节点板焊接支撑节点计算书

“节点板焊接支撑节点”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：节点板焊接支撑节点

连接件基本参数

截面描述：PIPE-83*5

端头板：-115*155*8_Q345，封板厚度：6 mm

端头板贯入圆管深度：50 mm

端头板与圆管截面间角焊缝焊脚高度：5 mm

封板与圆管截面间角焊缝焊脚高度：5 mm

杆端沿轴线到工作线交点距离：283 mm

连接方式：焊缝连接

角焊缝焊脚高度：9 mm

节点示意图如下：

二. 荷载信息

设计内力：组合工况内力设计值(kN)

组合工况1 -120.0 -105.0

-58.2 否组合工况2 -35.0 -30.6 -17.0 否

三. 验算结果一览

板件厚度 18.0 最小6.00 满足焊缝应力(MPa) 137 最大200

满足焊脚高度(mm) 7 最大7 满足焊脚高度(mm) 7 最小7 满足综合应力(MPa) 155 最大160 满足焊脚高度(mm) 9.00 最大9.60 满足焊脚高度(mm) 9.00 最小6.36 满足板件应力(MPa) 33.8 最大295 满足净长板厚比c/t 8.10 最大8.25 满足稳定应力(MPa) 42.3 最大295 满足

四. 基础构件与连接板焊缝验算

焊缝受力：N=(-58.1772)kN；V=(-104.954)kN；M=5.23594kN·m

焊脚高度：h f=7mm；

角焊缝有效焊脚高度：h e=2×0.7×7=9.8 mm

双侧焊缝，单根计算长度：l f=200-2×7=186mm

1 焊缝承载力验算

强度设计值：f=200N/mm^2

A=l f*h e=186×9.8×10^-2=18.23 cm^2

σN=|N|/A=|(-58.18)|/18.23×10=31.92 N/mm^2

W=l f^2*h e/6=186^2×9.8/6×10^-3=56.51 cm^3

σM=|M|/W=|5.236|/56.51×10^3=92.66 N/mm^2

τ=V/A=(-105)/18.23×10=57.58 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+σM)/βf]^2+τ^2}^0.5

={[(31.92+92.66)/1]^2+57.58^2}^0.5=137.2 N/mm^2≤200，满足

2 焊缝构造检查

最大焊脚高度：6×1.2=7mm(取整)

7≤7，满足！

最小焊脚高度：18^0.5×1.5=7mm(取整)

7 >= 7，满足！

五. 连接件与节点板连接验算

1 角焊缝基本参数

焊缝群分布和尺寸如下图所示：

角焊缝焊脚高度：h f=9 mm；有效高度：h e=6.3 mm

有效面积：A=7.815 cm^2

形心到左下角距离：C x=33.71 mm；C y=64.35 mm

焊缝受力：N=(-120)kN；距离焊缝下边：d=63.8 mm

偏心扭矩：T=N*(d-C y)=0.0656kN·m

2 焊缝群强度验算

未直接承受动力荷载，取正面角焊缝强度设计值增大系数βf=1.22

对形心惯性矩： I x=287.7 cm^4；I y=25.06 cm^4

对形心极惯性矩： Iρ=I x+I y=287.7+25.06=312.8 cm^4

N作用下：τN=σN=N/A=(-120)/7.815×10=(-153.6) MPa

由左下角点开始逆时针编号各角点作为验算控制点

偏心扭矩T作用下各角点应力：

σtx1=σtx2=-T*C y/Iρ=(-0.0656)×64.35/312.8×10^2=(-1.35) MPa

σtx3=σtx4=T*(H+2*h e-C y)/Iρ=0.0656×(115+2×6.3-64.35)/312.8×10^2=1.327 MPa

σty2=T*(B2+2*h e-C x)/Iρ=0.0656×(79.46+2×6.3-33.71)/312.8×10^2=0.903 MPa

σty3=T*(B1+2*h e-C x)/Iρ=0.0656×(80.58+2×6.3-33.71)/312.8×10^2=0.9265 MPa

σty1=σty4=-T*C x/Iρ=(-0.0656)×33.71/312.8×10^2=(-0.7072) MPa 各角点最大综合应力：

σ1={[min(|σN+σtx1|，|σty1|)/βf]^2+max(|τN+σtx1|，|σty1|)^2}^0.5

={[min(|(-153.6)-1.35|，|(-0.7072)|)/1.22]^2

+max(|(-153.6)-1.35|，|(-0.7072)|)^2}^0.5=154.9 MPa

σ2=[(σty2/βf)^2+(τN+σtx2)^2]^0.5

=[(0.903/1.22)^2+((-153.6)-1.35)^2]^0.5=154.9 MPa

σ3=[(σty3/βf)^2+(τN+σtx3)^2]^0.5

=[(0.9265/1.22)^2+((-153.6)+1.327)^2]^0.5=154.9 MPa

σ4={[min(|σN+σtx4|，|σty4|)/βf]^2+max(|τN+σtx4|，|σty4|)^2}^0.5

={[min(|(-153.6)+1.327|，|(-0.7072)|)/1.22]^2

+max(|(-153.6)+1.327|，|(-0.7072)|)^2}^0.5=152.2 MPa

最大综合应力：σm=max(σ1，σ2，σ3，σ4)=154.9 MPa≤160，满足

3 角焊缝构造检查

角焊缝连接板最小厚度：T min=8 mm

构造要求最大焊脚高度：h fmax=1.2*T min=9.6 mm≥9，满足

腹板角焊缝连接板最大厚度：T max=18 mm