等强拼接

12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940414243444546474849505152535455ABCDEFGH一、设计条件：钢材强度设计值f=20.5(10N/mm2)钢材抗剪强度设计值fv=12.0(10N/mm2)钢材屈服强度值fy=22.5(10N/mm2)连接板抗拉强度最小值：fu=37.5(10N/mm2)梁截面高H=30.0(cm)翼缘宽B=30.0(cm)腹板厚tw=1.0(cm)翼缘板厚tf=1.5(cm)摩擦系数µ=0.45双剪螺栓直径Φ=2.0(cm)梁腹板螺栓间距d1=6.5(cm)螺栓预拉力P=155.0(kN)梁腹板螺栓边距d2=4.0(cm)连接板极限承压强度fcub=56.3(10N/mm2)螺栓强度设计值ftb=50.0(10N/mm2)螺栓有效面积AebH=2.45(cm2)104.0(10N/mm2)翼缘螺栓距离翼缘端e=6.00(cm)计算长度lb=500.0(cm)型钢圆弧半径r=2.0(cm)设计参考资料：《钢结构节点手册》、《钢结构设计规范》、《抗震规范》[手动输入]二、拼接连接计算:38.3(cm2)[计算过程：0.85*F6*F7]23.0(cm2)[计算过程：0.85*(C6-2*F7)*C7]125.6(kN)[计算过程：0.9*2*C8*F9]6.2取nFac=8.0[计算过程：F17*C4/F21]2.0螺栓列数n2:4.02.2取nWac=9.0[计算过程：F19*F4/F21][手动输入]3.0螺栓列数n4:3.0-6.500.06.5大于3行的扩展x=-6.500.006.50大于3列的扩展y=大于6列的扩展y=[手动输入]21.0(cm)[计算过程：(E29-1)*C9+2*C10]1.1(cm)，取t1=1.4《手册》P236：单侧翼缘面积估算：AnaF=0.85*B*tf=腹板面积估算：Anaw=0.85*(H-2*tf)*tw=单个螺栓抗剪承载力设计值：NvbH=0.9*nf*µ*P=螺栓数目估算：2、连接板厚度估算：单侧翼缘螺栓估算：nFac=AnaF×f/NvbH=腹板螺栓估算：nWac=AnaW×fv/NvbH=螺栓行数n1:螺栓行数n3:(行)腹板螺栓距离螺栓群中心距离x=(列)腹板螺栓距离螺栓群中心距离y=1、净截面面积估算：框架梁等强度连接抗震设计腹板拼接连接板的高度H3=(n3-1)*d1+2*d2=《手册》8-25：翼缘外侧连接板t1=0.5*tf+0.3=钢梁截面为HW300x300x10x15(r=20)，钢材为Q235，抗震设防烈度为8度，采用10.9级高强螺栓摩擦型连接。螺栓采用M20，摩擦面采用喷砂处理。节点位置详见布置图。高强螺栓抗拉强度fubH=5657585960616263646566676869707172737475767778798081828384858687888990919293949596979899100101102103104105106107108109110111ABCDEFGH30.0(cm)12.5(cm)，取B2=12.01.4(cm)，取t2=1.4[计算过程：F6*F7/(4*G57)+0.5]0.7(cm)，取t3=0.8[计算过程：0.5*C7*(C6-2*F7)/F37+0.1][手动输入]1)梁未消弱截面特性：120.4(cm2)[计算过程：C7*(C6-2*F7)+2*F6*F7+(4*F13^2*(1-PI()/4))]I0xc=19932.8(cm4)W0xc=1328.9(cm3)[计算过程：1/12*(F6*C6^3-(F6-C7)*(C6-2*F7)^3)][计算过程：C68/(0.5*C6)]2)螺栓孔的特性：2682.9(cm4)[计算过程：1/12*((F8+0.2)*C6^3-(F8+0.2)*(C6-2*F7)^3)*E26]188.6(cm4)[计算过程：手动计算输入]2871.5(cm4)3)扣除螺栓孔后梁截面特性：17061.3(cm4)1137.4(cm3)38.4(cm2)[计算过程：F6*F7-E26*F7*(F8+0.2)]20.4(cm2)[计算过程：C7*(C6-2*F7)-E29*C7*(F8+0.2)]23317.1(kN*m)244.8(kN)[计算过程：F80*C4][计算过程：F84*F4]6.5[计算过程：E87/((C6-F7)*F21)]可得：(nFbnFac)设计满足1.9[计算过程：E88/F21]可得：(nwbnWac)设计满足(cm2)35.8[计算过程：(E56-E26*(F8+0.2))*G55]27.4[计算过程：G57*G58*2-(F8+0.2)*E26*G58]63.3《手册》8-21：可得：(AnFPLAnFb)设计满足(cm2)23.0[计算过程：(F37-E29*(F8+0.2))*G60*2]《手册》8-22：可得：(AnWPLAnWb)设计满足(cm4)5、校核估算螺栓数《手册》8-7：nWb=Anwb×fv/NVBh=6、拼接连接板的校核1)净截面面积的校核梁单侧翼缘连接板的净截面面积:AnFPL腹板螺栓孔截面惯性矩Ixr2c=螺栓孔截面惯性矩Ixrc=Ixr1c+Ixr2c=梁扣除螺栓孔后的净截面惯性矩Inxc=I0xc-Ixrc=梁扣除螺栓孔后的净截面抵抗矩Wnb=Inxc/0.5H=4、梁的拼接连接按等强度设计法设计内力值Mnb=Wnb×f=Vnb=Anwb×fv=梁单侧翼缘的净截面积AnFb=B*tf-n1*tf*(Φ+0.2)=翼缘内侧联结板扣除螺栓孔后净截面面积：AnF2PL=(B2-0.5n1*(Φ+0.2))*t2*2=翼缘外侧连接板宽度取为B1=《手册》8-28：腹板两侧连接板t3=twb*hwb/(2*h3)+0.1=3、梁截面特性：翼缘外侧联结板扣除螺栓孔后净截面面积：AnF1PL=(B1-n1*(Φ+0.2))*t1=腹板拼接连接板的净截面面积AnWPL2)拼接连接板刚性的校核AnWPL=(H3-n3*(Φ+0.2))*t3*2=翼缘内侧连接板宽度B2=(B-tw)/2-r=《手册》8-26：若面积相等则厚度t2=B*tf/(4*B2)+0.5=《手册》8-6：nFb=Wnb×f/[（Hb-tFb）NVbH]=A0c=tw*hw+2*B*tf=AnFPL=AnF1PL+AnF2PL=梁腹板的净截面面积Anwb=tw*(H-2*tf)-n3*tw*(Φ+0.2)=翼缘板螺栓孔截面惯性矩Ixr1c=112113114115116117118119120121122123124125126127128129130131132133134135136137138139140141142143144145146147148149150151152153154155156157158159160161162163164165166167ABCDEFGH26681.0(cm4)[计算过程：手动计算输入]1234.8(cm4)[计算过程：1/12*(G60*2)*F37^3]301.7(cm4)[计算过程：E73/C7*G60*2]拼接板扣除螺栓孔后的净截面惯性矩InxPL=I1xPL+I2x0PL-I2xkPL=27614.1(cm4)拼接连接板净截面的抵抗矩WnxPL=InxPL/(0.5*H+t1)=1683.8(cm3)《手册》8-23：可得：（WnxPLWnxc）设计满足1464.8(cm3)(限H型截面)《手册》8-192：[计算过程：F6*F7*(C6-F7)+0.25*(C6-2*F7)^2*C7]32956.9(kN*cm)对弯矩68544.0(kN*cm)[计算过程：G101*F5*(C6+G55)+G103*F5*(C6-2*F7-G58)]67389.5(kN*cm)[计算过程：0.58*2*G24*F11*C12*(C6-F7)]76950.0(kN*cm)[计算过程：G24*F12*F7*F5*(C6-F7)]143640.0(kN*cm)[计算过程：G24*F12*F5*(G55*(C6+G55)+G58*(C6-2*F7-G58))]67389.5(kN*cm)39548.3(kN*cm)《手册》8-171：可得：(Mu1.2Mpxc)设计满足对剪力441.7(kN)[计算过程：F84*F5/1.732]498.8(kN)[计算过程：F108*F5/1.732]2660.1(kN)[计算过程：0.58*2*G27*F11*C12]441.7(kN)184.6(kN)[计算过程：1.3*F125/(0.5*C13)]可得：(Vu1.4Vpm)设计满足19.816.4%《手册》P309：可得：μR25%设计满足295.6(kN)《抗规》8.2.8-15[计算过程：0.58*2*F11*C12]168.8(kN)《手册》P322：Mu1=Anf1PLfu（H+t1）+Anf2PLfu（H-2tF-t2）=腹板拼接连接板的螺栓孔截面惯性矩I2xkPL=2)拼接连接节点的最大承载力校核梁翼缘拼接连接板的净截面抗拉最大承载力的相应最大弯矩《手册》8-189：梁的全塑性弯矩MPxb=WPxb*fy=翼缘拼接连接板扣除螺栓孔的截面惯性矩I1xPL=腹板连接板的毛截面惯性矩I2x0PL=梁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《手册》P323：Mu4=nefu[t1（H+t1）+t2（H-2tF-t2）]=梁翼缘高强度螺栓抗剪最大承载力的相应最大弯矩《手册》P323：Mu2=0.58×nfnAebHfcubH（H-tF）=梁翼缘边端截面抗拉最大承载力的相应最大弯矩《手册》P323：Mu3=netFfu（H-tF）=《手册》P323：1.4Vpm=1.4×（2MPxb/lb)=《手册》P323：(8-169)Vu2=AnwPL×fu/√3=梁腹板高强度螺栓抗剪最大承载力《手册》P323：Vu3=0.58×nfnAebHfubH=Vu=min（Vu1、Vu2、Vu3）=Mu=Min（Mu1、Mu2、Mu3、Mu4）=梁腹板净截面面积的抗剪最大承载力《手册》P323：(8-169)Vu1=Anwc×fu/√3=梁腹板拼接连接板净截面面积的抗剪最大承载力1.2MPxc=单个螺栓受剪承载力Nvub=0.58nfAebfub=螺栓翼缘连接板受压承载力Nfcub=d∑tfcub=3)螺栓孔对梁截面的削弱率校核螺栓孔的削弱面积AR=螺栓孔对梁截面的削弱率μR=AR/A0=三、按钢结构抗震规范验算1、翼缘的拼接验算螺栓极限受剪承载力[计算过程：F123*C5]1)梁的塑性模量WPxb=B×tf(H-tf)+1/4（H－2tf)2tw=7、按抗震设计要求对拼接连接节点的承载力的校核168169170171172173174175176177178179180181182183184185186187188189190191192193194195196197198199200201202203204205206ABCDEFGH《抗规》8.2.8-16[计算过程：F8*F7*(1.5*F5)]112.5(kN)《抗规》8.2.8-16[计算过程：F8*C7*(1.5*F5)]168.8(kN)112.5(kN)1350.0(kN)1.2Anfbfay=1036.8(kN)[计算过程：1.2*F82*C5]《抗规》8.2.8-3可得：（nNcub1.2Anfbfay）设计满足1012.51.2Anwbfay=550.8[计算过程：1.2*F84*C5]《抗规》8.2.8-3可得：（nNwcub1.2Anwbfay）设计满足1640.3cm4[计算过程：1/12*C7*(C6-2*F7)^3]1451.7cm4[计算过程：F186-E73]2804