外露式刚接柱脚计算书

-1-外露式刚接柱脚计算书项目名称____xxx_____日期_____________设计_____________校对_____________一、柱脚示意图二、基本参数1．依据规范《钢结构设计规范》(GB50017-2003)《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS102:2002)2．柱截面参数柱截面高度hb=500mm柱翼缘宽度bf=500mm柱翼缘厚度tf=14mm柱腹板厚度tw=14mm3．荷载值柱底弯矩M=350mkN柱底轴力N=500kN柱底剪力V=50kN4．材料信息混凝土C25柱脚钢材Q235-B锚栓Q2355．柱脚几何特性-2-底板尺寸a＝75mmc＝100mmbt＝85mmlt＝75mm柱脚底板长度L=800mm柱脚底板宽度B=800mm柱脚底板厚度t=30mm锚栓直径d=39mm柱腹板与底板的焊脚高度hf1=10mm加劲肋高度hs=210mm加劲肋厚度ts=10mm加劲肋与柱腹板和底板的焊脚高度hf2=10mm三、计算过程1.基础混凝土承压计算（1）底板受力偏心类型的判别36tlL=800/6+75/3=158.333mm偏心距NMe=350×1000/500=700mm根据偏心距e判别式得到：abs(e)(L/6+lt/3)底板计算应对压区和拉区分别计算（2）基础混凝土最大压应力和锚栓拉力a.6/0Le锚栓拉力0aT)/61(maxLeLBNb.)3/6/(6/tlLeL锚栓拉力0aT)2/(32maxeLBNc.)3/6/(tlLe若d60mm则：2max6LBMLBN2min6LBMLBN柱脚底板的受压区长度xn＝minmaxmaxL若mm60d则：解下列方程式得到柱脚底板的受压区长度xn：0))(2/(6)2/(3nttae2n3nxlLlLeBnAxLex其中，Aea为受拉区锚栓的有效面积之和，n=Es/Ec。-3-)3/()2/(2ntntmaxxlLxBlLeN锚栓拉力3/)3/2/(ntnaxlLxLeNT综上解得：基础混凝土的最大压应力maxc4.88N/mm2cfl=11.9N/mm2柱脚底板的受压区长度xn＝476.19mm锚栓拉力Ta=405.045kN2.锚栓的强度校核柱脚中部的锚栓主要起到安装定位作用，承受拉力较小，忽略其抗拉贡献。锚栓直径d=39mm锚栓有效面积Aea=976mm2Q235锚栓抗拉强度atf=140N/mm2锚栓拉应力(考虑20%的锚栓强度富裕量):aeat42.1AT=1.2×405.045×1000/(4×976)=124.501N/mm2atf=140N/mm23.水平剪力计算V=50kN)(4.0aTN=362.01kNV0.4(N+Ta)不需设置抗剪键4.底板厚度计算柱腹板、翼缘与加劲肋分割底板，形成若干板块区。（1）受压侧底板厚度计算a.中部三边支承板块区：b2/a2=185/480=0.38若b2/a2，则=0.04122nnc2/)2/(axLxM=0.041×4.88×(476.19-800/2)/476.19×4802×10-3mm/mmkN否则，22nnc2/)2/(05.0bxLxM=0.05×4.88×(476.19-800/2)/476.19×1852×10-3mm/mmkN解得M2=7.5mm/mmkNb.压区三边支承板块区：b2/a2=150/200=0.75若b2/a2，则=0.09122c2aM=0.091×4.88×2002×10-3mm/mmkN否则，-4-22c205.0bM=0.05×4.88×1502×10-3mm/mmkN解得M2=17.96mm/mmkNc.压区两边支承板块区：b2/a2=116.51/238.17=0.48若b2/a2，则=0.05822c2aM=0.058×4.88×238.172×10-3mm/mmkN否则，22c205.0bM=0.05×4.88×116.512×10-3mm/mmkN解得M2=16.14mm/mmkNd.中部四边支承板块区：b3/a3=472/198=2.38，=0.12523nnc2/)2/(axLxM=0.125×4.88×(476.19-800/2)/476.19×1982×10-3=3.82mm/mmkN上述计算中，若有负值则略去，得到的最大弯矩值M2max为17.96mm/mmkN。由压区确定的底板厚度fMtmax26=22.93mm。（2）受拉侧底板厚度计算单个螺栓的拉力3/ataTN=405.045/3=101.261kN按照力扩散宽度La/5.15.3计算，若大于板块边缘长度则取板边缘长度。a.两边支撑板：板1的竖向位移13113EIaPu板2的竖向位移23223EIcPu由21uu得332121acIIPP又PPP21，得acl1P1P2Pl2-5-3231311aIcIPcIP3231322aIcIPaIP因此，区格板边缘线弯矩111laPM222lcPMMmax=max{M1，M2}fMtmax6=29.92mmb.三边支撑板：（注：按连续梁比拟板的特性）板1的竖向位移131124EIcPu板2的竖向位移23223EIaPu由21uu得3321218caIIPP又PPP21，得313231188aIcIPaIP31323228aIcIPcIP因此，区格板边缘线弯矩1114/lcPM222laPMMmax=max{M1，M2}acl1l2P1PP2l1-6-fMtmax6=18.81mm由拉区确定的底板厚度t=29.92mm。综合底板拉区与压区的计算结果，取底板厚度t=30mm。5.柱与底板焊缝:翼缘采用完全熔透的坡口对接焊缝，腹板采用双面角焊缝。角焊缝焊脚高度hf1=10mm翼缘与底板对接焊缝面积AF=tf×Bf=7000mm2腹板与底板角焊缝面积Aeww=0.7×hf1×(hb-2×tf-2×hf1)×2=6328mm2)2(ewwFNcAAN=24.596N/mm2)2)2(6(2b2fbffb3ffeFMchthtbhtbMWM=105.815N/mm2ewwvAV=7.901N/mm2验算翼缘连接焊缝McNcf=24.596+105.815=130.4112mm/Nf=2152mm/N验算腹板连接焊缝2v2fNcfs)()(=21.6542mm/Nwff1602mm/N6.锚栓支承加劲肋计算(1)加劲肋强度验算cbtsi12/)()2(hLbctcV=153.808kNnncfbti2/)4/(2/)()2/2/)((xLxbBhlaV=84.96kNtaN=101.261kN锚栓拉力近似由两道焊缝承担，以此考虑锚栓拉力对焊缝的作用},,max{tai2i1imaxNVVV=153.808kN正应力若21iiVV或taNVi26/152)(s2stimaxMthlaV）（=153.808×1000×(75+75)/（2×(210-15)2×10/6）否则6/154)(s2sfimaxMthbBV）（=153.808×1000×(800-500)/（4×(210-15)2×10/6）M=182.0222mm/N剪应力ssimaxv15thV）（=153.808×1000/(210-15)/10=78.8762mm/N折算应力2v2Mequ3227.5882mm/Nf1.1236.52mm/N-7-(2)加劲肋宽厚比验算sbss2/)(thLtb=(800-500)/2/10=15y23518f=18(3)翼缘端部与加劲肋采用对接焊缝，翼缘侧与加劲肋采用角焊缝hf2=10mm加劲肋与底板的焊缝应力：若21iiVV或taNVi2)152(7.02f2tf2imaxNchlahV=153.808×1000/(2×0.7×10×(75+75-2×10-15))否则)1522/2/(7.02f2ff2imaxNchbBhV=153.808×1000/(2×0.7×10×(800/2-500/2-2×10-15))解得Nc=95.533wf22.1f195.22mm/N加劲肋与柱的焊缝应力：若21iiVV或taNVi222f2sf2timax2f2sf2imaxV)6/)152(7.0222.12/)(())152(7.02(hhhlaVhhhV否则22f2sf2fimax2f2sf2imaxV)6/)152(7.0222.14/)(())152(7.02(hhhbBVhhhV解得V=146.458wff1602mm/N