主次梁钢结构设计

主次梁连接节点设计

由于所有的次梁截面都相同,选取荷载较大的次梁节点进行验算。

楼面荷载

Vmax=1.2VG+1.4VQ

=1.2⨯29.085+1.4⨯26.25 =71.65kN

屋面荷载

Vmax=1.2VG+1.4VQ

=1.2⨯34.335+1.4⨯3.75 =46.45kN

设计指标:

所以选取最大的楼面荷载进行计算,Vmax=71.65kN。

主次梁连接为铰接,腹板连接采用8.8级M20高强螺栓,采用摩擦型连接,摩擦面采用喷砂处理,μ=0.45,P=125kN,连接板双面连接(nf=2)。 次梁腹板:t=6.5mm,f=215N/mm2,fv=125N/mm2;

焊缝:角焊缝ffw=160N/mm2。

设计假定:

次梁梁端剪力:V=71.65kN。

设计计算:

1) 螺栓布置

安装缝隙f=15mm,切角b=25mm,主次梁间隙d=10mm。

螺栓至连接板端部的距离b≥2d0=2⨯22=44mm,取c=45mm;螺栓至连接板边缘的距离d≥1.5d0=33mm,取d=35mm;螺栓间距c≥3d0=66mm,取c=70mm。

2) 螺栓抗剪验算

单个螺栓受剪承载力设计值为:(双连接板nf=2)

b NV=αRnfμP=0.9⨯2⨯0.45⨯125=101.25kN

由剪力确定所需的螺栓数为:

n=V71.65==0.7,取n=3,双排布置。 bNV101.25

剪力作用的偏心距为:

199+10+35=144.5mm e=2

螺栓群所承担的弯矩为:

Me=Ve=71.65⨯144.5⨯10-3=10.35kN·m

在梁端剪力作用下单个螺栓所受的剪力为:

V71.65=23.88kN NV==n3

在偏心弯矩Me=Ve作用下,边行受力最大的一个高强度螺栓所受的剪力为:

Meymax10.35⨯103⨯70 NM===73.93kN 22y2⨯70i

在剪力和偏心弯矩共同作用下,边行受力最大的一个高强螺栓所受的剪力为: Nmax=(NV)2+(NM)2

=.352+23.882

=26.03kN

V

满足要求。

3) 主梁加劲肋厚度

tc=tw=6.5mm,取t=7mm>bs/15=(199-10)/(2⨯15)=6.3mm(满足要求) tc=7mm>a/12=70/12=5.83mm(满足要求)

4) 主梁加劲肋的连接焊缝计算

按构造要求hf:

hmin=1.5max=1.5max(7,9,14)=5.6mm(加劲肋与柱梁腹板、翼缘相连) hmax=1.2tmin=1.2min(7,9,14)=1.2⨯7=8.4mm

角焊缝尺寸取hf=6mm。

验算焊缝强度:

焊缝长度:

lf=h主梁-2(tf1+b)=496-2⨯(14+25)=418mm

lw=lf-2hf=418-2⨯6=406mm>60hf=360mm

Ww=2⨯20.7hflw12

60.7⨯6⨯4026=2⨯=2307.47mm03 6

角焊缝正应力:

σM

fMe10.35⨯106===44.85N/mm2 Ww230770.4

角焊缝剪应力:

V71.65⨯103

τ===21N/mm2 2⨯0.7hflw2⨯0.7⨯6⨯406V

f

角焊缝折算应力:(放大系数β=1.22)

σM

2 σ=(f)2+(τV

f) βffz

44.852)+212

1.22

=42.34N/mm2

满足要求。

5) 连接板计算

每块连接板净截面惯性矩:(下列式中,t为连接板厚度)

3th132303t223

22Ins=-∑(td-(t+2⨯22⨯702t)=797429t 0+td0yi)=12121212

每块连接板净截面面积:

Ans=t(h2-nd0)=t(230-3⨯22)=164t 连接板净截面模量:

Wns=Ins797429t==6934t 0.5h20.5⨯230

抗剪承载力求t:

V71.65⨯103

τ==≤125 2Ans2⨯164t

主次梁连接节点设计

由于所有的次梁截面都相同,选取荷载较大的次梁节点进行验算。

楼面荷载

Vmax=1.2VG+1.4VQ

=1.2⨯29.085+1.4⨯26.25 =71.65kN

屋面荷载

Vmax=1.2VG+1.4VQ

=1.2⨯34.335+1.4⨯3.75 =46.45kN

设计指标:

所以选取最大的楼面荷载进行计算,Vmax=71.65kN。

主次梁连接为铰接,腹板连接采用8.8级M20高强螺栓,采用摩擦型连接,摩擦面采用喷砂处理,μ=0.45,P=125kN,连接板双面连接(nf=2)。 次梁腹板:t=6.5mm,f=215N/mm2,fv=125N/mm2;

焊缝:角焊缝ffw=160N/mm2。

设计假定:

次梁梁端剪力:V=71.65kN。

设计计算:

1) 螺栓布置

安装缝隙f=15mm,切角b=25mm,主次梁间隙d=10mm。

螺栓至连接板端部的距离b≥2d0=2⨯22=44mm,取c=45mm;螺栓至连接板边缘的距离d≥1.5d0=33mm,取d=35mm;螺栓间距c≥3d0=66mm,取c=70mm。

2) 螺栓抗剪验算

单个螺栓受剪承载力设计值为:(双连接板nf=2)

b NV=αRnfμP=0.9⨯2⨯0.45⨯125=101.25kN

由剪力确定所需的螺栓数为:

n=V71.65==0.7,取n=3,双排布置。 bNV101.25

剪力作用的偏心距为:

199+10+35=144.5mm e=2

螺栓群所承担的弯矩为:

Me=Ve=71.65⨯144.5⨯10-3=10.35kN·m

在梁端剪力作用下单个螺栓所受的剪力为:

V71.65=23.88kN NV==n3

在偏心弯矩Me=Ve作用下,边行受力最大的一个高强度螺栓所受的剪力为:

Meymax10.35⨯103⨯70 NM===73.93kN 22y2⨯70i

在剪力和偏心弯矩共同作用下,边行受力最大的一个高强螺栓所受的剪力为: Nmax=(NV)2+(NM)2

=.352+23.882

=26.03kN

V

满足要求。

3) 主梁加劲肋厚度

tc=tw=6.5mm,取t=7mm>bs/15=(199-10)/(2⨯15)=6.3mm(满足要求) tc=7mm>a/12=70/12=5.83mm(满足要求)

4) 主梁加劲肋的连接焊缝计算

按构造要求hf:

hmin=1.5max=1.5max(7,9,14)=5.6mm(加劲肋与柱梁腹板、翼缘相连) hmax=1.2tmin=1.2min(7,9,14)=1.2⨯7=8.4mm

角焊缝尺寸取hf=6mm。

验算焊缝强度:

焊缝长度:

lf=h主梁-2(tf1+b)=496-2⨯(14+25)=418mm

lw=lf-2hf=418-2⨯6=406mm>60hf=360mm

Ww=2⨯20.7hflw12

60.7⨯6⨯4026=2⨯=2307.47mm03 6

角焊缝正应力:

σM

fMe10.35⨯106===44.85N/mm2 Ww230770.4

角焊缝剪应力:

V71.65⨯103

τ===21N/mm2 2⨯0.7hflw2⨯0.7⨯6⨯406V

f

角焊缝折算应力:(放大系数β=1.22)

σM

2 σ=(f)2+(τV

f) βffz

44.852)+212

1.22

=42.34N/mm2

满足要求。

5) 连接板计算

每块连接板净截面惯性矩:(下列式中,t为连接板厚度)

3th132303t223

22Ins=-∑(td-(t+2⨯22⨯702t)=797429t 0+td0yi)=12121212

每块连接板净截面面积:

Ans=t(h2-nd0)=t(230-3⨯22)=164t 连接板净截面模量:

Wns=Ins797429t==6934t 0.5h20.5⨯230

抗剪承载力求t:

V71.65⨯103

τ==≤125 2Ans2⨯164t


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