钢结构厂房梁柱节点设计

3.7节点设计
3.7.1梁柱节点
3.7.1.1螺栓布置及验算
采用M24 的10.9级摩擦型高强度螺栓连接，摩擦面采用喷砂处理，
45.0=μ，kN P 225=。

螺栓布置如图3-70、3-71所示
图3-70 梁柱节点布置图
图3-71 梁柱节点螺栓布置图
每个螺栓的抗剪承载力设计值为
50
12510
0125125100450
5012510050757550
kN P n N f R b v 125.9122545.019.0=⨯⨯⨯==μα
R α——抗力分项系数的倒数，一般取0.9；
f n ——一个螺栓的传力摩擦面数。

每个螺栓的抗拉承载力设计值为
kN P N b t 1802258.08.0=⨯==
选取梁端最不利组合272.7299.7767.995M kN m V kN N kN =-⋅⎧⎫
⎪⎪
=⎨⎬⎪⎪=-⎩⎭
，轴力和剪力转化
考虑轴向压力影响最上端螺栓的拉力为
()
1222272.720.175
146.8540.1750.225t i M y N kN m y ⋅⨯=
==⨯+∑
每个螺栓的剪力为
99.7712.478
v V N kN n =
== 计算最上端螺栓的承载力为
12.47146.850.95 1.091.125180v t b b v t N N N N +=+=< 满足要求。

3.7.1.2 端板厚度设计
对于最上排螺栓，此处端板属于两边支承类，端板平齐。

()()3665046146.85103224625045050462054f w t
w f f w e e N t mm e b e e e f ⨯⨯⨯⨯≥==⨯+⨯⨯+⨯⎡⎤⎡⎤++⎣⎦⎣⎦
f e ——螺栓中心至翼缘板表面的距离； w e ——螺栓中心至腹板的距离；
a ——螺栓间距；
b ——端板宽度；
f ——端板钢材的抗拉强度设计值，端板厚度mm t 16≥，取2205mm N f =。

综上，端板厚度取25t mm =。

3.7.1.3 梁柱节点域验算
6
2272.721096.97/125/45025025v b c c M N mm f N mm d d t τ⨯===<=⨯⨯
节点域的剪应力满足规范要求，按构造要求在两边设置加劲肋。

3.7.1.4 构件腹板强度验算
采用翼缘内第二排一个螺栓的拉力设计2t N . 经计算得到：222180.31k 0.40.422590t i M y N
N N P kN m y n
⋅=
-=>=⨯=∑
则3222180.3110150.2621510012
t w w N N mm f N mm e t ⨯==<=⨯满足要求！ 3.7.2梁梁节点
3.7.2.1 螺栓布置及验算
采用M24 的10.9级摩擦型高强度螺栓连接，摩擦面采用喷砂处理，
45.0=μ，kN P 225=。

螺栓布置如图3-72,73所示
图2-72 梁梁节点布置图
图2-73 梁梁节点螺栓布置图
每个螺栓的抗剪承载力设计值为
kN P n N f R b v 125.9122545.019.0=⨯⨯⨯==μα
R α——抗力分项系数的倒数，一般取0.9；
f n ——一个螺栓的传力摩擦面数。

每个螺栓的抗拉承载力设计值为
kN P N b t 1802258.08.0=⨯==
选取梁端最不利组合187.043.033612.915M kN m V kN N kN =⋅⎧⎫
⎪⎪
=⎨⎬⎪⎪=-⎩⎭
，轴力和剪力转化
考虑轴向压力影响最上端螺栓的拉力为
50
160250160
110225
225
110670
50757550
25012M24
12?25.5孔
()
31222187.0410285137.622285125t i M y N kN m y ⋅⨯⨯===⨯⨯+∑
每个螺栓的剪力为
3.03360.388
v V N kN n =
== 计算最上端螺栓的承载力为
0.38137.60.77 1.091.125180
v t b b
v t N N N N +=+=<满足要求。

3.7.2.2 端板厚度设计
对于最上排螺栓，此处端板属于两边支承类，端板平齐。

()()3
12125046137.61024.464620045050462054f w t
w f f w e e N t mm e b e e e f ⨯⨯⨯⨯≥==⨯+⨯⨯+⨯⎡⎤⎡⎤++⎣⎦⎣⎦
f e ——螺栓中心至翼缘板表面的距离； w e ——螺栓中心至腹板的距离；
a ——螺栓间距；
b ——端板宽度；
f ——端板钢材的抗拉强度设计值，端板厚度mm t 16≥，取2205mm N f =。

综上，端板厚度取25t mm =。

3.7.3柱脚节点
柱脚最不利内力组合值为：284.676.64202.2M kN m V kN N kN =⋅⎧⎫
⎪⎪
=⎨⎬⎪⎪=-⎩⎭。

底板下混凝土标号为C30 锚栓采用Q345钢 焊条采用E50型 3.7.3.1 确定底板长宽
初步确定800,520L mm B mm ==。

柱脚布置见柱脚布置示意图(3-75)
362
max
22
6202.2106284.610 5.62/mm 800520520800N M N A BL σ⨯⨯⨯=+=+=⨯⨯ 2min 26 4.64N M
N mm A BL
σ=-=- m in
σ
为负值，说明底板与基础脱离，产生拉应力，该拉应力应由锚栓来承担。

3.7.3.2 确定锚栓直径
基座反力示意图如图2-70所示
M
N
c/3
a
D
x d
L/2
L/2
T
图3-74 基座反力示意图
max max min 5.62
800438.205.62 4.64
c L mm σσσ=
=⨯=++
11
800438.20253.932323L c a mm =
-=⨯-⨯= 438.20
700553.9333
c x
d mm =-=-=
由0=∑D M ，有0=⋅+-⋅x T M a N
63284.610202.210253.93
421091553.93
M N a T N x -⋅⨯-⨯⨯===
锚栓所需的有效截面面积22
4210912339.393779.79180
e a t T A mm mm
f =
===⨯
查表得，直径为36mm 的螺栓的有效面积22817mm 779.79mm >，满足要求。

3.7.3.3 确定底板厚度 柱脚布置见下图
A a
b
160
100520
160
100
100
300
300
100
图3-75 柱脚布置示意图
因基础所受压力最大，边界条件较不利因此这部分板所受弯矩最大
25.8q N mm =，由1111
150,160,0.9375b
b mm a mm a ===。

查表得弯矩系数0.107β=
22110.107 5.81609834M qa N β==⨯⨯= 设底板厚度超过16mm ，即2295mm N f =，
所以max 669834
17205
M t mm f ⨯≥
==，底板厚度取20mm 。

3.7.3.4 柱与底板的连接计算
柱翼缘与柱脚底板采用角焊缝连接，腹板采用角焊缝连接，质量等级为一级。

柱与底板的焊脚尺寸，按构造要求：
min max 1.5 1.520 6.7f h t mm ==⨯=，max min 1.2 1.21214.4f h t mm ==⨯=， 取12f h mm =,0.78.4e f h h mm ==。

柱与底板焊缝的截面积：
()228.445028.42201628.420014011w A mm =⨯⨯+⨯⨯-+⨯⨯= 全部焊缝对x 轴的惯性矩为：
))3323284
111
28.445048.41008.410022522008.41212122008.4225 4.710x I mm ⎛⎛=⨯
⨯⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯ ⎝⎝+⨯⨯=⨯
柱与底板的连接焊缝计算
3
2202.21014.4314011N w N N mm A σ⨯===
6218
284.6102251364.710
M x M y N mm I σ⋅⨯⨯===⨯ 2214.43136150.43240w N M f f N mm f N mm σσσβ=+=+=<= 满足要求
3
2276.6410 5.4720014011
w V f w V N mm f N mm A τ⨯===<= 满足要求
()2
2
2222
150.43 5.47123.42001.22w V f f N mm f N mm στβ⎛⎫⎛⎫+=+=<= ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭
满足要求。