力螺栓直径螺栓孔径M 16(8.8级)801617.5M 20(8.8级)1252022M 22(8.8级)1502224M 24(8.8级)1752426M 27(8.8级)2302729M 30(8.8级)2803032M 16(10.9级)1001617.5M 20(10.9级)1552022M 22(10.9级)1902224M 24(10.9级)2252426M 27(10.9级)2902729M 30(10.9级)3553032焊缝的强度设计值一级、二级三级Q235(≤16mm)215215185Q235(>16~40mm)205205175Q235(>40~60mm)200200170对接焊缝抗拉 f v w钢材牌号及板厚抗压f c wQ235(>60~100mm)190190160Q345(≤16mm)310310265Q345(>16~35mm)295295250Q345(>35~50mm)265265225Q345(>50~100mm)250250210Q390(≤16mm)350350300Q390(>16~35mm)335335285Q390(>35~50mm)315315270Q390(>50~100mm)295295250Q420(≤16mm)380380320Q420(>16~35mm)360360305Q420(>35~50mm)340340290Q420(>50~100mm)325325275混凝土强度设计值混凝土强度等级混凝土强度影响系数βc轴心抗压强度f c轴心抗拉强度f cC15 1.007.20.91C20 1.009.6 1.1二.支撑拼接节点弹性计算 1.0011.9 1.27C30 1.0014.3 1.43C35 1.0016.7 1.57C40 1.0019.1 1.711）支撑拼接等强连接 1.0021.1 1.8C50 1.0023.1 1.89C55Nn =0.85AwnXf=0 1.96C600.9327.5 2.04C650.9029.7 2.09C70n Wb ≥Nn/N v b=31.8 2.14C750.8333.8 2.18C800.8035.92.22钢结构抗震设计连接系数焊接螺栓连接焊接Q235 1.4 1.45 1.25Q345 1.3 1.35 1.2Q345GJ1.251.31.15梁柱连接支撑，构件母材牌号最小抗拉强度屈服强度13752355375225375215375215470345470325470295470295485390485370485350485350517420517400517380517380螺栓有效截面积最小抗拉强度132.783010226.9830254.3830314.0830415.3830530.7830132.71040226.91040254.31040314.01040415.31040530.71040角焊缝5125自动焊、半自动焊和E43型焊条1602120自动焊、半自动焊和E50型焊条2001155自动焊、半自动焊和E55型焊条220焊接方法和焊条型号抗拉、抗压和抗剪 f f w抗剪f v w1101801701551452051901801702202101951854螺栓连接1.3埋入式 1.21.25外包式 1.21.2外露式1.1柱脚，构件拼接。
钢梁拼接节点计算
Nv=
93.45 （KN）
Ns1=
194.48 （KN）
采用高强螺
栓规格：M
24
(10.9S)
螺栓孔径
Nvb 0.9nf mP
Mf=
100 (mm) 0 (mm) 0 (mm) 0 (mm) 0 (mm)
100 (mm)
25.5 (mm)
Nvb 0.9nf mP
μ= nf= P= Nvb=
0.45 2 (采用双剪)
If= 1019275.2 (cm4)
Ik= Ij= Ij/h=
207932.14 (cm4) 811343.06 (cm4)
7375.85 (cm3)
上下翼缘连接 板的截面惯性 矩:
上下翼缘连接 板螺栓孔的截 面惯性矩:
上下翼缘连接 板的净截面惯 性矩:
上下翼缘连接 板的净截面抵 抗矩:
Il= 1131398.38 (cm4)
Mp=Wp*fy =
翼缘连接板 净截面最大 承载力的相 应最大弯 矩:
翼板高强螺 栓抗剪最大 承载力的相 应最大弯 矩:
5795.3 （KN M） Mu1= 8524.74 Mu2= 11789.86
1.3Mp=
梁腹板抗剪 高强螺栓的
(1)， 极限承载力
7533.9 （KNM） <Mu1
可 (Nvub=0.58nfAebfub)
Ilk= 206818.52 (cm4)
Ilj= 924579.86 (cm4)
Ilj/hl=
8110.35 (cm3)
>Ij/h 可
6，极限承 载力验算： 根据《建筑 抗震设计规 范》 （GB50011 -2010)的 8.2.8的要 求：
梁的连接的 极限受弯、 受剪承载 力，应符合 下列要求：
钢梁等强拼接节点设计计算书(Mathcad)
Wnb
:=
Inb 0.5Hb
3.3 设计内力 弯矩
剪力
Mnb := Wnb ⋅ f Vnb := Anwb ⋅ fv
Wnb = 5.586 × 107 mm3
Mnb = 1.48 × 1010 Vnb = 5.845 × 106
N-mm N
3.4 计算所需的高强度螺栓数目
梁单侧翼缘连接所需的高强度螺栓数目
3.1 梁扣除高强度螺栓后的净截面惯性矩
∑ Inb
:=
I0b
−
2
⋅
nFP
⋅ dFb ⋅ 12
tFb3
−
2⋅
nFP ⋅
dFb
⋅
tFb ⋅
⎛ ⎜
Hb
⎝
− 2
tFb
⎞2 ⎟
⎠
−
⎡⎢⎛⎜ ⎣⎝
1 12
⋅
twb
⋅
dwb3⎞⎟⎠
+
twb
⋅
dwb
⋅
y2
Inb = 4.888 × 1010
mm4
3.2 梁扣除高强度螺栓后的净截面模量
2.设计条件
2.1 钢梁截面
H 1750x600x600x30x45x45 梁高
翼缘宽度
Hb := 1750
mm
bFb := 600
mm
翼缘厚度 腹板厚度 腹板高度
tFb := 45
mm
twb := 30
mm
hwb := Hb − tFb − twb hwb = 1.675 × 103 mm
毛截面惯性矩
( ) nFb :=
Wnb ⋅ f Hb − tFb ⋅ NvbH
梁腹板连接所需的高强度螺栓数目
强节点弱构件-钢结构梁柱节点连接计算
Q390(rR=1.11)
350
205
Q420(rR=1.11)
380
220
板厚16<t<35mm
牌号 Q235 Q345
N/mm2
抗拉、抗压
、抗弯 f
抗剪 fv
205
120
295
170
Q390 Q420
335
190
360
210
屈服 235 345
390 420
屈服 235 345
390 420
高强螺栓预
ftw （N/mm2）
295
lp=ln-2x 塑性铰间距 离(m)
ln 梁净跨(m) x=a+0.5b (m)
a (mm) b (mm)
盖板计算
9.214 10.4 0.593 420 346
考虑腹板 盖板面积 (mm2) 受弯
上盖板 下盖板
盖板厚度 (mm) 计算 值
盖板厚度(mm) 取值 宽度
选取螺栓个数
8476 875.2181597 6.273965302
8
螺栓容许间距 （mm）
输入数据
板厚（腹板） t （mm）
13
螺栓直径 d （mm）
20
计算结果
中心间距
外排
中间排
垂直内力方向
顺内力方向
构件受压
构件受拉
MAX
MIN
156
63
312
63
234
63
312
63
中心至构件边缘距离
MAX
MIN
666.8918785
M=Mmaxb+Vx NV1y Iw
1806.877439 83.36148482 300265125.3
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等强度设计法计算梁的拼接接点设计
型号H450x300x10x20
工字钢梁高h=450mm
工字钢腹板厚t w=10mm f=310f V=工字钢上翼缘宽b1=300mm
工字钢上翼缘厚t f1=20mm f=295f V=工字钢下翼缘宽b2=300mm
工字钢下翼缘厚t f2=20mm f=295f V=工字钢腹板高度h w=410mm
截面面积A0b=16100mm2
中和轴位置h1=225mm h2=225
惯性矩I0x b=612534166.7mm4
截面抵抗矩W0x1b=2722374.074mm3W0x2b=2722374
腹板连接板的高度h wm=340mm
初定螺栓型号:M22(腹板)P=180KN孔径23.5
M22(翼缘) P=180KN孔径23.5
接触面处理方法:μ=0.4
传力摩擦面个数:n=2
2.拼接连接计算
1) 梁单侧翼缘和腹杆的净截面面积估算和相应的连接螺栓数目估算:
a=5100mm2
净截面面积估算:A
nf1
A nf2a=5100mm2
A nw a=3485mm2
连接螺栓估算:采用
n fb1a=10.4479166712
n fb2a=10.4479166712
n wb a= 4.356254
2)翼缘外侧拼接连接板的厚度
t11=13mm22(-22x450x840)
t12=13mm22(-22x450x840)翼缘内侧拼接连接的宽度b为:
b1=145mm130
b2=145mm130
翼缘内侧拼接连接板厚度:
t21=15.53846154mm25(-25x220x840)
t22=15.53846154mm25(-25x220x840)腹板两侧拼接连接板的厚度,
t3=7.029411765mm12(-18x190x840)
3)梁的截面特性
(1)梁上的螺栓孔截面惯性矩:
I rR b=94528926.25mm4
(2)扣除螺栓孔后的净截面惯性矩:
I nx b=518005240.4mm4
(3)梁的净截面抵抗矩:
W nx b=2302245.513mm3
(4)梁单侧翼缘的净截面面积
A nF b=4120mm2
(5)梁腹板的净截面面积
A nw b=1985mm2
4)梁的拼接连接按等强设计法的设计内力值
弯矩M n b=679162426.3N*mm
剪力V n b=357300N
5)校核在初开始估计的螺栓数目
n fb1a=10.96838544<12ok!
n fb2a=10.96838544<12ok!
n wb= 2.48125<4ok!
6)拼接连接板的校核
(1)净截面面积的校核
单侧翼缘拼接连接板的净截面面积
A oF PL=8682>4120ok!
腹板拼接连接板的净截面面积
A oW PL=7032>1985ok!
(2)拼接连接板刚性的校核
拼接连接板的毛截面惯性矩
I ox PL=1055531767cm4
拼接连接板上的螺栓孔截面惯性矩
I xR PL=473665984.3cm4
拼接连接板扣除螺栓孔后的净截面惯性矩
I nx PL=581865782.3cm4
拼接连接板的净截面抵抗矩
W nx PL=2355731.912>2302246ok!
7)按抗震设计要求对拼接连接节点的最大承载力的校核
(1)梁的全塑性弯矩
M px b=810955000N*mm
(2)拼接连接节点的最大承载力的校核
对弯矩
梁翼缘拼接连接般的净截面抗拉最大承载力的相应最大弯矩
M u1=1756321380
梁翼缘连接高强度螺栓的抗剪最大承载力的相应最大弯矩
M u2=2439028800
梁翼缘板的边端截面抗拉最大承载力的相应最大弯矩
M u3=2425200000> 1.76E+09翼缘拼接连接板边端截面抗拉最大承载力的相应最大弯矩
M u4=5642538000> 1.76E+09
M u=1756321380>8.92E+08ok!
对剪力
梁腹板净截面面积的抗剪最大承载力:
V u1=538638.9336
梁腹板拼接连接板净截面面积的抗剪最大承载力:
V u2=1908165.734>538638.9
腹板连接高强度螺栓的抗剪最大承载力
V u3=1890720>538638.9
V u=538638.9336>87853.46ok!
(3)螺栓孔对梁截面的削弱校核
梁的毛截面面积A0=16100mm2
螺栓孔的削弱面积:
A R=2820mm2
螺栓孔对梁截面的削弱率
μr=18%<25%ok!
180 170 170。