钢柱柱脚“H柱埋入刚接”节点计算书2

“H柱埋入刚接”节点计算书

一. 节点基本资料

设计依据：《钢结构连接节点设计手册》（第二版） 节点类型为：H柱埋入刚接

柱截面：H-550*300*11*18， 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= 580 mm×330 mm，厚：T= 20 mm 锚栓信息：个数：4

采用锚栓：双螺母弯钩锚栓库_Q235-M24 方形锚栓垫板尺寸(mm)：B*T=70×20 底板下混凝土采用C40 基础梁混凝土采用C25 基础埋深：1.5m

栓钉生产标准：GB/T 10433

^2

栓钉抗拉强度设计值：f=215 N/mm 栓钉强屈比：γ=1.67

沿Y向栓钉采用：M16×120 行向排列：200 mm×7

列向排列：仅布置一列栓钉

实配钢筋：4HRB400_22+10HRB400_16+6HRB400_16 近似取X向钢筋保护层厚度：Cx=30 mm 近似取Y向钢筋保护层厚度：Cy=30 mm 节点示意图如下：

二. 荷载信息

设计内力：基本工况内力标准值

恒载 -30.0 52.0

52.0 31.0 31.0 活载 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0

三. 验算结果一览

最大压应力(MPa) 0.21 最大19.1 满足 等强 全截面 1 满足 基底最大剪力(kN) 99.3 最大16.2

不满足绕x轴抗弯承载力(kN*m) 2936 最小1490 满足绕y轴抗弯承载力(kN*m) 5382 最小342 满足 X向承担剪力(kN) 70.7 最大295 满足 X向压应力(MPa) 0.53 最大11.9 满足 Y向承担剪力(kN) 60.6 最大447 满足 Y向压应力(MPa) 0.29 最大11.9 满足 沿Y向抗剪应力比 12.2 最大49.9 满足 X向栓钉直径(mm) 16.0 最小16.0 满足 X向列间距(mm) 0 最大200 满足 X向行间距(mm) 200 最大200 满足 X向行间距(mm) 200 最小96 满足 X向边距(mm) 150 最小为28 满足 绕Y轴承载力比值 0.34 最大1.00 满足 绕X轴承载力比值 0.16 最大1.00 满足 绕Y轴含钢率(%) 0.21 最小0.20 满足 绕X轴含钢率(%) 0.28 最小0.20 满足 沿Y向主筋中距(mm) 150 最小47.0 满足 沿Y向主筋中距(mm) 150 最大200 满足 沿X向主筋中距(mm) 142 最小47.0 满足 沿X向主筋中距(mm) 142 最大200 满足 沿Y向锚固长度(mm) 560 最小560 满足 沿X向锚固长度(mm) 950 最小770 满足

四. 混凝土承载力验算

控制工况：1.35D+0.98L，N=(-40.5) kN；

^-2^2

底板面积：A=L*B =580×330×10=1914cm 底板承受的压力为：N=40.5 kN

^2

底板下混凝土压应力：σc=40.5/1914 ×10=0.2116 N/mm≤19.1，满足

五. 柱对接焊缝验算

柱截面与底板采用全对接焊缝，强度满足要求

六. 柱脚抗剪验算

控制工况：1.35D+0.98L，N=(-40.5) kN；Vx=70.2 kN；Vy=70.2 kN； 锚栓所承受的总拉力为：Ta=0 kN

柱脚底板的摩擦力：Vfb=0.4*(-N+Ta)=0.4×(40.5+0)=16.2 kN

^2^2^0.5^2^2^0.5

柱脚所承受的剪力：V=(Vx+Vy)=(70.2+70.2)=99.278 kN＞16.2，不满足

七. 柱脚节点抗震验算

1 绕x轴抗弯最大承载力验算 绕x轴柱全塑性受弯承载力：

3

Wp=3.5993e+006mm

Mp=Wp*fy=3.5993e+006×345=1241.8 kN·m

因为N/Ny=40500/5.7267e+006=0.0070722<=0.13, 所以Mpc=Mp=1241.8 kN·m 绕x轴柱脚的极限受弯承载力：

j220.5

Mu,base=fckBcl[((2l + hb)+hb)-(2l +

220.5

hb)]=26.8×300×1500×[((2×1500+1500)+1500)-(2×1500+1500)]=2935.6 kN·m >=1.2Mpc=1.2×1.2418e+009=1490.1 kN·m, 满足 2 绕y轴抗弯最大承载力验算 绕y轴柱全塑性受弯承载力： Wp=8.2555e+005

Mp=Wp*fy=8.2555e+005×345=284.81 kN·m

因为N/Ny=40500/5.7267e+006=0.0070722<=Aw/A, 所以Mpc=1Mp=284.81 kN·m 绕y轴柱脚的极限受弯承载力：

j220.5

Mu,base=fckBcl[((2l + hb)+hb)-(2l +

220.5

hb)]=26.8×550×1500×[((2×1500+1500)+1500)-(2×1500+1500)]=5381.9 kN·m >=1.2Mpc=1.2×2.8481e+008=341.78 kN·m, 满足

八. 端部X向抗剪验算

1 X向基本参数

柱子X向截面高度： hc=550mm X向受压翼缘宽度： bf=300mm 柱子X向翼缘厚度： tf=11mm 柱子X向腹板厚度： tw=36mm 柱子腹板弯角半径： r=11mm 基础梁混凝土标号：C25

^2

弹性模量：Ec=28000N/mm

^2

抗压强度：fc=11.9N/mm

^2

抗拉强度：ft=1.27N/mm 基础埋置深度： d=1.5m 水平加劲肋厚度： ts=18mm

加劲肋中心到混凝土顶面距离：ds=50mm

2 X向抗剪验算

^2

基础梁抗剪面积:Acs=2325cm

柱脚上部加劲肋有效承压宽度be,s计算： be,s=2*tf+2*ts=2×11+2×18=58mm 柱腹板的有效承压宽度be,w计算：

be,w=2*tf+2*r+tw=2×11+2×11+36=80mm

钢柱承压区的承压力合力到混凝土顶面的距离dc计算：

dc=(bf*be,s*ds+d*d*be,w/8-be,s*be,w*ds)/(bf*be,s+d*be,w/2-be,s*be,w)

=(300×58×50+1500×1500×80/8-58×80×50)/(300×58+1500×80/2-58×80) =318mm

柱子反弯点距离混凝土顶面高度h0计算：

最大抵抗剪力：Vcap=Acs*ft=2325×1.27/10=295.27kN h0=My/Vx=37.2/62.4×1000=596.15mm

承受剪力：V=(h0+dc)*Vx/(3*d/4-dc)=(596.15+318)×62.4/(3×1500/4-318)=70.686 kN≤295.28，满足 3 X向承压验算

混凝土承压力：

^2^0.5

σ=(2*h0/d+1)*[1+(1+1/(2*h0/d+1))]*V/bf/d

^2^0.5^3

=(2×596.15/1500+1)×[1+(1+1/(2×596.15/1500+1))]×62.4/300/1500×10

^2

=0.5338N/mm≤11.9，满足

九. 端部Y向抗剪验算

1 Y向基本参数

柱子Y向截面高度： hc=300mm Y向受压翼缘宽度： bf=550mm 柱子Y向翼缘厚度： tf=36mm 柱子Y向腹板厚度： tw=11mm 柱子腹板弯角半径： r=11mm 2 Y向抗剪验算

^2

基础梁抗剪面积:Acs=3517.7cm

柱脚上部加劲肋有效承压宽度be,s计算： be,s=2*tf+2*ts=2×36+2×18=108mm 柱腹板的有效承压宽度be,w计算：

be,w=2*tf+2*r+tw=2×36+2×11+11=105mm

钢柱承压区的承压力合力到混凝土顶面的距离dc计算：

dc=(bf*be,s*ds+d*d*be,w/8-be,s*be,w*ds)/(bf*be,s+d*be,w/2-be,s*be,w)

=(550×108×50+1500×1500×105/8-108×105×50)/(550×108+1500×105/2-108×105) =251.83mm

柱子反弯点距离混凝土顶面高度h0计算：

最大抵抗剪力：Vcap=Acs*ft=3517.7×1.27/10=446.75kN h0=Mx/Vy=37.2/62.4×1000=596.15mm