“箱柱埋入刚接”节点计算书

“箱柱埋入刚接”节点计算书====================================================================计算软件： TSZ结构设计系列软件TS-MTS2021Ver6.8.0.0计算时间： 2023年02月23日09:25:35====================================================================一.节点基本资料设计依据：《建筑抗震设计规范》GB50011-2010（2016版）《钢结构连接节点设计手册》（第四版）《钢结构设计手册》（第四版）节点类型为：箱柱埋入刚接柱截面：BOX-700×600×24，材料：Q355柱全截面与底板采用对接焊缝，焊缝等级为：二级，采用引弧板；底板尺寸：L*B=900mm×800mm，厚：T=24mm锚栓信息：个数：4采用锚栓：双螺母弯钩锚栓库_Q235-M20方形锚栓垫板尺寸(mm)：B*T=70×20底板下混凝土采用C30基础梁混凝土采用C30基础埋深：1.75m栓钉生产标准：GB/T10433栓钉极限抗拉强度设计值：fu=400N/mm2沿Y向栓钉采用：M16×120行向排列：200mm×8列向排列：仅布置一列栓钉沿X向栓钉采用：M16×120行向排列：200mm×8列向排列：仅布置一列栓钉实配钢筋：4HRBF400_22+16HRBF400_18+16HRBF400_18近似取X向钢筋保护层厚度：Cx=30mm近似取Y向钢筋保护层厚度：Cy=30mm节点前视图如下：节点下视图如下：二.内力信息设计内力：组合工况内力设计值工况Nz(kN)Vx(kN)Vy(kN)Mx(kN·m)My(kN·m)抗震组合工况1-1950.0-40.00.070.080.0否三.验算结果一览验算项数值限值结果底板下混凝土最大压应力(MPa)2.71最大14.3满足锚栓锚固长度(mm)720最小500满足X向承担剪力(kN)-98.3最大215满足X向压应力(MPa)-0.26最大14.3满足Y向承担剪力(kN)0最大408满足Y向压应力(MPa)0最大14.3满足沿X向抗剪应力比15.2最大56.3满足X向栓钉直径(mm)16.0最小16.0满足X向列间距(mm)200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)300最小为28满足Y向栓钉直径(mm)16.0最小16.0满足Y向列间距(mm)200最大200满足Y向行间距(mm)200最大200满足Y向行间距(mm)200最小96满足Y向边距(mm)350最小为28满足绕Y轴承载力比值0.01最大1.00满足绕X轴承载力比值0.06最大1.00满足X向中部纵筋直径(mm)18.0最小12.0满足Y向中部纵筋直径(mm)18.0最小12.0满足角部部纵筋直径(mm)22.0最小12.0满足箍筋间距(mm)80.0最大250满足箍筋直径(mm)10.0最小10.0满足柱脚埋入深度(mm)1750最小1050满足U形筋锚固长度(mm)564最小564满足X向U形筋极限承载力(kN*m)374最小0满足Y向U形筋极限承载力(kN*m)533最小0满足四.底板下混凝土局部承压验算控制工况：组合工况1，Nz=(-1950)kN(受压)底板面积：A=L*B=900×800×10-2=7200cm2底板承受的压力为：N=1950kN底板下混凝土压应力：σc=1950/7200×10=2.708N/mm2≤14.3N/mm2，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.锚栓锚固长度验算锚栓锚固长度最小值la_min=25×d=25×20=500mm锚栓锚固长度la=720≥500mm，满足要求。七.端部X向抗剪验算1X向基本参数柱子X向截面高度：hc=700mmX向受压翼缘宽度：bf=600mm柱子X向翼缘厚度：tf=48mm柱子X向腹板厚度：tw=48mm柱子腹板弯角半径：r=24mm基础梁混凝土标号：C30弹性模量：Ec=30000N/mm2抗压强度：fc=14.3N/mm2抗拉强度：ft=1.43N/mm2基础埋置深度：d=1.75m水平加劲肋厚度：ts=8mm加劲肋中心到混凝土顶面距离：ds=50mm2X向抗剪验算基础梁抗剪面积:Acs=1500cm2柱脚上部加劲肋有效承压宽度be,s计算：be,s=2*tf+2*ts=2×48+2×8=112mm柱腹板的有效承压宽度be,w计算：be,w=2*tf+2*r+tw=2×48+2×24+48=192mm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)=(600×112×50+1750×1750×192/8-112×192×50)/(600×112+1750×192/2-112×192)=354.638mm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=1500×1.43/10=214.5kNh0=My/Vx=80/(-40)×1000=2000mm承受剪力：V=(h0+dc)*Vx/(3*d/4-dc)=(2000+354.638)×(-40)/(3×1750/4-354.638)=(-98.329)kN≤214.5N/mm2，满足3X向承压验算混凝土承压力：σ=(2*h0/d+1)*[1+(1+1/(2*h0/d+1)2)0.5]*V/bf/d=(2×2000/1750+1)×[1+(1+1/(2×2000/1750+1)2)0.5]×(-40)/600/1750×103=(-0.256)N/mm2≤14.3N/mm2，满足八.端部Y向抗剪验算1Y向基本参数柱子Y向截面高度：hc=600mmY向受压翼缘宽度：bf=700mm柱子Y向翼缘厚度：tf=48mm柱子Y向腹板厚度：tw=48mm柱子腹板弯角半径：r=24mm2Y向抗剪验算基础梁抗剪面积:Acs=2850cm2柱脚上部加劲肋有效承压宽度be,s计算：be,s=2*tf+2*ts=2×48+2×8=112mm柱腹板的有效承压宽度be,w计算：be,w=2*tf+2*r+tw=2×48+2×24+48=192mm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)=(700×112×50+1750×1750×192/8-112×192×50)/(700×112+1750×192/2-112×192)=339.467mm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=2850×1.43/10=407.55kNh0=Mx/Vy=70/0×1000=0mm承受剪力：V=(h0+dc)*Vy/(3*d/4-dc)=(0+339.467)×0/(3×1750/4-339.467)=0kN≤407.55N/mm2，满足3Y向承压验算混凝土承压力：σ=(2*h0/d+1)*[1+(1+1/(2*h0/d+1)2)0.5]*V/bf/d=(2×0/1750+1)×[1+(1+1/(2×0/1750+1)2)0.5]×0/700/1750×103=0N/mm2≤14.3N/mm2，满足九.栓钉验算栓钉生产标准：GB/T10433栓钉极限抗拉强度设计值：fu=400N/mm2沿Y向栓钉采用：M16×120行向排列：200mm×8列向排列：仅布置一列栓钉沿X向栓钉采用：M16×120行向排列：200mm×8列向排列：仅布置一列栓钉1沿Y向栓钉验算承载力验算控制工况：组合工况1控制内力：N=(-1950)kN，My=80kN·m，Vx=(-40)kN顶部箍筋处弯矩设计值：Myu=|80+(-0.04)×50|=78kN·mX向截面高度：hx=700mmX向翼缘厚度：tx=24mm沿Y向一侧栓钉承担的翼缘轴力：Nf=78/(700-24)×103=115.385kN单个栓钉受剪承载力设计值计算：栓钉钉杆面积：As=πd2/4=3.142×162/4=201.062mm2Nvs1=0.43*As(Ec*fc)0.5=0.43×201.062×(429000)0.5×10-3=56.627kNNvs2=0.7*As*fu=0.7×201.062×400×10-3=56.297kNNvs=min(Nvs1，Nvs2)=56.297kN沿Y向单根栓钉承受剪力：V=115.385/8/1=14.423kN2沿X向栓钉验算承载力验算控制工况：组合工况1控制内力：N=(-1950)kN，Mx=70kN·m，Vy=0kNY向顶部箍筋处弯矩设计值：Mxu=|70-0×50|=70kN·mY向截面高度：hy=600mmY向翼缘厚度：ty=24mm沿X向一侧栓钉承担的翼缘轴力：Nfy=70/(600-24)×103=121.528kN单个栓钉受剪承载力设计值计算：栓钉钉杆面积：As=πd2/4=3.142×162/4=201.062mm2Nvs1=0.43*As(Ec*fc)0.5=0.43×201.062×(429000)0.5×10-3=56.627kNNvs2=0.7*As*fu=0.7×201.062×400×10-3=56.297kNNvs=min(Nvs1，Nvs2)=56.297kN沿X向单根栓钉承受剪力：V=121.528/8/1=15.191kN≤56.297N/mm2，满足十.钢筋验算根据《钢结构设计手册》（第四版）13.8.4节箍筋直径dsv=10mm≥10mm，满足要求箍筋间距s=80mm≤250mm，满足要求十一.柱脚埋入钢筋混凝土深度验算X向承载力验算控制工况：组合工况1埋入深度验算：V/bf/d+2M/bf/d2+1/2[(2V/bf/d+4M/bf/d2)2+4V2/bf2/d2]0.5=(-40)/0.6/1.75+2×80/0.6/1.752+1/2×[(2×(-40)/0.6/1.75+4×80/0.6/1.752)2+4×(-40)2+4×(-40000)2/0.621.752]0.5=0.111N/mm2≤fc=14.3N/mm2,合格Y向承载力验算控制工况：组合工况1埋入深度验算：V/bf/d+2M/bf/d2+1/2[(2V/bf/d+4M/bf/d2)2+4V2/bf2/d2]0.5=0/0.7/1.75+2×70/0.7/1.752+1/2×[(2×0/0.7/1.75+4×70/0.7/1.752)2+4×02+4×02/0.721.752]0.5=0.131N/mm2≤fc=14.3N/mm2,合格钢柱插入杯口最小深度验算：d=1750mm>1.5hc=1.5×700=1050mm,合格十二.U形筋锚固长度验算根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2010（2015年版）8.3.1钢筋的外形系数：α=0.14钢筋的抗拉强度设计值：fy=360钢筋的公称直径d=16mm混凝土轴心抗拉强度设计值：ft=1.43N/mm2基本锚固长度：lab=α*fy/ft*d=0.14×360/1.43×16=563.916mm根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2010（2015年版）8.3.1、8.3.2、8.3.3，对锚固长度进行修正当前锚固条件无需修正锚固长度：la=lab=563.916mm十三.U形钢筋验算1.X向U形钢筋验算剪力由内向外作用U形加强筋按设置二根（4肢）计算U形加强筋的截面积之和At=4A=4×201.062=804.248mm2U形加强筋的强度标准值fyk=400N/mm2U形加强筋的受拉承载力Ty=Atfyk=804.248×400=321699.088N基础混凝土的受压强度标准值fck=20.1N/mm2取U形加强筋合力点至基础上表面的距离a=50+d/2+max{d,25}/2=50+16/2+max{16,25}/2=70.50mm基础顶面到钢柱反弯点的高度l=4000mm钢柱脚埋置深度hB=1750mm与弯矩作用方向垂直的柱身尺寸bc=600mmfck*bc*l{Ty/(fck*bc)-l-hB+[(l+hB)2-2Ty(l+a)/(fck*bc)]1/2}=20.1×600×4000×{321699.088/(20.1×600)-4000-1750+[(4000+1750)