钢梁与钢柱刚性连接计算(JGJ99-2015应用系列)
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翼缘对接焊缝的等效角焊缝长度
b c we=b Fb×f w t/f w f=403.125
其中E43
b Fb梁翼缘宽度(即对接焊缝的有效长度)300
f w t对接焊缝的抗拉强度设计值215N/mm2
f w f角焊缝的抗拉强度设计值160N/mm2
翼缘焊缝厚度15
翼缘焊缝长度403.125
腹板焊缝厚度10
腹板焊缝长度230
y1翼缘焊缝外边缘至焊缝中和轴的距离150
y2腹板角焊缝外边缘至焊缝中和轴的距离115
I c wF 梁翼缘等效角焊缝截面惯性矩245805468.8
W c wF 梁翼缘等效角焊缝截面模量1638703.13
I ww 梁腹板角焊缝截面惯性矩20278333.33
I c w 等效角焊缝的全截面惯性矩266083802.1
w w w 等效角焊缝的全截面惯性矩176333.3333
M140000000
V80000
梁翼缘等效角焊缝强度验算
d M=M c wF/W c wF=78.92250401<160N/mm2
其中
M c wF=(I c wF/I c w)*M=129330554.3
梁腹板角焊缝强度验算
d M=M c ww/w ww=60.50725326<160N/mm2
t v=V/(2*0.7*h f*l w)=27.21088435<160N/mm2
d fs=66.34425313<160N/mm2
钢材厚度小于16mm。
钢结构连接计算公式总汇1:钢结构连接计算公式总汇本旨在提供钢结构连接计算公式的总汇,以便工程师在进行钢结构计算设计时能够准确、高效地进行连接设计。
以下是各类常用的钢结构连接计算公式详细细化。
1. 强度计算公式1.1 焊缝强度计算公式在焊缝连接设计中,可以使用以下强度计算公式:σ = k1 × k2 × k3 × α × A其中,σ为焊缝的强度;k1为材料强度的修正系数;k2为焊缝形状的修正系数;k3为焊缝质量的修正系数;α为焊缝强度的系数;A为焊缝的有效截面积。
1.2 螺栓强度计算公式在螺栓连接设计中,可以使用以下强度计算公式:σ = k1 × k2 × α × A其中,σ为螺栓的强度;k1为材料强度的修正系数;k2为螺栓形状的修正系数;α为螺栓强度的系数;A为螺栓的有效截面积。
2. 刚度计算公式2.1 焊缝刚度计算公式焊缝连接的刚度计算可以使用以下公式:k = k1 × k2 × k3 × α × E × I / L 其中,k为焊缝的刚度;k1为材料刚度的修正系数;k2为焊缝形状的修正系数;k3为焊缝质量的修正系数;α为焊缝刚度的系数;E为材料的弹性模量;I为焊缝截面惯性矩;L为焊缝的长度。
2.2 螺栓刚度计算公式螺栓连接的刚度计算可以使用以下公式:k = k1 × k2 × α × E × A / L其中,k为螺栓的刚度;k1为材料刚度的修正系数;k2为螺栓形状的修正系数;α为螺栓刚度的系数;E为材料的弹性模量;A为螺栓的截面积;L为螺栓的长度。
附件:1. 强度计算公式表格2. 刚度计算公式表格法律名词及注释:1. 材料强度的修正系数:根据不同材料的特性,经过实验和理论分析得出的修正系数,用于修正材料在实际工程中的强度。
2. 焊缝形状的修正系数:根据焊缝的形状特征,经过实验和理论分析得出的修正系数,用于修正焊缝在实际工程中的强度。
刚性连接与铰性连接钢结构中,梁与柱的连接通常采用3种形式,柔性连接(也称铰接)、半刚性连接合刚性连接。
在工程实践中,如何判别一个节点属于刚性、半刚性或铰接连接主要是看其转动刚度 ,刚性连接应不会产生明显的连接夹角变形,即连接夹角变形对结构抗力的减低应不超过5%。
半刚性连接则介于二者之间。
梁柱的半刚性连接可以采用在梁端焊上端板,用高强螺栓连接,或是用连于翼缘的上、下角钢和高强螺栓。
其设计要求如下:(1)端板连接在端板连接节点中力的传递可将梁端弯矩简化为一对力偶,拉力经受受拉翼缘传递。
受拉螺栓对受拉翼缘对称布置。
压力可以通过端板或柱翼缘承压传递,压力区螺栓可少量设置,并和受拉螺栓一起传递剪力。
(2)上下角钢连接用上下角钢连接的节点中,受拉一侧的连接角钢在弯矩作用下,不仅竖肢变形,水平肢也变形。
因此,角钢连接的刚度比端板者稍低。
连接性质的划分应由下列三项指标来表征:抗弯刚度,转动刚度,延性(转动能力)。
抗弯承载力是连接强度的主要项目,此外还有抗剪强度。
刚性连接从理论上来说,承受弯矩和剪力的能力应该不低于梁的承载能力,亦即不低于梁的塑性铰弯矩和腹板全塑性剪力。
地震区的框架应该要求更高,体现“强连接-弱构件”的原则。
对于柔性连接则只要求其抗剪能力。
半刚性连接介于刚性和柔性连接之间,必须具有一定的抗弯能力。
连接的转动刚度由弯矩-转角曲线的斜率来体现,它不是常量,转动刚度对框架变形和承载力都有影响。
对变形的影响需要结合正常使用极限状态进行分析。
为此,应考察连接的初始刚度或标准荷载作用下的割线刚度。
刚性连接的刚度,理论上需要达到无限大,但实际上只要达到一定的限值就可以看作是刚性连接,问题在于如何从数量上做出界定。
转动能力属于延性指标,塑性设计的框架要求塑性铰部位有一定转动能力,以便后续的内力重分布能够出现。
1.刚性连接这种构造假定梁柱连接有足够的刚性,梁柱间无相对转动,连接能承受弯矩。
铰支连接这种构造假定结构承受重力荷载时,主梁和柱之间只传递垂直剪力,不传递弯矩。
工程名称:原则上梁端弯矩全部由梁翼缘承担,梁端剪力全部由梁腹板承担。
1、数据输入:基本尺寸:钢梁1截面:BH800.X250X12X16材质:Q345B 钢柱截面:BH300X300X8.X14材质:Q345B 连接板尺寸:PL-195*700*16材质:Q345B梁跨度L 0:12000.00mm材质特性:梁之Fu:470.00N/mm^2柱之Fu:470.00N/mm^2接板之Fu:470.00N/mm^2梁之Fy:345.00N/mm^2柱之Fy:345.00N/mm^2焊缝f wt :310.00N/mm^2柱之fv:180.00N/mm^2高强螺栓:螺栓数量:14.00螺栓直径M20抗拉极限:1040.00N/mm^2螺栓有效面积:249.79mm^2输入荷载:梁端弯矩:M L b =262KN*M 梁端剪力:V=438KN2、基本计算:1)、梁翼缘与柱完全焊透的坡口对接焊缝强度计算:梁翼缘宽b fb =250梁翼缘厚t fb =16梁截面高度h b =800梁翼缘贴板厚t=8.00σ =Mmax/[(h b -t fb )*b fb *(t fb +t)]55.70N/mm^2<f w t OK!2)、梁腹板与连接板采用摩擦型高强螺栓连接计算:一个高强螺栓预拉力P :155KN 传力摩擦面数目N f :1个摩擦面抗滑移系数u :0.45一个摩擦型高强螺栓单面抗剪承载力设计值:N v bH =0.9*N f *u*P 62.78KN计算所需螺栓数目n wb :n wb1=V / N v bH6.98个或n wb2=0.5*Anw*fv /N v bH4.92个梁ZL1(非加掖端)与工字柱的刚性连接节点设计第1页或n wb3=(M L b+M R b)/(L0*N v bH)0.35个n wb=max(n wb1,n wb2,n wb3) 6.98个<12个1.5*n wb=10.47<12个第2页3)、连接板厚度计算:t=tw*(h b-2t fb)/h L+2~4mm15.2mm取16.0mm3、抗震设计校核:3.1.极限受弯承载力验算:梁1的全塑性弯距:Mpb1=(b bf1*t fb1*(h b1-t fb1)+(h b1-2*t fb1)^2*t w1/4)*Fy1692387840.00N*mm翼板熔透焊接时最大抗弯:Mu1=b F b1*(t Fb1+t)*Fu1*h0b12210880000.00N*mm> 1.2*Mpb1=2030865408OK!梁2的全塑性弯距:Mpb2=(b bF2*t Fb2*(h b2-t Fb2)+(h b2-2*t Fb2)^2*t w2/4)*Fy1340962560.00N*mm翼板熔透焊接时最大抗弯:Mu2=b F b2*(t Fb2+t)*Fu2*h0b21629584000.00N*mm>1.2*Mpb2=1609155072OK!梁翼缘的塑性截面模量Wf=3200000梁全截面的塑性截面模量Wb=4905472梁翼缘的塑性截面模量与梁全截面的塑性截面模量之比=0.65<0.7需要设两列螺栓,且螺栓总数不小于计算值的1.5倍3.2.极限受剪承载力验算:翼焊腹栓时最大抗剪:腹板抗剪:Vu1=Anw*Fu/1.7321965207.85接板抗剪:Vu2=Anw*Fu/1.7322325034.64螺栓抗剪:Vu3=0.58*Nf*n*Aebh*Fubh2109418.15Vu3'=d*Nf*n*∑t*1.5Fub1738800.00Vu=MIN(Vu1,Vu2,Vu3,Vu3’)1738800.00≥ 2.6*Mp1/LbOK!0.58*hw*tw*fy1054126.803.3.连接板与柱连接焊缝计算:hf1=Anw*fv/(4*0.7*lw*f w t)0.21mmhf2=(M L b+M R b)/(2*0.7*lw*f w t*L b)0.07mmhf3=V/(2*0.7*lw*f w t) 1.46mmhf=Max(hf1,hf2,hf3) 1.46mm选取焊缝为:8.00mm第3页4、柱腹板加劲板计算:柱翼缘与腹板焊脚尺寸 6.00mm梁单侧翼缘的截面面积A FB:4000.00mm^2加劲板面积:As=A fb-t wc*(t Fb+5*t0)3072.00mm^2选取加劲板厚度ts:16mm加劲板宽度:Bs=As/(2*ts)96.00mm加劲板宽厚比:Bs/ts= 6.00<18*SQRT(235/345)=14.9OK!5、节点域校核:梁柱截面高度之和的1/70:15.71mm柱腹板厚度:8.mm需贴板!计算双面贴板厚度: 3.86mm选用贴板厚度: 6.00mm第4页。
钢结构梁柱节点设计探讨1.常用的刚性连接节点常用的刚性连接的形式有全焊接节点、栓焊混合节点和全栓接节点。
1.1、全焊接节点:梁的上下翼缘采用坡口对接焊缝,梁腹板用角焊缝与柱翼缘连接。
2、栓焊混合节点:梁的上下翼缘采用坡口对接焊缝,梁腹板与焊接在柱翼缘上的连接板采用高强螺栓连接。
3、全栓接节点:梁的上下翼缘采用T形或角钢连接件与柱通过高强螺栓连接。
规范中关于这块的相关条文:《钢结构设计标准》GB50017-2017中12.3.1条“梁柱连接节点可采用栓焊混合连接、螺栓连接、焊接连接、端板连接、顶底角钢连接等构造。
”《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ99-2015中8.1.1条“1、梁与H形柱(绕强轴)刚性连接以及梁与箱形柱或圆管柱刚性连接时,弯矩由梁翼缘和腹板受弯区的连接承受,剪力由腹板受剪区的连接承受。
2、梁与柱的连接宜采用翼缘焊接和腹板高强度螺栓连接的形式,也可采用全焊接连接。
一、二级时梁与柱宜采用加强型连接或骨式连接。
3、梁腹板用高强度螺栓连接时,应先确定腹板受弯区的高度,并应对设置于连接板上的螺栓进行合理布置,再分别计算腹板连接的受弯承载力和受剪承载力。
”2.连接节点的计算原则:规范中关于这块的相关条文:《建筑抗震设计规范》GB50011-2010中8.2.1条“钢结构应按本节规定调整地震作用效应,其层间变形应符合本规范第5.5节的有关规定。
构件截面和连接抗震验算时,非抗震的承载力设计值应除以本规范规定承载力抗震调整系数”、8.2.8条“1.钢结构抗侧力构件连接的承载力设计值,不应小于相连构件的承载力。
2.钢结构抗侧力构件连接的极限承载力应大于相连构件的屈服承载力。
”《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ99-2015中8.1.1条“高层民用建筑钢结构的连接,非抗震设计的结构应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017的有关规定执行。
抗震设计时,构件按多遇地震作用下内力组合设计值选择截面;连接设计应符合构造措施要求,按弹塑性设计,连接的极限承载力应大于构件的全塑性承载力。
对钢柱杯口基础设计的认识 Understanding of the foundation design of steel column cup mouth发布时间:2022-07-15T07:52:32.144Z 来源:《建筑实践》2022年第5期作者:张大剑[导读] 随着社会经济的发展和钢结构生产加工技术的进步,张大剑(中煤西安设计工程有限责任公司陕西西安710054)【摘要】随着社会经济的发展和钢结构生产加工技术的进步,工业厂房工程中采用钢框排架结构形式的比例在逐渐上升,结合规范中相关的强连接弱构件的要求,柱与基础的连接计算成为设计的关键一环,杯口基础与外露式、包裹式、直埋式相比,对上部钢柱形式和截面更具适应性,便于满足上述抗震要求,且其施工能与上部结构的加工同步开展,有利于压缩工期和节省工程费用。
目前杯口基础的设计理论有固端理论、撬杠理论及斜截面破坏理论,但规范对杯口基础的设计缺少明确的理论指导,本文综合现有文献及试验成果,梳理出一套钢柱杯口基础的设计思路和方法,供结构设计人员讨论参考。
【Abstract】With the development of social economy and the progress of steel structure production and processing technology, the industrial plant engineering using steel frame structure proportion gradually rising, combined with the specification, the column and foundation connection calculation is the key to the design, the cup base and exposed, package, straight buried, compared to the upper steel column form and section, easy to meet the seismic requirements, and the construction can synchronize with superstructure processing, is conducive to compression period and save engineering costs.At present, the design theory of cup base includes solid end theory, crowbar theory and inclined section destruction theory, but the specification lacks clear theoretical guidance for the design of cup base. This paper combines the existing literature and test results to sort out a set of design ideas and methods of steel column cup base for structural designers.【关键词】钢框排架;杯口基础;固端理论;撬杠理论;斜截面破坏理论【Keywords】Steel frame rack; cup mouth base; solid end theory; crowbar theory; inclined section damage theory1 引言随着社会经济的发展和钢结构生产加工技术的进步、绿色低碳的生态保护理念在工程领域的树立,工业厂房采用钢框排架结构的情况越来越多。
多高层钢结构工程钢柱在地下室做法【摘要】近年来越来越多的公共建筑和住宅采用了钢结构建造,但对于有地下室的建筑来说,钢结构并不适合于地下室环境。
钢结构建筑的地下室部分常常采用耐久性更好的型钢混凝土、钢筋混凝土梁柱。
本文将介绍一种箱型钢柱过渡为型钢混凝土柱延伸至地下一层及其柱脚的做法,同时也探讨了钢管混凝土柱延伸至地下一层及其柱脚的做法,供结构工程师在工作中参考。
【关键词】箱型柱、型钢混凝土柱、钢管混凝土柱、柱脚【中国分类号】 TU 【文献标识码】A0.概述钢结构具有材料强度高,自身重量轻,造型能力强,抗震性能好,装配式建造,可回收再利用等诸多优点,符合绿色低碳发展要求,易于实现工业化建造和智能建造。
各级政府也一直在积极倡导钢结构建筑,近年来越来越多的公共建筑和住宅采用了钢结构建造。
但是,对于有地下室的建筑来说,钢结构并不适合于地下室环境。
众所周知钢结构易锈蚀,在地下室潮湿环境下锈蚀程度更高,速度更快,尤其是在消防水池等存水空间;并且地下室设备管线较多,很多设备机房都在地下室,对钢结构维护、维修、保养带来了很大的困难。
另外,地下室着火以后难以扑灭,对钢结构构件破坏性很大。
因此,钢结构建筑的地下室部分常常采用耐久性更好的型钢混凝土、钢筋混凝土梁柱。
在《高层民用建筑钢结构技术规程JGJ99-2015》[1](以下简称《高钢规》)第3.4.2条也规定:“钢框架柱应至少延伸至计算嵌固端下一层,并且宜采用钢骨混凝土柱,以下可采用钢筋混凝土柱。
”本文将介绍一种箱型钢柱过渡为型钢混凝土柱延伸至地下一层及其柱脚的做法,同时也探讨了钢管混凝土柱延伸至地下一层及其柱脚的做法,供结构工程师在工作中参考。
1.箱型柱转型钢混凝土柱做法目前,国内多高层钢结构民用建筑中,钢结构上部结构的框架柱一般选用箱型柱。
相对于上部钢结构来说,地下室刚度大很多,地下室顶板可以作为嵌固端[2],因此实际工程中常根据《高钢规》的要求将首层钢柱延伸至地下一层,但在地下一层将钢柱变成十字形钢骨,外包钢筋混凝土,形成钢骨柱[3][4]。