H梁柱螺栓刚性连接计算

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H型钢梁等强连接计算

H型钢梁等强连接计算
项目名称：构件编号：材质fy Hb Bb twb tFb r 单翼缘截面螺栓数nFP
235
6002201219242腹板截面螺栓数nwP
高强螺栓等级抗滑移系数μ翼缘螺栓直径df 腹板螺栓直径dw
A(mm2)I0b
410.90.45
22
22
1.56E+049.21E+08
f
fv Nvbf Nvbw dFb
dwb 腹板螺栓间距D
205
120
153.9153.923.5
23.5
71
Inb Wnb Anwb 单侧单翼缘
螺栓总数nFb 单侧腹板螺栓总数nwb 翼缘外侧连接板厚t1
翼缘内侧连
接板宽b
7.63E+082.54E+065616
681272
翼缘内侧连接板厚t2
腹板连接板高h 腹板连接板厚t3
18307
12
连接节点抗震验算梁翼缘抗震设计强度梁腹板震设计强度净截面面积
fay fu
fay fu 单侧Anf Anw
225375
23537541335616
翼缘外侧板尺寸螺栓面积与极限强度
t1Bb
fay fu An1Ae fub
14220
23537524223031040
xxx电厂主厂房钢结构详图A-FB-4-1。

外连式水平加劲肋梁柱刚接节点计算(腹板螺栓连接)

说明：梁翼缘采用焊接连接，腹板采用摩擦型高强螺栓连接对接焊缝的抗拉抗压强度设计值M：梁端弯矩（N.m）h ob:梁腹板净高度(m)b Fb:梁翼缘宽度（m）t Fb:梁翼缘厚度（m）σ：焊缝强度(Pa)#DIV/0!依据美国钢结构规范（AISC）中规定，对于完全焊透焊缝（CJP）坡口焊，焊缝设计强度由基底金属强度f l w f c w等于金属抗拉抗压强度设计值Φfy（F BM ），Ф=0.9f l w ，f c w 可以取0.9fy采用螺栓个数去上述三个公式中的最大值V梁端截面剪力（N）N v bH单个螺栓抗剪承载力设计值(N)A nw b梁腹板扣除螺栓孔后净截面面积(m^2)f v钢材抗剪强度设计值(Pa)M l b作用在梁左端的弯矩(N.m)Mr b作用在梁右端的弯矩(N.m)l 0梁净跨长度(m)n wb 1#DIV/0!n wb2#DIV/0!最终取#DIV/0!1.梁翼缘完全焊透的对接焊缝的强度外连式水平加劲肋梁柱刚接节点计算（圆管型截面柱，H型2.梁腹板与连接板连接采用高强螺栓个数计算n wb3#DIV/0!按照美国钢结构规范（AISC）中规定，采用高强度螺栓摩擦型连接时：a 只承受剪力时Nv bH =ФRn其中Ф=1其余符号可以查看《美国钢结构规范》第166页，并且取值uDuhcTbNsФRn 0b 同时还承受剪力和拉力，那么在前式基础上乘以一个系数：KsN v bH =Ks ФRn Tu计算得到的拉力Du1.13Tb最小拉力，查表Nb承受拉力的螺栓数（可以预估）Ks #DIV/0!注：连接板长度与宽度依据螺栓孔数量及其布置确定，这里只对其厚度采取计算一般采用在腹板两侧成对配置h wb梁腹板高度（mm）t wb梁腹板厚度（mm）h腹板拼接连接板垂直方向长度（mm）t （mm）#DIV/0!3.腹板连接板计算mm hh t t wb wb 3~12+=s b c u n N T h uD R Φ=Φb b u u S N T D T K -=14.水平劲肋板计算a.劲肋板厚度应大于梁中较厚翼缘的厚度b.劲肋板自由外伸长度应符合下列要求f y钢材屈服强度（MPa）t s劲肋板厚度（mm）b s （mm）#DIV/0!c.水平加劲肋与柱相连，当采用完全焊透的坡口对接焊缝时，可视焊缝与母材等强度不必进行焊强度验算，当采用双面角焊缝时，应根据梁较大翼缘面积确定强度b Fb梁翼缘宽度（mm）tFb 梁翼缘厚度（mm）f 钢材抗拉强度（MPa）f W t 焊缝抗拉强度（MPa）D 柱直径（mm）h f焊脚尺寸（mm）#DIV/0!Fbs t t ≥s ys t f b 23518≤Wt Fb Fb f f D f t b h )4/(7.0*2)*(π≥但是，当t>t 时，hf<=ts, 当tc<=ts时，hf<=tcФ0.75A w焊缝有效面积（mm^2）F Exx焊条强度等级（MPa）θ作用荷载与焊缝纵轴间的夹角ФR n (N)0f w t(N)#DIV/0!将f w t带入公式中以求得h fM b1节点板域左端弯矩（N.m）M b2节点板域右端弯矩（N.m）Vp节点板域体积（m^3）0其中，h b 梁翼缘厚度中心距离（m）R 柱壁厚中心半径（m）t WC 柱壁厚（m）f v钢材抗剪强度τp#DIV/0!5.节点板域剪力强度验算柱，H型梁）由基底金属强度控制进行焊缝。

钢结构H型钢梁柱连接节点分析及施工质量控制

钢结构H型钢梁柱连接节点分析及施工质量控制【摘要】分析了钢结构H型钢梁柱刚性连接节点分析的受力特性,针对钢结构施工中材料检验、焊接和高强螺栓连接等重要工序的施工质量提出了控制措施和检验标准。

【关键词】：钢结构连接节点高强螺栓焊接施工质量一、引言钢结构具有强度高、韧性好、抗震性能优良的优点，在工业和民用建筑上广泛应用。

近来年，随着钢结构工程量的增加，施工中存在有许多不规范操作，如：各构件连接结构不按图施工；焊接工艺执行不规范，角焊缝长度及腰高不符合设计和规范要求，对接焊缝无损检测比例低；以及高强螺栓摩擦面处理达不到设计要求的抗滑移系数，螺栓紧固扭矩不符合设计和规范要求等等。

这些施工质量缺陷会形成钢结构连接节点的薄弱环节影响其安全和使用寿命。

二、H型钢梁柱连接节点钢结构梁柱节点连接形式设计原则是传力可靠、结构受力简单明确，满足强度和抗震性能要求，并兼顾施工方便。

从受力特性而言，节点连接分为柔性连接（铰接）、半刚性连接、刚性连接等三种形式，其中，刚性连接具有具有较高的强度和刚度，在工业装置承重框架及民用建筑高层框架中最为常见，刚性连接根据受力特性又分为全焊接连接和栓焊连接、高强螺栓连接三种形式，如图1当柱为H型钢或工字钢时，梁与柱的刚性连接又分为柱墙轴方向连接和柱弱轴方向连接，强轴和弱轴连接都需在梁翼缘的对应位置设置水平加强肋。

全焊接连接（图1-a）：梁翼缘与柱采用坡口全焊透焊接，梁腹板与柱采用双面角焊缝。

为保证焊透，施焊时梁翼缘下面需设置小衬板，衬板反面与柱翼缘相接处宜用角焊缝补焊。

为施焊方便梁腹板还要切去两角。

节点结构强度和刚度最高，无滑移，传力最充分，避免了螺栓钻孔对梁截面的削弱，在同等强度下最经济。

但焊接结构存在较大的焊接残余应力和变形，长期抗疲劳性较差。

焊接连接图（1-b）：梁翼缘与柱采用坡口全焊透焊接，梁腹板与柱上焊接的连接板采用高强螺栓连接，梁翼缘的连接传递全部弯矩，腹板的连接只传递剪力。

“梁十字柱悬臂段螺栓刚接”节点计算书1

“梁十字柱悬臂段螺栓刚接”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：梁十字柱悬臂段螺栓刚接节点内力采用：梁端节点力采用设计方法为：常用设计梁截面：H-550*300*11*18，材料：Q235腹板螺栓群：10.9级-M20螺栓群并列布置：6行；行间距70mm；1列；螺栓群列边距：45 mm，行边距45 mm翼缘螺栓群：10.9级-M20螺栓群缺行错列布置，首行为基行布置为：基行2列；列间距100mm；共2行；行间距50mm；螺栓群列边距：45 mm，行边距40 mm腹板连接板：440 mm×186 mm，厚：10 mm翼缘上部连接板：386 mm×300 mm，厚：12 mm翼缘下部连接板：386 mm×130 mm，厚：8 mm外伸长度为：L=1000mm梁梁腹板间距为：a=6mm节点前视图如下：节点下视图如下：二. 荷载信息设计内力：组合工况内力设计值组合工况1 60.0 100.0 120.0 否三. 验算结果一览焊缝应力(MPa) 32.1 最大160 满足焊脚高度(mm) 5 最大13 满足焊脚高度(mm) 5 最小5 满足最大拉应力(MPa) 48.7 最大205 满足最大压应力(MPa) -37.6 最小-205 满足承担剪力(kN) 17.0 最大126 满足列边距(mm) 45 最小44 满足列边距(mm) 45 最大80 满足行边距(mm) 45 最小44 满足行边距(mm) 45 最大80 满足外排行间距(mm) 70 最大120 满足中排行间距(mm) 70 最大240 满足行间距(mm) 70 最小66 满足净截面剪应力比 0.130 1 满足净截面正应力比 0.011 1 满足净面积(cm^2) 61.6 最小42.0 满足承担剪力(kN) 42.6 最大126 满足列边距(mm) 45 最小44 满足列边距(mm) 45 最大88 满足外排列间距(mm) 100 最大176 满足中排列间距(mm) 100 最大352 满足列间距(mm) 100 最小66 满足行边距(mm) 40 最小33 满足行边距(mm) 40 最大88 满足外排行间距(mm) 50 最大176 满足中排行间距(mm) 50 最大352 满足行间斜距(mm) 103.1 最小66满足净截面剪应力比 0.000 1 满足净截面正应力比 0.075 1 满足净面积(cm^2) 39.2 最小38.2 满足净抵抗矩(cm^3) 2330 最小2326 满足四. 梁柱角焊缝验算1 角焊缝受力计算控制工况：组合工况1，N=60 kN；V x=100 kN；M y=120 kN·m；截面腹板面积：A w=514×11/100=56.54 cm^2截面翼缘面积：A f=300×18×2/100=108 cm^2腹板轴力分担系数：ρw=56.54/(56.54+108)=0.34362截面腹板分担轴力：N w=0.34362×60=20.617 kN2 梁柱角焊缝承载力计算焊缝受力：N=20.617kN；V=100kN；M=0kN·m焊脚高度：h f=5mm；角焊缝有效焊脚高度：h e=2×0.7×5=7 mm双侧焊缝，单根计算长度：l f=465-2×5=455mm3 焊缝承载力验算强度设计值：f=160N/mm^2A=l f*h e=455×7×10^-2=31.85 cm^2σN=|N|/A=|20.62|/31.85×10=6.473 N/mm^2τ=V/A=100/31.85×10=31.4 N/mm^2正面角焊缝的强度设计值增大系数：βf=1综合应力：σ=[(σN/βf)^2+τ^2]^0.5=[(6.473/1)^2+31.4^2]^0.5=32.06 N/mm^2≤160，满足4 角焊缝构造检查最大焊脚高度：11×1.2=13mm(取整)5≤13，满足！最小焊脚高度：11^0.5×1.5=5mm(取整)5 >= 5，满足！五. 梁柱对接焊缝验算1 对接焊缝受力计算控制工况：组合工况1，N=60 kN；V x=100 kN；M y=120 kN·m；截面腹板面积：A w=514×11/100=56.54 cm^2截面翼缘面积：A f=300×18×2/100=108 cm^2腹板轴力分担系数：ρw=56.54/(56.54+108)=0.3436截面翼缘分担轴力：N f=(1-0.3436)×60=39.38 kN2 对接焊缝承载力计算六. 梁梁腹板螺栓群验算1 螺栓群受力计算控制工况：组合工况1，N=60 kN；V x=100 kN；M y=120 kN·m；截面腹板面积：A w=514×11/100=56.54 cm^2截面翼缘面积：A f=300×18×2/100=108 cm^2腹板轴力分担系数：ρw=56.54/(56.54+108)=0.3436截面腹板分担轴力：N w=0.3436×60=20.62 kN腹板塑性截面模量：I w==1.245e+004 cm^4翼缘塑性截面模量：I f==7.645e+004 cm^4翼缘弯矩分担系数：ρf=7.645e+004/(1.245e+004+7.645e+004)=0.86>0.7，翼缘承担全部截面弯矩截面腹板承担弯矩：M w=0 kN·m2 腹板螺栓群承载力计算行向轴力：H=20.617 kN列向剪力：V=100 kN螺栓采用：10.9级-M20螺栓群并列布置：6行；行间距70mm；1列；螺栓群列边距：45 mm，行边距45 mm螺栓受剪面个数为2个连接板材料类型为Q235螺栓抗剪承载力：N vt=N v=0.9n fμP=0.9×2×0.45×155=125.55kN轴向连接长度：l1=(1-1)×70=0 mm<15d0=330,取承载力折减系数为ξ=1.0折减后螺栓抗剪承载力：N vt=125.55×1=125.55 kN计算右上角边缘螺栓承受的力：N v=100/6=16.667 kNN h=20.617/6=3.4362 kN螺栓群对中心的坐标平方和：S=∑x^2+∑y^2=85750 mm^2N mx=0 kNN my=0 kNN=[(|N mx|+|N h|)^2+(|N my|+|N v|)^2]^0.5=[(0+3.4362)^2+(0+16.667)^2]^0.5=17.017kN≤125.55，满足3 腹板螺栓群构造检查列边距为45，最小限值为44，满足！列边距为45，最大限值为80，满足！行边距为45，最小限值为44，满足！行边距为45，最大限值为80，满足！外排行间距为70，最大限值为120，满足！中排行间距为70，最大限值为240，满足！行间距为70，最小限值为66，满足！七. 腹板连接板计算1 腹板连接板受力计算控制工况：同腹板螺栓群(内力计算参上)连接板轴力：N l=20.617 kN连接板剪力：V l=100 kN采用一样的两块连接板连接板截面宽度为：B l=440 mm连接板截面厚度为：T l=10 mm连接板材料抗剪强度为：f v=125 N/mm^2连接板材料抗拉强度为：f=215 N/mm^2连接板全面积：A=B l*T l*2=440×10×2×10^-2=88 cm^2开洞总面积：A0=6×22×10×2×10^-2=26.4 cm^2连接板净面积：A n=A-A0=88-26.4=61.6 cm^2连接板净截面剪应力计算：τ=V l×10^3/A n=100/61.6×10=16.234 N/mm^2≤125，满足！连接板截面正应力计算：按《钢结构设计规范》5.1.1-2公式计算:σ=(1-0.5n1/n)N/A n=(1-0.5×6/6)×20.617/61.6×10=1.6735 N/mm^2≤215，满足！按《钢结构设计规范》5.1.1-3公式计算:σ=N/A=20.617/88×10=2.3429 N/mm^2≤215，满足！2 腹板连接板刚度计算腹板的净面积为：11×(550-2×18)/100-6×11×22/100=42.02cm^2腹板连接板的净面积为：(440-6×22)×10×2/100=61.6cm^2≥42.02，满足八. 翼缘螺栓群验算1 翼缘螺栓群受力计算控制工况：组合工况1，N=60 kN；V x=100 kN；M y=120 kN·m；截面翼缘分担轴向力：N f=(1-0.34362)×60=39.383 kN截面翼缘承担全部弯矩，M f=120 kN·m翼缘螺栓群承担的轴向力：F f=|M f|/(h-t f)/2+|N f|/4=127.78kN2 翼缘螺栓群承载力计算行向轴力：H=127.782 kN螺栓采用：10.9级-M20螺栓群缺行错列布置，首行为基行布置为：基行2列；列间距100mm；共2行；行间距50mm；螺栓群列边距：45 mm，行边距40 mm螺栓受剪面个数为2个连接板材料类型为Q235螺栓抗剪承载力：N vt=N v=0.9n fμP=0.9×2×0.45×155=125.55kN轴向连接长度：l1=(2-1)×100=100 mm<15d0=330,取承载力折减系数为ξ=1.0折减后螺栓抗剪承载力：N vt=125.55×1=125.55 kN计算右上角边缘螺栓承受的力：N v=0 kNN h=127.782/3=42.594 kN螺栓群对中心的坐标平方和：S=∑x^2+∑y^2=6875 mm^2N mx=0 kNN my=0 kNN=[(|N mx|+|N h|)^2+(|N my|+|N v|)^2]^0.5=[(0+42.594)^2+(0+0)^2]^0.5=42.594 kN≤125.55，满足3 翼缘螺栓群构造检查列边距为45，最小限值为44，满足！列边距为45，最大限值为88，满足！外排列间距为100，最大限值为176，满足！中排列间距为100，最大限值为352，满足！列间距为100，最小限值为66，满足！行边距为40，最小限值为33，满足！行边距为40，最大限值为88，满足！外排行间距为50，最大限值为176，满足！中排行间距为50，最大限值为352，满足！行间距为103.078，最小限值为66，满足！九. 翼缘连接板计算1 翼缘连接板受力计算控制工况：同翼缘螺栓群(内力计算参上)连接板轴力：N l=127.782 kN采用两种不同的连接板连接板1截面宽度为：B l1=130 mm连接板1截面厚度为：T l1=18 mm连接板1有2块连接板2截面宽度为：B l2=300 mm连接板2截面厚度为：T l2=12 mm连接板材料抗剪强度为：f v=120 N/mm^2连接板材料抗拉强度为：f=205 N/mm^2连接板全面积：A=B l1*T l1*2+B l2*T l2=(130×18×2+300×12)×10^-2=82.8 cm^2开洞总面积：A0=2×22×(18+12)×2×10^-2=26.4 cm^2连接板净面积：A n=A-A0=82.8-26.4=56.4 cm^2连接板净截面剪应力：τ=0 N/mm^2≤120，满足！连接板截面正应力计算：按《钢结构设计规范》5.1.1-2公式计算:σ=(1-0.5n1/n)N/A n=(1-0.5×2/3)×127.782/56.4×10=15.1042 N/mm^2≤205，满足！按《钢结构设计规范》5.1.1-3公式计算:σ=N/A=127.782/82.8×10=15.4326 N/mm^2≤205，满足！2 翼缘连接板刚度计算单侧翼缘的净面积为：300×18/100-2×2×22×18/100=38.16cm^2单侧翼缘连接板的净面积为：(300-2×2×22)×12/100+(130-2×22)×8×2/100=39.2cm^2≥38.16，满足3 拼接连接板刚度验算梁的毛截面惯性矩：I b0=88470cm^4翼缘上的螺栓孔的惯性矩：I bbf=2×2×2×[22×18^3/12+22×18×(550/2-18/2)^2]×10^-4=22424.1cm^4腹板上的螺栓孔的惯性矩：I bbw=6×11×22^3/12×10^-4+11×22×(175^2+105^2+35^2+35^2+105^2+175^2)×10^-4=2081.01cm^4梁的净惯性矩：I b=88470-22424.1-2081.01=63964.9cm^4梁的净截面抵抗矩：W b=63964.9/550×2×10=2326cm^3翼缘上部连接板的毛惯性矩：I pf1=2×[300×12^3/12+300×12×(550/2+12/2)^2]×10^-4=56860.6cm^4翼缘上部连接板上的螺栓孔的惯性矩：I pfb1=2×2×2×[22×12^3/12+22×12×(550/2+12/2)^2]×10^-4=16679.1cm^4翼缘下部连接板的毛惯性矩：I pf2=2×2×[130×8^3/12+130×8×(550/2-8/2-18)^2]×10^-4=26630cm^4翼缘下部连接板上的螺栓孔的惯性矩：I pfb2=2×2×2×[22×8^3/12+22×8×(550/2-8/2)^2]×10^-4=10341.2cm^4腹板连接板的毛惯性矩：I pw=2×10×440^3/12×10^-4=14197.3cm^4腹板连接板上的螺栓孔的惯性矩：I pbw=2×6×10×22^3/12×10^-4+2×10×22×(175^2+105^2+35^2+35^2+105^2+175^2)×10^-4=3783.6 5cm^4连接板的净惯性矩：I p=56860.6+26630+14197.3-16679.1-10341.2-3783.65=66883.9cm^4连接板的净截面抵抗矩：W p=66883.9/(550/2+12)×10=2330.45cm^3≥2326，满足。

梁与柱刚性连接的精确计算法

翼缘对接焊缝的等效角焊缝长度
b c we＝b Fb×f w t/f w f=403.125
其中E43
b Fb梁翼缘宽度（即对接焊缝的有效长度）300
f w t对接焊缝的抗拉强度设计值215N/mm2
f w f角焊缝的抗拉强度设计值160N/mm2
翼缘焊缝厚度15
翼缘焊缝长度403.125
腹板焊缝厚度10
腹板焊缝长度230
y1翼缘焊缝外边缘至焊缝中和轴的距离150
y2腹板角焊缝外边缘至焊缝中和轴的距离115
I c wF 梁翼缘等效角焊缝截面惯性矩245805468.8
W c wF 梁翼缘等效角焊缝截面模量1638703.13
I ww 梁腹板角焊缝截面惯性矩20278333.33
I c w 等效角焊缝的全截面惯性矩266083802.1
w w w 等效角焊缝的全截面惯性矩176333.3333
M140000000
V80000
梁翼缘等效角焊缝强度验算
d M=M c wF/W c wF=78.92250401<160N/mm2
其中
M c wF=(I c wF/I c w)*M=129330554.3
梁腹板角焊缝强度验算
d M=M c ww/w ww=60.50725326<160N/mm2
t v=V/(2*0.7*h f*l w)=27.21088435<160N/mm2
d fs=66.34425313<160N/mm2
钢材厚度小于16mm。

钢梁与钢柱刚性连接计算(JGJ99-2015应用系列)

钢材抗剪强度设计值： fbv = 170 ⋅ N ⋅ mm− 2
钢材屈服强度：
fyb = 335 ⋅ N ⋅ mm− 2
梁截面特性
tbf
全截面惯性矩：
Ibx = 1.017 × 109 ⋅ mm4
腹板截面惯性矩：
Ibwx = 1.756 × 108 ⋅ mm4
hbw
hb
翼缘截面惯性矩：
Ibfx = 8.413 × 108 ⋅ mm4
hbw := hb − 2tbf = 560 ⋅ mm
钢梁材质：
按JGJ99 − 2015表4.2.1和GB50017 − 2003表3.4.3取值。
梁材料参数程序钢材抗拉强度设计值：钢材极限抗拉强度：端面承压强度设计值：
fsb = 295 ⋅ N ⋅ mm− 2 fub = 470 ⋅ N ⋅ mm− 2 fce = 400 ⋅ N ⋅ mm− 2
接触面抗滑移系数：传力摩擦面数：
μ = 0.4 nf = 2
高强螺栓预拉力
P = 155 ⋅ kN
螺栓材料抗拉强度最小值： fubt = 1040 ⋅ N ⋅ mm− 2
螺栓极限抗拉强度：
fpbu := fpbt = 500 ⋅ MPa
单个螺栓的抗剪承载力： Nvbp := 0.9nf ⋅ μ ⋅ P = 111.6 ⋅ kN
每排螺栓数： nv := 7 螺栓排数：
nh := 3
螺栓中心距和边距：
s := 70mm
a := 50mm
c := 50mm
螺栓边距 := "满足GB50017-2003中8.3.4条要求" if min(a , c) ≥ 2d0 "不满足GB50017-2003中8.3.4条要求，增加边距或减小螺栓直径" otherwise

钢梁柱螺栓群连接计算

t
2.50 KN 5.97 KN
KN
2
V b V

2
= [(5.97/9.86)^2+(2.5/8.12)^2]^0.5 = 0.679 且： NV= 2.50 KN ＜ 1.00 ＜ [Nc ]
b
可知，螺栓选用满足抗拉剪要求！ Nhomakorabea2
4.17 KN
= 25*150*240/2/(108000) = 4.17 KN
1、螺栓抗拉剪强度验算：连接处基本参数如下：螺栓选用：---------------------螺栓有效直径de：---------------抗拉强度设计值ft ：------------抗剪强度设计值ftb：------------承压强度设计值fc ：------------单个螺栓抗拉强度允许值[Ntb]：--单个螺栓抗剪强度允许值[NVb]：--单个螺栓承压强度允许值[Ncb]：--单个螺栓的受剪面数n1-----------b b
M10 8.593 170 140 305 9.86 8.12 17.69 1
普通螺栓C级 mm N/mm
2
N/mm2 N/mm2 KN KN KN 个
由图示可知，螺栓单面所承受的剪力NV：单个螺栓承受水平总拉力Nt： Nt= NH1+NH2 = 1.8+4.17 = 5.97 由如下校核：
Nt N N Nb
二、钢梁与钢柱的连接验算A 连接示意图如下：
传递至单个端部螺栓A的作用力：垂直剪力NV1： NV1= NV/m*n = 25/5/2 = 2.50 KN 1.80 KN 2.50 KN
水平拉力NH1： NH1= NH/m*n = 18/5/2 = 1.80 KN

“梁H柱弱轴悬臂螺栓刚接”节点计算书

“梁H柱弱轴悬臂螺栓刚接”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：梁H柱弱轴悬臂螺栓刚接柱边节点内力采用：梁端节点力柱边节点采用设计方法为：常用设计梁梁节点内力采用：梁端节点力梁梁节点采用设计方法为：常用设计梁截面：H-390*198*6*8，材料：Q235柱截面：H-500*300*16*24，材料：Q235腹板螺栓群：10.9级-M20螺栓群并列布置：4行；行间距70mm；1列；螺栓群列边距：45 mm，行边距45 mm翼缘螺栓群：10.9级-M20螺栓群并列布置：1行；2列；列间距70mm；螺栓群列边距：45 mm，行边距40 mm腹板连接板：300 mm×185 mm，厚：8 mm翼缘上部连接板：325 mm×198 mm，厚：8 mm翼缘下部连接板：325 mm×80 mm，厚：8 mm外伸长度为：L=500mm梁梁腹板间距为：a=5mm节点前视图如下：节点下视图如下：二. 荷载信息设计内力：组合工况内力设计值组合工况1 0.0 115.4 152.3 否三. 验算结果一览焊缝应力(MPa) 63.2 最大160 满足焊脚高度(mm) 4 最大7 满足焊脚高度(mm) 4 最小4 满足承担剪力(kN) 28.9 最大126 满足列边距(mm) 45 最小33 满足列边距(mm) 45 最大64 满足行边距(mm) 45 最小44 满足行边距(mm) 45 最大64 满足外排行间距(mm) 70 最大96 满足中排行间距(mm) 70 最大192 满足行间距(mm) 70 最小66 满足净截面剪应力比 0.272 1 满足净截面正应力比 0.000 1 满足净面积(cm^2) 33.9 最小17.2 满足承担剪力(kN) 99.7 最大126 满足列边距(mm) 45 最小44 满足列边距(mm) 45 最大80 满足外排列间距(mm) 70 最大120 满足中排列间距(mm) 70 最大240 满足列间距(mm) 70 最小66 满足行边距(mm) 40 最小33 满足行边距(mm) 40 最大80 满足净截面剪应力比 0.000 1满足净截面正应力比 0.291 1 满足净面积(cm^2) 21.6 最小12.3 满足净抵抗矩(cm^3) 911 最小560 满足四. 梁柱角焊缝验算1 角焊缝受力计算控制工况：组合工况1，N=0 kN；V x=115.4 kN；M y=152.3 kN·m；2 梁柱角焊缝承载力计算焊缝受力：N=0kN；V=115.4kN；M=0kN·m焊脚高度：h f=4mm；角焊缝有效焊脚高度：h e=2×0.7×4=5.6 mm双侧焊缝，单根计算长度：l f=334-2×4=326mm3 焊缝承载力验算强度设计值：f=160N/mm^2A=l f*h e=326×5.6×10^-2=18.26 cm^2τ=V/A=115.4/18.26×10=63.21 N/mm^2综合应力：σ=τ=63.21 N/mm^2≤160，满足4 角焊缝构造检查最大焊脚高度：6×1.2=7mm(取整)4≤7，满足！最小焊脚高度：6^0.5×1.5=4mm(取整)4 >= 4，满足！五. 梁梁腹板螺栓群验算1 螺栓群受力计算控制工况：组合工况1，N=0 kN；V x=115.4 kN；M y=152.3 kN·m；腹板塑性截面模量：I w=6×(390-2×8)^3/12=2616 cm^4翼缘塑性截面模量：I f=198×390^3/12-198×(390-2×8)^3/12=1.156e+004 cm^4翼缘弯矩分担系数：ρf=1.156e+004/(2616+1.156e+004)=0.8155>0.7，翼缘承担全部截面弯矩截面腹板承担弯矩：M w=0 kN·m2 腹板螺栓群承载力计算列向剪力：V=115.4 kN螺栓采用：10.9级-M20螺栓群并列布置：4行；行间距70mm；1列；螺栓群列边距：45 mm，行边距45 mm螺栓受剪面个数为2个连接板材料类型为Q235螺栓抗剪承载力：N vt=N v=0.9n fμP=0.9×2×0.45×155=125.55kN计算右上角边缘螺栓承受的力：N v=115.4/4=28.85 kNN h=0 kN螺栓群对中心的坐标平方和：S=∑x^2+∑y^2=24500 mm^2N mx=0 kNN my=0 kNN=[(|N mx|+|N h|)^2+(|N my|+|N v|)^2]^0.5=[(0+0)^2+(0+28.85)^2]^0.5=28.85 kN≤125.55，满足3 腹板螺栓群构造检查列边距为45，最小限值为33，满足！列边距为45，最大限值为64，满足！行边距为45，最小限值为44，满足！行边距为45，最大限值为64，满足！外排行间距为70，最大限值为96，满足！中排行间距为70，最大限值为192，满足！行间距为70，最小限值为66，满足！六. 腹板连接板计算1 腹板连接板受力计算控制工况：同腹板螺栓群(内力计算参上)连接板剪力：V l=115.4 kN采用一样的两块连接板连接板截面宽度为：B l=300 mm连接板截面厚度为：T l=8 mm连接板材料抗剪强度为：f v=125 N/mm^2连接板材料抗拉强度为：f=215 N/mm^2连接板全面积：A=B l*T l*2=300×8×2×10^-2=48 cm^2开洞总面积：A0=4×22×8×2×10^-2=14.08 cm^2连接板净面积：A n=A-A0=48-14.08=33.92 cm^2连接板净截面剪应力计算：τ=V l×10^3/A n=115.4/33.92×10=34.0212 N/mm^2≤125，满足！连接板截面正应力计算：按《钢结构设计规范》5.1.1-2公式计算:σ=(1-0.5n1/n)N/A n=(1-0.5×4/4)×0/33.92×10=0 N/mm^2≤215，满足！按《钢结构设计规范》5.1.1-3公式计算:σ=N/A=0/48×10=0 N/mm^2≤215，满足！2 腹板连接板刚度计算腹板的净面积为：6×(390-2×8)/100-4×6×22/100=17.16cm^2腹板连接板的净面积为：(300-4×22)×8×2/100=33.92cm^2≥17.16，满足七. 翼缘螺栓群验算1 翼缘螺栓群受力计算控制工况：组合工况1，N=0 kN；V x=115.4 kN；M y=152.3 kN·m；截面翼缘承担全部弯矩，M f=152.3 kN·m翼缘螺栓群承担的轴向力：F f=|M f|/(h-t f)/2=199.346kN2 翼缘螺栓群承载力计算行向轴力：H=199.346 kN螺栓采用：10.9级-M20螺栓群并列布置：1行；2列；列间距70mm；螺栓群列边距：45 mm，行边距40 mm螺栓受剪面个数为2个连接板材料类型为Q235螺栓抗剪承载力：N vt=N v=0.9n fμP=0.9×2×0.45×155=125.55kN轴向连接长度：l1=(2-1)×70=70 mm<15d0=330,取承载力折减系数为ξ=1.0折减后螺栓抗剪承载力：N vt=125.55×1=125.55 kN计算右上角边缘螺栓承受的力：N v=0 kNN h=199.35/2=99.673 kN螺栓群对中心的坐标平方和：S=∑x^2+∑y^2=2450 mm^2N mx=0 kNN my=0 kNN=[(|N mx|+|N h|)^2+(|N my|+|N v|)^2]^0.5=[(0+99.673)^2+(0+0)^2]^0.5=99.673 kN≤125.55，满足3 翼缘螺栓群构造检查列边距为45，最小限值为44，满足！列边距为45，最大限值为80，满足！外排列间距为70，最大限值为120，满足！中排列间距为70，最大限值为240，满足！列间距为70，最小限值为66，满足！行边距为40，最小限值为33，满足！行边距为40，最大限值为80，满足！八. 翼缘连接板计算1 翼缘连接板受力计算控制工况：同翼缘螺栓群(内力计算参上)连接板轴力：N l=199.346 kN采用两种不同的连接板连接板1截面宽度为：B l1=80 mm连接板1截面厚度为：T l1=10 mm连接板1有2块连接板2截面宽度为：B l2=198 mm连接板2截面厚度为：T l2=8 mm连接板材料抗剪强度为：f v=125 N/mm^2连接板材料抗拉强度为：f=215 N/mm^2连接板全面积：A=B l1*T l1*2+B l2*T l2=(80×10×2+198×8)×10^-2=31.84 cm^2开洞总面积：A0=1×22×(10+8)×2×10^-2=7.92 cm^2连接板净面积：A n=A-A0=31.84-7.92=23.92 cm^2连接板净截面剪应力：τ=0 N/mm^2≤125，满足！连接板截面正应力计算：按《钢结构设计规范》5.1.1-2公式计算:σ=(1-0.5n1/n)N/A n=(1-0.5×1/2)×199.346/23.92×10=62.5038 N/mm^2≤215，满足！按《钢结构设计规范》5.1.1-3公式计算:σ=N/A=199.346/31.84×10=62.6085 N/mm^2≤215，满足！2 翼缘连接板刚度计算单侧翼缘的净面积为：198×8/100-2×1×22×8/100=12.32cm^2单侧翼缘连接板的净面积为：(198-2×1×22)×8/100+(80-1×22)×8×2/100=21.6cm^2≥12.32，满足3 拼接连接板刚度验算梁的毛截面惯性矩：I b0=13819cm^4翼缘上的螺栓孔的惯性矩：I bbf=2×2×1×[22×8^3/12+22×8×(390/2-8/2)^2]×10^-4=2568.64cm^4腹板上的螺栓孔的惯性矩：I bbw=4×6×22^3/12×10^-4+6×22×(105^2+35^2+35^2+105^2)×10^-4=325.53cm^4梁的净惯性矩：I b=13819-2568.64-325.53=10924.8cm^4梁的净截面抵抗矩：W b=10924.8/390×2×10=560.248cm^3翼缘上部连接板的毛惯性矩：I pf1=2×[198×8^3/12+198×8×(390/2+8/2)^2]×10^-4=12547.3cm^4翼缘上部连接板上的螺栓孔的惯性矩：I pfb1=2×2×1×[22×8^3/12+22×8×(390/2+8/2)^2]×10^-4=2788.29cm^4翼缘下部连接板的毛惯性矩：I pf2=2×2×[80×8^3/12+80×8×(390/2-8/2-8)^2]×10^-4=8574.55cm^4翼缘下部连接板上的螺栓孔的惯性矩：I pfb2=2×2×1×[22×8^3/12+22×8×(390/2-8/2)^2]×10^-4=2568.64cm^4腹板连接板的毛惯性矩：I pw=2×8×300^3/12×10^-4=3600cm^4腹板连接板上的螺栓孔的惯性矩：I pbw=2×4×8×22^3/12×10^-4+2×8×22×(105^2+35^2+35^2+105^2)×10^-4=868.079cm^4连接板的净惯性矩：I p=12547.3+8574.55+3600-2788.29-2568.64-868.079=18496.8cm^4连接板的净截面抵抗矩：W p=18496.8/(390/2+8)×10=911.174cm^3≥560.248，满足。

H型钢梁与柱的连刚性连接技术手册

H型钢梁与柱的连刚性连接技术手册2011年10月11日15:00先闻公司117次阅读共有评论0条钢结构梁柱连接节点，按其构造形式及其力学特征，可以分为铰接连接节点、刚性连接节点、半刚性连接节点。

从连接形式和连接方法来看，主要是采用焊接连接和高强度螺栓。

本文主要介绍常见的H型钢梁与柱的刚性连接节点设计及验算方法。

连接节点的验算主要遵循《钢结构连接节点设计手册》（第二版）、《钢结构设计规范》中的相关条文及规定。

节点设计过程中，应尽量采用与母材强度等级相同的钢板做为连接板。

当采用焊接连接时，应采用与母材强度相适应的焊条或焊丝和焊剂。

当采用高强度螺栓连接时，在同一个连接节点中，应采用同一直径和同一性能等级的高强度螺栓。

当构件内力较大、板件较厚时，在连接节点设计中应注意连接节点的合理构造，避免采用易于产生过大约束应力和层状撕裂的连接形式和连接方法，使结构具有良好的延性，而且便于加工制造和安装。

连接节点设计有非抗震设计和抗震设计之分，即按结构处于弹性受力状态设计和考虑结构进入弹塑性阶段设计。

当按抗震设计时，须按设计手册及抗震规范相关要求进行节点连接的承载力验算。

刚性连接设计梁端与柱的刚性连接，通常多采用柱为贯通型的连接形式。

梁与柱的刚性连接形式归纳起来，可分为三大类：（1）梁端与柱的连接全部采用焊缝连接。

（2）梁翼缘与柱的连接采用焊缝连接，梁腹板与柱连接板的连接采用高强度螺栓摩擦型连接。

（3）梁端与柱的连接采用普通T形连接件的高强度螺栓连接。

其中最常用的以（1）、（2）为主，其中（2）为直接刚接连接的最主要连接形式，其梁腹板的高强度摩擦型连接一般又分为单剪、双剪两种。

在梁与柱的刚性连接中，当从柱悬伸短梁时，悬伸短梁与柱的连接应按梁与柱的连接进行设计（多为全焊缝连接），而悬伸短梁与中间区段梁的连接，则应按梁与梁的拼接连接进行设计（多为栓焊刚接）。

软件主要针对腹板高强度螺栓（单剪、双剪）连接和腹板双面角焊缝焊接、翼缘坡口熔透对接焊缝焊接这三种情况进行常规的H形钢梁刚接节点设计及验算，即下文图中的第一种、第二种情形。

梁与工字柱的刚性连接节点计算表格

工程名称：原则上梁端弯矩全部由梁翼缘承担，梁端剪力全部由梁腹板承担。

1、数据输入：基本尺寸:钢梁1截面：BH800.X250X12X16材质：Q345B 钢柱截面：BH300X300X8.X14材质：Q345B 连接板尺寸:PL-195*700*16材质：Q345B梁跨度L 0：12000.00mm材质特性:梁之Fu：470.00N/mm^2柱之Fu：470.00N/mm^2接板之Fu：470.00N/mm^2梁之Fy：345.00N/mm^2柱之Fy：345.00N/mm^2焊缝f wt ：310.00N/mm^2柱之fv：180.00N/mm^2高强螺栓:螺栓数量:14.00螺栓直径M20抗拉极限:1040.00N/mm^2螺栓有效面积:249.79mm^2输入荷载：梁端弯矩：M L b =262KN*M 梁端剪力：V=438KN2、基本计算：1）、梁翼缘与柱完全焊透的坡口对接焊缝强度计算：梁翼缘宽b fb =250梁翼缘厚t fb =16梁截面高度h b =800梁翼缘贴板厚t=8.00σ =Mmax/[(h b -t fb )*b fb *(t fb +t)]55.70N/mm^2<f w t OK!2）、梁腹板与连接板采用摩擦型高强螺栓连接计算：一个高强螺栓预拉力P ：155KN 传力摩擦面数目N f ：1个摩擦面抗滑移系数u ：0.45一个摩擦型高强螺栓单面抗剪承载力设计值：N v bH =0.9*N f *u*P 62.78KN计算所需螺栓数目n wb ：n wb1=V / N v bH6.98个或n wb2=0.5*Anw*fv /N v bH4.92个梁ZL1(非加掖端)与工字柱的刚性连接节点设计第1页或n wb3=（M L b+M R b）/（L0*N v bH）0.35个n wb=max(n wb1,n wb2,n wb3) 6.98个<12个1.5*n wb=10.47<12个第2页3）、连接板厚度计算：t=tw*(h b-2t fb)/h L+2~4mm15.2mm取16.0mm3、抗震设计校核:3.1.极限受弯承载力验算：梁1的全塑性弯距:Mpb1=(b bf1*t fb1*(h b1-t fb1)+(h b1-2*t fb1)^2*t w1/4)*Fy1692387840.00N*mm翼板熔透焊接时最大抗弯:Mu1=b F b1*(t Fb1+t)*Fu1*h0b12210880000.00N*mm> 1.2*Mpb1=2030865408OK!梁2的全塑性弯距:Mpb2=(b bF2*t Fb2*(h b2-t Fb2)+(h b2-2*t Fb2)^2*t w2/4)*Fy1340962560.00N*mm翼板熔透焊接时最大抗弯:Mu2=b F b2*(t Fb2+t)*Fu2*h0b21629584000.00N*mm>1.2*Mpb2=1609155072OK!梁翼缘的塑性截面模量Wf=3200000梁全截面的塑性截面模量Wb=4905472梁翼缘的塑性截面模量与梁全截面的塑性截面模量之比=0.65<0.7需要设两列螺栓，且螺栓总数不小于计算值的1.5倍3.2.极限受剪承载力验算：翼焊腹栓时最大抗剪:腹板抗剪:Vu1=Anw*Fu/1.7321965207.85接板抗剪:Vu2=Anw*Fu/1.7322325034.64螺栓抗剪:Vu3=0.58*Nf*n*Aebh*Fubh2109418.15Vu3'=d*Nf*n*∑t*1.5Fub1738800.00Vu=MIN(Vu1,Vu2,Vu3，Vu3’)1738800.00≥ 2.6*Mp1/LbOK!0.58*hw*tw*fy1054126.803.3.连接板与柱连接焊缝计算：hf1=Anw*fv/(4*0.7*lw*f w t)0.21mmhf2=(M L b+M R b)/(2*0.7*lw*f w t*L b)0.07mmhf3=V/(2*0.7*lw*f w t) 1.46mmhf=Max(hf1,hf2,hf3) 1.46mm选取焊缝为：8.00mm第3页4、柱腹板加劲板计算:柱翼缘与腹板焊脚尺寸 6.00mm梁单侧翼缘的截面面积A FB：4000.00mm^2加劲板面积:As=A fb-t wc*(t Fb+5*t0)3072.00mm^2选取加劲板厚度ts:16mm加劲板宽度:Bs=As/(2*ts)96.00mm加劲板宽厚比:Bs/ts= 6.00<18*SQRT(235/345)=14.9OK!5、节点域校核:梁柱截面高度之和的1/70：15.71mm柱腹板厚度：8.mm需贴板!计算双面贴板厚度： 3.86mm选用贴板厚度： 6.00mm第4页。

H型梁钢结构连接计算

i 0X (cm) 70.77
44955
4045934
高强度螺栓联接接点设计翼缘螺栓数 14 16 16 TRUE 2 TRUE 210 TRUE 100 TRUE 14 TRUE 14 TRUE 100 TRUE 0 TRUE 螺孔行数 2 行距( mm ) 列距( mm ) 210 100 腹板螺栓数 14 螺孔行数 14 行距( mm ) 列距( mm ) 100 0
螺栓孔径 31.5
螺栓形式双剪螺栓
接触形式 I类接触面
有效面积 560.6
8 钢材强度
型钢及螺栓钢材性能 (kN/cm ) 钢材序号 3 fu 37.5 fy 21.5
2
f 20
fv 11.5
fce 32
螺栓强度
NbHFv 287.6
NbHWv 287.6
f bHu 104
9
焊缝强度信息 (kN/cm ) 焊缝序号 3 焊条型号 E43xx fu 37.5 fwc 20 fwt12 20 fwt3 17 fwv 11.5 fwf 16
推荐值修订值设计值
校核 5
拼接连接板的设计 ( mm ) 外侧翼缘拼接连接板内侧翼缘拼接连接板腹板拼接连接板
t1
推荐值修订值设计值 28 28
b1
400
l1
1605
பைடு நூலகம்
t2
30
b2
188
l2
1605
t3
16
b3
205
l3
1400
400 FALSE
1605
30
188 FALSE
1605
16
205 FALSE
H型梁钢结构构件联接计算

钢结构节点计算表

一、二、三、四、梁：H 500*500*10*20柱： A w =㎜2A f =㎜2A=㎜2=㎜4=2*[500*20^3/12+20*500*(500/2-20/2)^2]=㎜4I =I w +I f =㎜4W t =㎜3五、弹性设计：1、剪力 Vw=Aw*fV=4600*180=KN全截面承受弯矩：Mt =Wt*fy =4,935,120.00*310=N·mm=KN·mm1529887200*1152666667/1233780000/1000=KN·mm2、μ≥0.5N v b =KN=KN(80^2)*2*3=(80^2)*2*3=38400+38400=100,580.53*80/76800=KN 100,580.53*80/76800=KN[(92.0+104.8)^2+104.8^2]^0.5=KN ≤N v b3、-㎜2㎜2≥Anw4600+2*10000=82881,113,333+1152666667=翼缘截面惯性矩：I f 弹性抵抗矩：1233780000/(500/2)=4,935,120.00力的取值：1529887200在剪力Mq 作用下,每个螺栓受力：100,580.53翼缘分担弯矩：81,113,3331,429,306.67腹板螺栓验算：采用M20高强螺栓，抗滑移系数螺栓双剪,承载力设计值为：125.55截面：全截面惯性矩：10000截面面积：24600腹板截面惯性矩：I w 10*（500-2*20）^3/12=腹板面积：10*(500-2*20)=4600单侧翼缘面积：20*500=节点号：截面及特性：连接形式：腹板采用高强度螺栓连接，翼缘采用全熔透焊接连接。

工程名称： M f =腹板分担弯矩：Mw =Mt*Iw/I =1529887200*81,113,333/1233780000/1000M t *I f /I=1500*800*45*50Nv=Vw/n=828/992.0在弯矩作用下，受力最大的螺栓的受力：ΣXi 2 =38400ΣYi 2 =38400ΣXi 2 +ΣYi 2=76800Nmx=Mq*ymax/（ΣXi2 +ΣYi2）=104.8Nmy=Mq*xmax/（ΣXi2 +ΣYi2）=104.8受力最大的螺栓所受合力：(（Nv+Nmy ）2+N mx 2)^0.5=223.0腹板拼接板验算：拼接板规格：14*260*530腹板净截面面积：A nw=4600-3*22*10=3940拼接板净截面面积：Ans=2*14*（260-22*3）=543212337800001152666667梁与柱的刚性拼接连接计算拼接板承受的剪应力:τ=Anw*fv/Ans=3940*180/5432=Inw=81,113,333-3*22^3*10/12-2*10*22*(80^2)=Ins=2*[14*260^3/12-14*22^3/12*3-2*22*14*(80^2)]=㎜4≥Inwσ=Mw*y/Ins=100,580.53*130/33,051,330.7*1000=395.6N/㎜2=[395.6^2+130.6^2]^0.5=416.6N/㎜2≤1.1f=3414、翼缘完全熔透的对接焊缝强度验算：σx=M/Bt f (h-t f )=1,429,306.67/[500*20*(500-20)]=298N/㎜2<f t w =310N/㎜25、连接板焊缝h f:h f =12σf M =6M/(4*0.707*h f *l w 2)=6*100,580.53/(4*0.707*12*260^2)=263N/㎜2τfv =V/(4*0.707*h f *l w )=828/(4*0.707*12*260)=94N/㎜2((σfM /βf )2+(τfv )2))0.5=235N/㎜2<f f w =200N/㎜2六、截面塑性抵抗矩：Wpn=10*230*230+500*20*(500-20)=M u =b(t f)(h-t f )f u =500*20*(500-20)*470=KN.mM p =W p f y =5329000*310=1652KN.mM u =2256KN.m>1.2M p =KN.m 腹板净截面面积的极限抗剪承载力：V u1=0.58A wn f u =0.58*3940*470=1074KN 腹板连接板净截面面积的极限抗剪承载力：V u2=0.58A ns f u =0.58*5432*470=1481KN腹板连接板焊缝的极限抗剪承载力：V u5=0.58A w f f u =0.58*0.707*2*12*260**470=1203KN 腹板高强度螺栓的极限抗剪承载力：V u3=0.58n f nA e b f u b =0.58*2*9*352.4*1040=3826.2KN V u4=nd Σtf cu b =9*20*10*1.5*470=1269KN V umix =min(V u1,V u2,V u3,V u4,V u5)=1074KN 1.3(2M p /l n )= 1.3*2*1652/6=715.87KN<V umix =1074KN 0.58h w t w f y =0.58*(500-2*20)*10*310=827.1KN<V umix =1074KN1982.45329000腹板净截惯性矩：折算应力((σ^2+τ^2)^0.5)/1.1极限承载力设计验算：78,270,713.0拼接板净惯性矩：33,051,330.7拼接板受弯是边缘弯曲应力：((263/1.22)^2+94^2))^0.5=130.6N/㎜2≤f v2256。

钢框架梁柱刚性连接节点计算方法探讨

Engineering Equipment and Materials | 工程设备与材料 |·151·2020年第11期作者简介：李静，女，硕士，工程师，研究方向：结构设计。

钢框架梁柱刚性连接节点计算方法探讨李静（华东建筑设计研究院有限公司，上海 200000）摘要：依据现行规范，文章给出了多高层钢结构梁柱刚性连接节点的计算方法。

并且选用了常用的热轧型钢截面，对比分析了翼缘与腹板均参与抗弯的连接节点新算法与仅考虑翼缘抗弯的传统算法的区别，最后探讨了钢柱连接节点的加强措施。

关键词：钢框架；梁柱刚接；强节点弱构件；翼缘受弯；加强式连接中图分类号：TU391 文献标志码：A 文章编号：2096-2789（2020）11-0151-021994年美国北岭地震后发现一些钢框架梁柱栓焊混用连接点出现了脆性破坏断裂的现象，且多发生在梁下翼缘的连接处，对节点承载力的影响较大[1]。

钢框架梁柱连接处几何形状复杂，应力集中严重，对应力和应变的需求较大。

在强烈地震作用下节点的塑性及延性不足是造成焊缝撕裂发生脆性破坏的主要原因，因此，梁柱连接性能及其对钢框架结构抗震性能影响成为研究的热点之一。

文章基于规范，围绕梁柱刚性连接节点的计算方法展开讨论。

1 规范中对梁柱刚接节点的计算方法的调整梁柱栓焊混合连接节点在我国的钢结构设计中有着较为广泛的应用，规范中也对该类节点设计提供了依据。

但是我国规范对于梁柱连接的计算原则也经历了几次重大的调整，具体汇总如表1所示。

在上述规范中：为梁与柱连接的极限受弯承载力；M p 为梁的全塑性受弯承载力（加强型连接按照未扩大的原截面计算）；∑M p为梁端截面的塑性受弯承载力之和；为梁与柱连接的极限受剪承载力；为梁在重力荷载代表值（9度尚应包括竖向地震用标准值）作用下，按简支梁分析的梁端截面剪力设计值；α为连接系数。

在规范的更迭过程中，除了《高层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ 99—2015）（以下简称《高钢规》），均认为梁端弯矩可仅由钢梁翼缘承受，钢梁腹板仅承受剪力[2]。

钢结构焊接、螺栓连接计算及实例

第一节钢结构的连接方法钢结构是由钢板、型钢通过必要的连接组成基本构件，如梁、柱、桁架等；再通过一定的安装连结装配成空间整体结构，如屋盖、厂房、钢闸门、钢桥等。

可见，连接的构造和计算是钢结构设计的重要组成部分。

好的连接应当符合安全可靠、节约钢材、构造简单和施工方便等原则。

钢结构的连接方法可分为焊缝连接、铆钉连接和螺栓连接三种(详见附图十三)。

一、焊缝连接焊接是现代钢结构最主要的连接方法。

其优点是不削弱构件截面（不必钻孔），构造简单，节约钢材，加工方便，在一定条件下还可以采用自动化操作，生产效率高。

此外，焊缝连接的刚度较大密封性能好。

焊缝连接的缺点是焊缝附近钢材因焊接的高温作用而形成热影响区，热影响区由高温降到常温冷却速度快，会使钢材脆性加大，同时由于热影响区的不均匀收缩，易使焊件产生焊接残余应力及残余变形，甚至可能造成裂纹，导致脆性破坏。

焊接结构低温冷脆问题也比较突出。

二、铆钉连接铆接的优点是塑性和韧性较好，传力可靠，质量易于检查和保证，可用于承受动载的重型结构。

但是，由于铆接工艺复杂、用钢量多，因此，费钢又费工。

现已很少采用。

三、螺栓连接螺栓连接分为普通螺栓连接和高强度螺栓连接两种。

普通螺栓通常用Q235钢制成，而高强度螺栓则用高强度钢材制成并经热处理。

高强度螺栓因其连接紧密，耐疲劳，承受动载可靠，成本也不太高，目前在一些重要的永久性结构的安装连接中，已成为代替铆接的优良连接方法。

螺栓连接的优点是安装方便，特别适用于工地安装连接，也便于拆卸，适用于需要装拆结构和临时性连接。

其缺点是需要在板件上开孔和拼装时对孔，增加制造工作量；螺栓孔还使构件截面削弱，且被连接的板件需要相互搭接或另加拼接板或角钢等连接件，因而比焊接连接多费钢材。

第二节焊接方法、焊缝类型和质量级别一、钢结构中常用的焊接方法焊接方法很多，钢结构中主要采用电弧焊，薄钢板（mm t 3 ）的连接有时也可以采用电阻焊或气焊。

1．电弧焊电弧焊是利用焊条或焊丝与焊件间产生的电弧热，将金属加热并熔化的焊接方法。

钢结构连接计算书(螺栓)

钢结构连接计算书(螺栓)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1钢结构连接计算书一、连接件类别：普通螺栓。

二、普通螺栓连接计算：1、普通螺栓受剪连接时，每个普通螺栓的承载力设计值，应取抗剪和承压承载力设计值中的较小者。

受剪承载力设计值应按下式计算：式中 d──螺栓杆直径,取 d = mm；n v──受剪面数目，取 n v = ；f v b──螺栓的抗剪强度设计值，取 f v b= N/mm2；计算得：N v b = ×××4= N；承压承载力设计值应按下式计算：式中 d──螺栓杆直径,取 d = mm；∑t──在同一受力方向的承压构件的较小总厚度，取∑t= mm；f c b──普通螺栓的抗压强度设计值，取 f c b= N/mm2；计算得：N c b = ××= N；故: 普通螺栓的承载力设计值取 N；2、普通螺栓杆轴方向受拉连接时，每个普通螺栓的承载力设计值应按下式计算：式中普通螺栓或锚栓在螺纹处的有效直径，取 de= mm；f t b──普通螺栓的抗拉强度设计值，取 f t b= N/mm2；计算得：N t b = ×× / 4 = N；3、普通螺栓同时受剪和受拉连接时，每个普通螺栓同时承受剪力和杆轴方向拉力应符合下式要求：式中 N v──普通螺栓所承受的剪力，取 N v= kN =×103 N；N t──普通螺栓所承受的拉力，取 N t= kN =×103 N；[(N v/N v b)2+(Nt/Nt b)2]1/2=[×103/2+×103/2]1/2 = ≤ 1；N v = N ≤ N c b = N；所以，普通螺栓承载力验算满足要求！。

梁柱刚接节点计算

一、钢梁截面特征 h=360 b=200 h w =320t w =12t 1=20翼缘截面惯性矩： I 1 =2×b×t 1×(h/2-t 1/2)2=2×200×20×(360/2-20/2)^2 =231200000mm 4腹板截面惯性矩： I w =1/12×t w ×h w 3 =1/12×12×320^3 =32768000mm 4钢梁全截面惯性矩： I=I 1+I w =263968000mm 4翼缘截面抵抗矩： W 1=b×t 1×(h-t 1)=200×20×(360-20) =mm 3腹板截面抵抗矩： W w =1/6×t w ×h w 2=1/6×12×320^2 =mm 3钢梁全截面抵抗矩： W= W 1+W w =1564800mm 3二、翼缘受弯承载力计算材质：Q235钢f t w =205N/mm 2钢梁翼缘受弯承载力M u =βt f t w ×W 1=1.22*205×1360000/10^6=340.1KN.m三、腹板螺栓受剪承载力计算高强螺栓采用10.9级，材质Q345钢，表面喷砂处理单个螺栓承载力设计值为： N v b =0.9n f μP 腹板与柱采用高强螺栓连接，10.9级。

螺栓直径d=22mm 单剪螺栓个数n=3一个高强螺栓的预拉力P=190KN n f =1一个螺栓承载力设计值N v b =0.9*1*0.5*190=85.5KN全部腹板螺栓受剪承载力为：85.5*3=256.5KN四、支承板双面角焊缝计算支承板厚同梁腹板，焊接一侧的长度：240mm 焊缝高度：6mm f t w =215N/mm 2抗剪承载力为 N w =h e l w f t w =6*0.707*2*(240-10)*215/1000=419.5KN梁柱刚接节点计算1360000204800。

钢结构螺栓连接计算

（3）净截面强度计算
由于螺栓孔削弱了板件的截面，为了防止板件在削弱截面的破坏需验算净截面的强度。对于外力通过螺栓群形心的杆件，应当满足强度计算公式
N f
An
式中：N 为所受的轴力； f 为材料抗拉强度设计值； An 为杆件截面的净截面面积
① 当螺栓为并列排列
N
++ ++
++ ++
N
++ ++
Ⅰ
折，想一想为什么？）
在Ⅰ-Ⅰ截面的净截面面积为：
扣除螺孔直径后：AⅠ=A-n1d0t=1064-1×21.5×6=940mm2
Ⅰ
34 53 5334
34 53 5334
再计算Ⅱ-Ⅱ截面的净截面面积为：
Ⅱ
扣除螺孔直径后：
AII 2e4 (n2 1)
e12
e22
n2d0
t
2 34 2 1 402 1062 2 21.5 6 830mm2
在1-1断面： An (B n1d0 )t (360 2 21.5) 8 2536mm2 在2-2断面：An (280 4 802 502 5 21.5)8 3439mm2 所以，1-1断面起控制作用： N 325103 128.2N / mm2
An 2536
例3.9（与教材上稍有差别）图示牛腿用普通螺栓连接，柱翼缘厚度为 10mm，连接板厚度为8mm，材料Q235B，F=150kN，粗制螺栓为M22。
++ ++
N
N
N N/2
连接板受力变化图
N
N1 N2
N1 =N N2 =N-N/n×n1

h型主梁与钢管柱连接节点处的工程量计算

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钢梁与钢柱刚性连接计算(JGJ99-2015应用系列)(修改版)

柱材料参数程序
钢材抗拉强度设计值：钢材极限抗拉强度：钢材弹性模量：
fsc = 305 ⋅ N ⋅ mm− 2
钢材抗剪强度设计值：
fuc = 470 ⋅ N ⋅ mm− 2
钢材屈服强度：
Es = 2.06 × 105 ⋅ N ⋅ mm− 2
fvc = 175 ⋅ N ⋅ mm− 2 fyc = 345 ⋅ N ⋅ mm− 2
全截面塑性模量： Wbp = 3.841 × 106 ⋅ mm3
3.螺栓参数（按GB50017 − 2003中7.2.2条规定取值计算）：
采用摩擦性高强螺栓连接，接触面处理方法：
螺栓等级：
抗剪传力方式：
螺栓预拉力P与螺栓直径的参数程序
螺栓孔直径：
d0 = 22 ⋅ mm
螺栓材料抗剪强度设计值： fpbv = 310 ⋅ N ⋅ mm− 2
螺栓边距 = "满足GB50017-2003中8.3.4条要求" 螺栓中心距 := "满足GB50017-2003中8.3.4条要求" if s ≥ 3d0 ∧ s ≤ 8d0
as s sa
as s sa
MV
VM
Hale Waihona Puke R35c s s c 15
15 c s s c
梁与柱连接节点 25 6 19 10
35°
R10~15
ω2=50
25 25
15 R20 10
35°
ω1=35 tf 29 6 2
tf 62
15 3.抗震设防烈度：
6 19
二、截面及螺栓参数：
1.柱截面参数
柱类型：
hc := 450mm bc := 450mm