351x16柱脚外包刚接节点计算书

351x16柱脚外包刚接节点计算书====================================================================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》（第三版）节点类型为：圆柱外包刚接柱截面：PIPE-351*16，材料：Q235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=600mm×600mm，厚：T=20mm锚栓信息：个数：4采用锚栓：双螺母焊板锚栓库_Q235-M24方形锚栓垫板尺寸(mm)：B*T=70×20底板下混凝土采用C30基础梁混凝土采用C30基础埋深：1.5m栓钉生产标准：GB/T10433栓钉极限抗拉强度设计值：fu=400N/mm^2沿Y向栓钉采用：M19×80行向排列：120mm×12列向排列：45°×2沿X向栓钉采用：M19×80行向排列：120mm×12列向排列：45°×2混凝土外包尺寸信息：X向：h1=190mmX向：h2=190mmY向：b1=190mmY向：b2=190mm实配钢筋：4HRB400_22+16HRB400_22+16HRB400_22X向钢筋保护层厚度：Cx=30mmY向钢筋保护层厚度：Cy=30mm实配箍筋：矩形箍HRB400-Φ10@100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组合工况2-400.080.080.0150.0150.0是三.验算结果一览最大压应力(MPa)1.11最大16.8满足等强全截面1满足锚栓锚固长度(mm)720最小600满足绕X轴抗弯承载力(kN*m)780最小507满足绕Y轴抗弯承载力(kN*m)780最小507满足绕Y轴承载力比值0.23最大1.00满足绕X轴承载力比值0.03最大1.00满足绕Y轴含钢率(%)0.71最小0.20满足绕X轴含钢率(%)0.71最小0.20满足沿Y向主筋中距(mm)72.1最小47.0满足沿Y向主筋中距(mm)72.1最大200满足沿X向主筋中距(mm)72.1最小47.0满足沿X向主筋中距(mm)72.1最大200满足沿Y向锚固长度(mm)1020最小770满足沿X向锚固长度(mm)1020最小770满足X向抗剪应力比0.12最大1.00满足Y向抗剪应力比0.12最大1.00满足箍筋间距(mm)100最大250满足箍筋直径(mm)10.0最大10.0满足四.混凝土承载力验算控制工况：组合工况2，Nz=(-400)kN；底板面积：A=L*B=600×600×10^-2=3600cm^2底板承受的压力为：N=400kN为地震组合工况，取γRE=0.85底板下混凝土压应力：σc=400/3600×10=1.11111N/mm^2≤14.3/0.85=16.8235，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=25×24=600mm锚栓锚固长度la=720≥600mm，满足要求。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：Wp=4[R3-(R-t)3]/3=4×[175.53-(175.5-16)3]/3=1.79697e+006mm3Mp=Wp×fy=1.79697e+006×235×10-6=422.287kN·m因为N/Ny=400000/3.95715e+006=0.101083<=0.2,所以Mpc=Mp=422.287kN·m绕X轴柱脚的极限受弯承载力：As=0.25π×222×8+0.25π×222×2=3801.33mm2Mu1=Mpc/(1-lr/l)=4.22287e+008/(1-1400/4000)=649.672kN·mMu2=0.9Asfykh0=0.9×3801.33×400×690×10-6=944.25kN·mMu,basej=min(Mu1,Mu2)=779.606kN·m>=1.2Mpc=506.744kN·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=4[R3-(R-t)3]/3=4×[175.53-(175.5-16)3]/3=1.79697e+006mm3Mp=Wp×fy=1.79697e+006×235×10-6=422.287kN·m因为N/Ny=400000/3.95715e+006=0.101083<=0.2,所以Mpc=Mp=422.287kN·m绕Y轴柱脚的极限受弯承载力：As=0.25π×222×8+0.25π×222×2=3801.33mm2Mu1=Mpc/(1-lr/l)=4.22287e+008/(1-1400/4000)=649.672kN·mMu2=0.9Asfykh0=0.9×3801.33×400×690×10-6=944.25kN·mMu,basej=min(Mu1,Mu2)=779.606kN·m>=1.2Mpc=506.744kN·m,满足八.钢筋验算X向承载力验算控制工况：组合工况2控制内力：Mx=150kN·m，Vy=80kN为地震组合工况，取沿纵筋抗震调整系数：γRE=0.75X向柱脚底部弯矩设计值：Mxd=0.75×|150-80×1.5|=22.5kN·mY向承载力验算控制工况：组合工况2控制内力：My=150kN·m，Vx=80kNY向柱脚底部弯矩设计值：Myd=0.75×|150+80×1.5|=202.5kN·m钢柱脚绕X轴受弯承载力M1:柱脚底板Y向偏压，弯矩为：150kN·m偏心距e=1.5e+008/(-400000)=375mm底板计算方向长度L=600mm底板垂直计算方向长度B=600mm锚栓在计算方向离底板边缘距离d=50mme1=L/6=600/6=100mme2=L/6+d/3=600/6+50/3=116.667mme＞e2，故：混凝土弹性模量：Ec=30000N/mm^2钢材弹性模量：Es=206000N/mm^2弹性模量比：n=Es/Ec=206000/30000=6.86667锚栓的总有效面积Ae=2×352.503=705.007mm2有一元三次方程的各系数如下：A=1B=3×(e-L/2)=3×(375-600/2)=225C=6×n×Ae/B×(e+L/2-d)=6×6.86667×705.007/600×(375+600/2-50)=30256.5D=-C×(L-d)=(-30256.5)×(600-50)=(-1.66411e+007)解方程式：Ax^3+Bx^2+Cx+D=0，得底板受压区长度：Xn=170.426mm绕X轴钢柱脚的极限受弯承载力：M1-1=ft×Ae×(L-d-Xn/3)=140×705.007×(600-50-170.426/3)×10-6=48.6785kN·mM1-2=fc×B×Xn×(L-d-Xn/2)=14.3×600×170.426×(600-50-170.426/2)×10-6=679.636kN·mM1=min(M1-1,M1-2)=48.6785kN·m钢柱脚绕Y轴受弯承载力M1:柱脚底板X向偏压，弯矩为：150kN·m偏心距e=1.5e+008/(-400000)=375mm底板计算方向长度L=600mm底板垂直计算方向长度B=600mm锚栓在计算方向离底板边缘距离d=267.5mme1=L/6=600/6=100mme2=L/6+d/3=600/6+267.5/3=189.167mme＞e2，故：混凝土弹性模量：Ec=30000N/mm^2钢材弹性模量：Es=206000N/mm^2弹性模量比：n=Es/Ec=206000/30000=6.86667锚栓的总有效面积Ae=2×352.503=705.007mm2有一元三次方程的各系数如下：A=1B=3×(e-L/2)=3×(375-600/2)=225C=6×n×Ae/B×(e+L/2-d)=6×6.86667×705.007/600×(375+600/2-267.5)=19727.3D=-C×(L-d)=(-19727.3)×(600-267.5)=(-6.55931e+006)解方程式：Ax^3+Bx^2+Cx+D=0，得底板受压区长度：Xn=113.132mm绕Y轴钢柱脚的极限受弯承载力：M1-1=ft×Ae×(L-d-Xn/3)=140×705.007×(600-267.5-113.132/3)×10-6=29.096kN·mM1-2=fc×B×Xn×(L-d-Xn/2)=14.3×600×113.132×(600-267.5-113.132/2)×10-6=267.842kN·mM1=min(M1-1,M1-2)=29.096kN·m外包混凝土X向长度：X=731mm外包混凝土Y向长度：Y=731mm实配钢筋：4HRB400_22+16HRB400_22+16HRB400_22单侧角筋面积：Ac=760.265mm^2沿Y向中部筋面积：Amy=3041.06mm^2外包混凝土X向计算长度：X0=731-30-22×0.5=690mm构造要求沿Y向配筋量：Aymin=0.002×X0*Y=1008.78mm^2沿Y向单侧实配面积：Asy=Ac+Amy=3801.33mm^2≥Aymin=1008.78，满足要求沿X向中部筋面积：Amx=3041.06mm^2外包混凝土Y向计算长度：Y0=731-30-22×0.5=690mm构造要求沿X向配筋量：Axmin=0.002×Y0*X=1008.78mm^2沿X向单侧实配面积：Asx=Ac+Amx=3801.33mm^2≥Axmin=1008.78，满足要求沿Y向钢筋中心间距：X00=649mm角筋绕Y轴承载力：Mcy=Ac×Fyc*X0=760.265×360×690×10^-6=188.85kN·m中部筋绕Y轴承载力：Mmy=Amy×Fym*X0=3041.06×360×690×10^-6=755.4kN·m实配钢筋绕绕Y轴承载力：Msy=Mcy+Mmy=188.85+755.4=944.25kN·m0.9Msy+M1y=0.9×944.25+29.096=878.921≥|My|=202.5，满足要求沿X向钢筋中心间距：Y00=649mm角筋绕X轴承载力：Mcx=Ac×Fyc*Y0=760.265×360×690×10^-6=188.85kN·m中部筋绕X轴承载力：Mmx=Amx×Fym*Y0=3041.06×360×690×10^-6=755.