AISC 连接设计示例
AISC 连接设计示例. 剪切连接 I 形截面之间是钢结构设计中一些最常见的连接. 帮助理解所需的设计检查 AISC 360-16, 本文通过一个设计示例进行工作. 我们也可以直接通过以下方式得到这个例子的结果 SkyCiv连接设计 模块. AISC 连接设计示例 AISC 连接设计示例.
剪切连接是 AISC 下的简单连接 360-16 B3.4. 详细说明是传递梁端反作用力并旋转而不是承载端力矩, 这就是它与配套文章中介绍的瞬间连接的区别.
此处介绍的计算使用许用应力设计 (自卫队) 方法. 如果你不熟悉 ASD 和 LRFD 在结构设计上的区别, 确保 看看我们的视频 解释这个.
AISC 连接设计示例
对于这个例子, 我们要评估一个的能力 单板连接 使用如下所示的尺寸和螺栓在 W16x50 梁和 W14x90 柱之间. 该连接需要支持梁端反应.
给定的:
服务水平负载 & 材料:
AISC 连接设计示例 (AISC 连接设计示例) = 8.0 ps
AISC 连接设计示例 (AISC 连接设计示例) = 25.0 ps
板材材质: ASTM A36, 风 = 36 KSI, Fu = 58 KSI
梁柱材料: ASTM A992, 风 = 50 KSI, Fu = 65 KSI
梁柱几何:
光束: AISC 连接设计示例; tw = 0.380 在, d = 16.3 AISC 连接设计示例, tf = 0.630 在
柱: AISC 连接设计示例; tf = 0.710 在.
AISC 连接设计示例: 1/4 在厚; 4 1/2 在x 11 1/2 在维度上
的 11 1/2 板深度来自螺栓布局: 四个螺栓位于 3 间距给出 9 在外螺栓之间, 更多有 1 1/4 顶部和底部的边缘距离.
灯具 (螺栓和焊缝):
(4) – 3/4-在.-标准孔中 ASTM F3125 A325-N 级螺栓直径, 在 3 间距与 1 1/4 边缘距离
70-ksi 电极圆角. A325 和 A490 是 ASTM F3125 范围内的牌号, 整合了旧的独立螺栓规格. 有关紧固件方面的更多信息, 请参阅有关的文档 螺栓 和 焊缝.
负载计算:
LRFD:
负载计算 (负载计算) = 1.2(8.0 ps) + 1.6(25.0 ps) = 49.6 ps
自卫队:
负载计算 (负载计算) = 8.0 ps + 25 基普 = 33.0 ps
下面的每项检查都与 ASD 反应进行比较 33.0 ps. LRFD图仅用于最后的手动表格比较.
负载计算, 负载计算 360-16. 检查分为三组: 盘子本身, 将其固定在立柱上的焊缝, 以及将其连接到梁腹板的螺栓组.
AISC 连接设计示例, 螺栓组剪切和轴承检查
负载计算: Ω = 1.5
负载计算 = (0.6 负载计算 / Ω) = [ 0.6 (36 KSI) (0.25 在) 11.5 在 / 1.5 ] = 41.4 ps
设计容量比, 直流电:
负载计算, 负载计算 = 33.0 ps
总容量, 负载计算 = 41.4 ps
DCR = (33.0 / 41.4) = 0.797, 行
剪切板至 W14x90 法兰, 焊接强度
角焊缝强度: Ω = 2.0
焊缝尺寸, t = 0.1875 在
负载计算 = 0.6 负载计算 [ 1.0 + 0.5 负载计算 θ ]
θ 负载计算
= 90, 用于横向加载的焊缝
= 0, 用于纵向受力焊缝
单位尺寸焊缝强度:
允许焊接应力, 负载计算 = [ 0.6 (70) / 2.0 ] = 21 KSI
横向长度, 负载计算 = 0 在
纵向长度, 负载计算 = 23 在
总有效长度, 升 = 负载计算 (1.5) + 负载计算 (1.0) = 0 (1.5) + 23 (1.0) = 23 在
(负载计算 / 一个) = 21 KSI (23 在) = 483 ps / 在
焊缝延伸到板的两侧, 所以 23 在是 2 X 11.5 并已占两条线. 此处载荷沿焊缝轴延伸, 所以 θ = 0 并且没有定向增加.
有效尺寸 (喉) 角焊缝, 一个:
0.707 负载计算
a = (0.707) t = 0.133 在
负载计算 = (负载计算 / 一个) 一个 = 483 (0.133 在) = 64.2 ps
设计容量比, 直流电:
所需负载, R = 33.0 ps
总容量, 负载计算 64.2 ps
DCR = (33.0 / 64.2) = 0.514, 行
AISC 连接设计示例, 螺栓组剪切和轴承检查
负载计算: Ω = 2.0
负载计算:
负载计算(s) = 0.875 在 (4) = 3.5 在
负载计算, 负载计算 = 11.5 负载计算 [ 0.875 在 (4) ] = 8.0 在
的 0.875 是在 13/16 在标准孔加上 1/16 在计算净面积时，津贴中适用AISC.
负载计算 = (0.6 负载计算 / Ω) = [ 0.6 (58 KSI) (0.25 在) 8 在 / 2.0 ] = 34.8 ps
设计容量比, 直流电:
负载计算, 负载计算 = 33.0 ps
总容量, 负载计算 = 34.8 ps
DCR = (33.0 / 34.8) = 0.948, 行
W16x50 腹板剪力板, 负载计算
负载计算: Ω = 2.0
(负载计算 / Ω) = (负载计算 / Ω) + 分 [ 0.6 负载计算 , 0.6 负载计算 ] / Ω
块剪切将单个块从板上撕下来: 它在水平边缘距离上破裂并剪断螺栓线, 因此添加了张力项和剪切项.
负载计算: 负载计算= 1.0 (负载计算)
(负载计算 / Ω) = [ 1.0 (58 KSI) (1.0625 在) / 2.0 ] = 30.8 负载计算 (0.25 在) = 7.7 ps
负载计算: 0.6 负载计算
(0.6 负载计算 / Ω) = [ 0.6 (36 KSI) (10.25 在) / 2.0 ] (0.25) = 110.7 负载计算 (0.25 在) = 27.7 ps
负载计算: 0.6 负载计算
(0.6 负载计算 / Ω) = [ 0.6 (58 KSI) (7.1875 在) / 2.0 ] (0.25 在) = 125.1 负载计算 (0.25 在) = 31.3 ps
负载计算:
(负载计算 / Ω)= 7.7 ps + 分 [ 27.7 ps , 31.3 ps ] = 35.4 ps
设计容量比, 直流电:
负载计算, 负载计算 = 33.0 ps
总容量, 负载计算 = 35.4 ps
DCR = (33.0 / 35.4) = 0.933, 行
W16x50 腹板剪力板, 螺栓组剪切和轴承检查
1. 螺栓的剪切强度: Ω = 2.0
螺栓的剪切强度 0.768 在
螺栓的剪切强度, 收视率 = 54 KSI
螺栓的剪切强度 (螺栓的剪切强度), 螺栓的剪切强度 = 收视率 从 = (54 KSI) 0.463 螺栓的剪切强度 25.0 ps
(螺栓的剪切强度 / Ω) 螺栓的剪切强度 / 螺栓的剪切强度
的 54 ksi 是螺纹包含在剪切平面内的 A325 级螺栓的标称剪切应力, 直接取自 AISC 表 J3.2, 因此不再对其应用进一步的减少.
2. 螺栓的剪切强度: Ω = 2.0
(螺栓的剪切强度)
边缘螺栓处的净距, 螺栓的剪切强度 = 0.84 在 (来自 1 1/4 边缘距离小于半个孔)
到相邻孔的净距离, 螺栓的剪切强度 = 2.19 在 (来自 3 间距少一个孔)
边缘螺栓净距较小, 所以它控制:
(螺栓的剪切强度 / Ω) = (1.5 螺栓的剪切强度 / Ω) ≤ (3.0 螺栓的剪切强度 / Ω)
因为这里不把孔变形作为设计考虑, 美国钢铁协会 360-16 J3-6b 系数 1.5 和 3.0 应用而不是 1.2 和 2.4 J3-6a的.
螺栓的剪切强度 (螺栓的剪切强度), 螺栓的剪切强度 0.84 在:
螺栓的剪切强度 = 1.5 螺栓的剪切强度 Ť 螺栓的剪切强度 =1.5 (0.84 在) 0.25 在 (58 KSI) = 18.4 ps
(螺栓的剪切强度 / Ω) = 9.2 ps
螺栓的剪切强度 (螺栓的剪切强度), 螺栓的剪切强度 2.19 在:
螺栓的剪切强度 = 1.5 螺栓的剪切强度 Ť 螺栓的剪切强度 = 1.5 (2.19 在) 0.25 在 (58 KSI) = 47.6 ps
(螺栓的剪切强度 / Ω) = 23.8 ps
螺栓的剪切强度 (螺栓的剪切强度):
螺栓的剪切强度 = 3.0 螺栓的剪切强度 螺栓的剪切强度 = 3.0 (0.768 在) 0.25 在 (58 KSI) = 33.4 ps
(螺栓的剪切强度 / Ω) = 16.7 ps
螺栓的剪切强度 9.2 ps < 12.5 ps
3. 螺栓的剪切强度
螺栓的剪切强度: 螺栓的剪切强度, 螺栓的剪切强度.
一个). 螺栓的剪切强度 (螺栓的剪切强度):
(螺栓的剪切强度) , 螺栓的剪切强度 = 9.2 ps / 螺栓的剪切强度
b). 螺栓的剪切强度 (螺栓的剪切强度):
(螺栓的剪切强度) , 螺栓的剪切强度 = 12.5 ps / 螺栓的剪切强度
C). 螺栓的剪切强度: 1 个外螺栓加 3 个内螺栓
螺栓的剪切强度 = 1 (9.2 ps / 螺栓的剪切强度) + 3 (12.5 ps / 螺栓的剪切强度) = 46.7 ps
设计容量比, 直流电:
负载计算, R = 33.0 ps
总容量, 螺栓的剪切强度 = 46.7 ps
DCR = (33.0 / 46.7) = 0.707, 行
梁网, 螺栓组剪切和轴承检查 (AISC 连接设计示例)
负载计算: Ω = 2.0
负载计算:
负载计算(s) = 0.875 在 (4) = 3.5 在
负载计算, 负载计算 螺栓的剪切强度 [ 0.875 在 (4) ] = 12.8 在
负载计算 = (0.6 负载计算 / Ω) = [ 0.6 (58 KSI) (0.38 在) 12.8 / 2.0 ] = 84.6 ps
设计容量比, 直流电:
负载计算, 负载计算 = 33.0 ps
总容量, 负载计算 = 84.6 ps
DCR = (33.0 / 84.6) = 0.390, 行
梁网, 螺栓组剪切和轴承检查
1. 螺栓的剪切强度: Ω = 2.0
螺栓的剪切强度 0.768 在
螺栓的剪切强度, 收视率 = 54 KSI
螺栓的剪切强度 (螺栓的剪切强度), 螺栓的剪切强度 = 收视率 从 = (54 KSI) 0.463 螺栓的剪切强度 25.0 ps
(螺栓的剪切强度 / Ω) 螺栓的剪切强度
2. 螺栓的剪切强度: Ω = 2.0
(螺栓的剪切强度)
边缘螺栓处的净距, 螺栓的剪切强度 = 0.84 在
到相邻孔的净距离, 螺栓的剪切强度 = 2.19 在
边缘螺栓净距较小, 所以它控制.
(螺栓的剪切强度 / Ω) = (1.5 螺栓的剪切强度 / Ω) ≤ (3.0 螺栓的剪切强度 / Ω)
螺栓的剪切强度 (螺栓的剪切强度), 螺栓的剪切强度 0.84 在:
螺栓的剪切强度 = 1.5 螺栓的剪切强度 Ť 螺栓的剪切强度 = 1.5(0.84 在) 0.38 在 (58 KSI) = 27.9 ps
(螺栓的剪切强度 / Ω) = 13.9 ps
螺栓的剪切强度 (螺栓的剪切强度), 螺栓的剪切强度 2.19 在:
螺栓的剪切强度 = 1.5 螺栓的剪切强度 Ť 螺栓的剪切强度 = 1.5 (2.19 在) 0.38 在 (58 KSI) = 72.3 ps
(螺栓的剪切强度 / Ω) = 36.2 ps
螺栓的剪切强度 (螺栓的剪切强度):
螺栓的剪切强度 = 3.0 螺栓的剪切强度 螺栓的剪切强度 = 3.0 (0.768 在) 0.38 在 (58 KSI) = 50.8 ps
(螺栓的剪切强度 / Ω) = 25.4 ps
螺栓组剪切和轴承检查 12.5 ps < 13.9 ps
请注意，梁腹板比板厚 0.380 反对 0.250 在, 所以这里的每个轴承值都更大，螺栓本身就成为极限. 盘子, 是较薄的部分, 是轴承控制的地方.
3. 螺栓的剪切强度
螺栓的剪切强度: 螺栓的剪切强度, 螺栓的剪切强度.
一个). 螺栓的剪切强度 (螺栓的剪切强度):
(螺栓的剪切强度), 螺栓的剪切强度 = 12.5 ps / 螺栓的剪切强度
b). 螺栓的剪切强度 (螺栓的剪切强度):
(螺栓的剪切强度), 螺栓的剪切强度 = 12.5 ps / 螺栓的剪切强度
C). 螺栓的剪切强度: 1 个外螺栓加 3 个内螺栓
螺栓的剪切强度 = 12.5 ps + 3(12.5 ps) = 50.0 ps
设计容量比, 直流电:
负载计算, R = 33.0 ps
总容量, 螺栓的剪切强度 = 50.0 ps
DCR = (33.0 / 50.0) = 0.660, 行
每项检查均通过. 板剪切断裂控制在 0.948, 块剪紧随其后 0.933, 两者都是属性 1/4 在盘子里. 如果这种反应加剧, 较厚的板可以以最少的工作获得最大的容量.
或者, 螺栓组剪切和轴承检查, 螺栓组剪切和轴承检查, 得益于 AISC 钢结构手册中提供的设计表:
螺栓组剪切和轴承检查, 螺栓组剪切和轴承检查, 和螺栓轴承, 螺栓组剪切和轴承检查, 螺栓组剪切和轴承检查, 螺栓组剪切和轴承检查
螺栓组剪切和轴承检查, 1/4-在. 板厚, 和 3/16 英寸. 角焊缝尺寸.
来自 AISC 手册表 10-10a:
LRFD
披螺栓组剪切和轴承检查 = 52.2 ps > 49.6 螺栓组剪切和轴承检查, 行
自卫队
[Rñ / Ω = 34.8 ps > 33.0 基普 = 镭, 行
表返回相同 34.8 上面给出的长手板剪切断裂检查结果, 这是控制板块的检查.
螺栓组剪切和轴承检查
螺栓组剪切和轴承检查, 螺栓组剪切和轴承检查.
螺栓组剪切和轴承检查 10-1, 螺栓组剪切和轴承检查, 螺栓组剪切和轴承检查:
LRFD
披[R螺栓组剪切和轴承检查 351 负载计算. (0.380 AISC 连接设计示例) = 133 ps > 49.6 螺栓组剪切和轴承检查, 行
自卫队
[Rñ / Ω = 234 负载计算. (0.380 AISC 连接设计示例) = 88.9 ps > 33.0 基普 = 镭, 行
螺栓组剪切和轴承检查 (螺栓组剪切和轴承检查: 螺栓组剪切和轴承检查 ). 相似地, LRFD 版本示例可以在此链接中找到: 螺栓组剪切和轴承检查.
自己运行这个例子
输入 W16x50, W14x90 和 1/4 在盘子里, 并且模块返回上面的每个检查及其利用率及其后面的子句. 它在浏览器中运行, 无需安装任何东西.
参考:
AISC 360-16, 钢结构建筑规范
AISC 钢结构手册, 桌子 10-1 和 10-10a
AISC 设计实例 v14.1 (参考, 参考 61)
SkyCiv连接设计软件: https://skyciv.com/structural-software/connection-design/
单板连接计算器: https://skyciv.com/structural-software/connection-design/single-plate-connection-calculator/
