符合 AISC 的梁拼接连接设计 360 归结为分裂时刻, 翼缘板和腹板之间的剪切和轴向载荷, 然后检查每个螺栓组, 荷载通过的板、梁截面, 在关节两侧. 法兰板承受作为拉力和压力力偶的力矩以及它们所分担的轴向载荷. 腹板承受剪力和其余轴向载荷.
此页面从头到尾都通过一个真正的螺栓梁接头进行工作: W27x84 拼接到 W27x94, 与一个 400 急转瞬间, 一个 250 基普剪切和 300 轴向拉伸或压缩的 kip, 设计符合 AISC 360-16 LRFD 和 AISC 手册第 15 版. 每个法兰都有一个 3/4 在法兰盘中 1 在 A490 防滑螺栓中, 网络上有一对 1/2 在有十个的网板中 1 在接头两侧的 A490 防滑螺栓中. 每个方程都用它的数字写出来, 按照与 AISC 计算表相同的顺序 SkyCiv连接设计 模块为其生成.
什么是梁拼接连接?
梁拼接将两个梁段首尾相连,因此该构件的行为就像是连续的. 在螺栓梁接头中, 拼接板搭接在翼缘和腹板上的接头上,并用螺栓固定在两根梁上. 当梁太长而无法整件运输或安装时使用, 或者当截面沿跨度变化时, 就像这里从 W27x84 到 W27x94 一样.
本例中的接头是全矩接头: 一个 矩连接 在两根梁之间而不是在梁和柱之间. 法兰板的工作原理与法兰盘的板完全相同 法兰板力矩连接, 不同之处在于它们两端用螺栓固定在梁翼缘上,而不是焊接在柱上. 腹板位于腹板的两个面上, 所以腹板螺栓是双剪的. 您可以直接在 梁拼接连接计算器. 的 螺栓接头连接计算器 和 瞬间连接 页面覆盖相关类型.

法兰接头平面图. 的 3/4 在法兰盘上有两条螺栓线 5 1/2 在规格中, W27x84 侧有 6 个螺栓柱,W27x94 侧有 5 个螺栓柱, 全部在 3 在间距. 梁端是 1 分开.

A-A部分. 网板是 14 1/2 在深处, 接头每侧有五排,每排两个螺栓 3 在间距. 负载显示在接头处.
梁拼接连接设计: 步骤一目了然
载荷首先在翼缘和腹板之间分配. 然后检查接头两侧的法兰板拼接处, 然后腹板拼接.
- 检查法兰板螺栓的详细限制.
- 查找法兰力并检查滑动临界法兰螺栓的滑动.
- 检查法兰板上的螺栓轴承和撕裂情况.
- 检查梁翼缘上的螺栓轴承和撕裂情况.
- 检查法兰板的块剪切是否存在三种撕裂模式.
- 检查梁翼缘的块剪力.
- 检查法兰板的拉伸屈服和破裂情况.
- 检查梁的拉伸断裂, 有剪切滞后.
- 检查翼缘螺栓孔处梁的弯曲断裂.
- 检查法兰盘是否受压.
- 对第二根梁重复法兰检查.
- 检查腹板螺栓的详细限制.
- 检查腹板螺栓组在剪切和轴向载荷作用下的滑移.
- 检查腹板上的螺栓轴承是否受剪力, 轴向载荷及其相互作用.
- 检查梁腹板上的螺栓轴承是否受剪, 轴向载荷及其相互作用.
- 检查腹板的块剪力是否受剪力影响, 轴向载荷及其相互作用.
- 检查梁腹板的块剪力的轴向载荷.
- 检查腹板的剪切屈服和剪切断裂.
- 检查腹板的张力屈服和断裂.
- 检查梁腹板的拉伸断裂, 有剪切滞后.
- 检查腹板的压缩情况.
- 对第二根梁重复进行腹板检查.
本示例的设计输入
设计代码为AISC 360-16 LRFD. 截面属性来自 AISC 手册. 左光束是W27x84,右光束是W27x94.
| 加载 | 象征 | 值 |
|---|---|---|
| 垂直剪力因子 | [mathin] V_{u} [mathin] | 250 基普 |
| 轴向拉力系数 | [mathin] T_{u} [mathin] | 300 基普 |
| 轴向压缩系数 | [mathin] C_{u} [mathin] | 300 基普 |
| 分解强轴力矩 | [mathin] M_{u} [mathin] | 400 基普英尺 |
| 梁特性 | 象征 | 左光束 | 右光束 |
|---|---|---|---|
| 部分 | 宽27x84, A992 | 宽27x94, A992 | |
| 深度 | [mathin] d [mathin] | 26.7 在 | 26.9 在 |
| 腹板厚度 | [mathin] t_{w} [mathin] | 0.46 在 | 0.49 在 |
| 法兰宽度 | [mathin] b_{f} [mathin] | 10 在 | 10 在 |
| 法兰厚度 | [mathin] t_{f} [mathin] | 0.64 在 | 0.745 在 |
| 区 | [mathin] A [mathin] | 24.7 英寸² | 27.6 英寸² |
| 弹性截面模量 | [mathin] S_{x} [mathin] | 213.65 立方英寸 | 242.89 立方英寸 |
| 屈服 / 拉应力 | [mathin] F_{y},\ F_{u} [mathin] | 50 KSI / 65 KSI | 50 KSI / 65 KSI |
| 梁端间隙 | [mathin] c_{lr} [mathin] | 1 在 |
| 法兰板拼接 | 象征 | 左侧 | 右侧 |
|---|---|---|---|
| 法兰板宽度 / 厚度 | [mathin] b_{fp},\ t_{fp} [mathin] | 10 在 / 0.75 在, A572组. 50 | |
| 板材产量 / 拉应力 | [mathin] F_{yp},\ F_{up} [mathin] | 50 KSI / 65 KSI | |
| 螺栓 | 1 在 A490-SC 中, B级, 一滑面 | ||
| 螺栓公称拉力 / 剪应力 | [mathin] F_{nt},\ F_{nv} [mathin] | 113 KSI / 68 KSI | |
| 板中的孔 / 梁翼缘 | 超大号 (OVS) / 标准 (性病) | ||
| 螺栓排 / 量具 | [mathin] n_{r},\ g_{a} [mathin] | 2 / 5.5 在 | 2 / 5.5 在 |
| 螺栓柱 / 列间距 | [mathin] n_{c},\ s_{c} [mathin] | 6 / 3 在 | 5 / 3 在 |
| 板材垂直边距 / 梁翼缘 | [mathin] L_{ev,fp},\ L_{ev,c} [mathin] | 2.25 在 / 2.25 在 | 2.25 在 / 2.25 在 |
| 板材水平边距 / 梁翼缘 | [mathin] L_{eh,fp},\ L_{eh,c} [mathin] | 2.875 在 / 1.25 在 | 2.875 在 / 1.25 在 |
| 腹板拼接 (两边都一样) | 象征 | 值 |
|---|---|---|
| 网版 | 两块板, 网络的每一面, A572组. 50 | |
| 板深 / 一块板的厚度 | [mathin] d_{wp},\ t_{wp} [mathin] | 14.5 在 / 0.5 在 |
| 从梁端螺栓到拼接侧的板长度 | [mathin] L_{wp} [mathin] | 5.625 在 |
| 板材产量 / 拉应力 | [mathin] F_{yp},\ F_{up} [mathin] | 50 KSI / 65 KSI |
| 螺栓 | 1 在 A490-SC 中, A级, 两个滑移面 | |
| 板中的孔 / 梁网 | 短槽卧式 (高速SSL) / 标准 (性病) | |
| 螺栓排 / 行距 | [mathin] n_{r},\ s_{r} [mathin] | 5 / 3 在 |
| 螺栓柱 / 列间距 | [mathin] n_{c},\ s_{c} [mathin] | 2 / 3 在 |
| 板材垂直边距 | [mathin] L_{ev,wp} [mathin] | 1.25 在 |
| 板材水平边距 / 梁网 | [mathin] L_{eh,wp},\ L_{eh,c} [mathin] | 1.375 在 / 1.25 在 |
梁接头如何分担翼缘和腹板之间的载荷
在进行任何检查之前, 接头必须决定哪些板承载哪些负载. 该报告按腹板面积与梁总面积的比例计算腹板上的轴向载荷, 并将剩余的轴向载荷和所有力矩传递给法兰. 腹板还承载所有剪切力.
腹板上的轴向力为:
[math] C_{web} = T_{web} = 135.34\,kip [math]
法兰力是剩余轴向载荷加上力矩的一半除以法兰质心之间的距离. [mathin] C_{bp} [mathin] 是梁端之间直接承载的任何压缩. 横梁是 1 分开, 所以没有任何东西可以承受并且它是零:
[math] C_{flange} = \frac{C_{u} – C_{bp} – C_{web}}{2} + \frac{M_{u}}{d_{c} – t_{fc}} [math]
[math] C_{flange} = \frac{(300\,kip) – (0\,kip) – (135.34\,kip)}{2} + \frac{(400\,kip\text{-}ft)}{(26.7\,in) – (0.64\,in)} = 266.52\,kip [math]
拉伸和压缩都是 300 基普, 所以 [mathin] T_{flange} [mathin] 是一样的, 设计法兰力为:
[math] P_{flange} = \max\left( C_{flange},\, T_{flange} \right) = 266.52\,kip [math]
该报告使用 W27x84 的深度和法兰厚度作为两侧力臂. 它是两个光束中较浅的一个, 因此其杠杆臂较短,法兰力较大, 对于 W27x94 侧来说是保守的.
腹板螺栓同时承受剪切力和腹板轴向载荷. 他们的结果是:
[math] R_{u} = \sqrt{V_{u}^{2} + P_{web}^{2}} = \sqrt{(250\,kip)^{2} + (135.34\,kip)^{2}} = 284.28\,kip [math]
部分 1: 法兰板接头
脚步 1 至 10 检查左侧法兰板和W27x84法兰是否 266.52 奇普法兰力. 步 11 对右侧的 W27x94 重复这些操作.
步 1: 法兰板螺栓的详细限制 (AISC 360-16 J3.3, J3.4, J3.5)
在进行任何力量检查之前, 螺栓布局必须是可构建的并且符合强度方程背后的假设. 螺栓距离太近导致孔之间撕裂, 太靠近的边缘会被撕裂.
最小螺栓间距为 [mathin] 2\tfrac{2}{3} d_{b} [mathin] 来自J3.3, 这里的最大值是 6 在. 最小边距 1 在螺栓中是 1 1/4 来自表 J3.4, 这是梁翼缘的限制, 孔是标准的. 法兰盘有超大孔, 因此表 J3.5 添加了 1/8 其边缘距离限制为 1.375 在. 量具有自己的最小值, 使两条螺栓线穿过法兰,并留出安装螺栓的空间.
| 详细限制 | 限制 (在) | 实际的 (在) | 直流电 | 结果 |
|---|---|---|---|---|
| 最小螺栓规格 | 4.875 | 5.500 | 0.886 | 通过 |
| 最小螺栓柱间距 | 2.667 | 3.000 | 0.889 | 通过 |
| 最大螺栓柱间距 | 6.000 | 3.000 | 0.500 | 通过 |
| 板材最小垂直边距 | 1.375 | 2.250 | 0.611 | 通过 |
| 板材最小水平边距 | 1.375 | 2.875 | 0.478 | 通过 |
| 梁翼缘最小垂直边距 | 1.250 | 2.250 | 0.556 | 通过 |
| 梁翼缘最小水平边距 | 1.250 | 1.250 | 1.000 | 通过 |
对于最小限制,该比率是实际值的限制, 对于最大值来说,它实际上超出了限制. 控制行是梁翼缘上的水平边距, 从梁端到第一个螺栓柱:
[math] DCR = \frac{1.25\,in}{1.25\,in} = 1 [math]
DCR = 1.000 ≤ 1.0, 行
比例为 1.0 表示边缘距离处于代码最小值, 细节方面很常见. 较短的梁端距离也使翼缘板的无支撑长度在步骤中保持较短 10.
步 2: 法兰处的滑动临界螺栓强度 (AISC 360-16 J3.8)
法兰板螺栓必须承受法兰力而不滑动. 这些螺栓对于滑动至关重要,因为法兰板具有超大孔, 哪个 AISC 360-16 J3.2 仅允许用于滑动关键连接.
在哪里 [mathin] \phi = 0.85 [mathin] 是超大孔的阻力系数, [mathin] \mu = 0.5 [mathin] 是 B 级接合面的平均滑动系数, [mathin] D_{u} = 1.13 [mathin] 将平均安装预紧力与指定的最小值联系起来, [mathin] h_{f} = 0.85 [mathin] 是填充因子, [mathin] T_{b} = 64\,kip [mathin] 是 a 的最小假装 1 表 J3.1 中的 A490 螺栓, 并且有 [mathin] N_{s} = 1 [mathin] 滑移面:
[math] \phi R_{n} = \phi\, \mu\, D_{u}\, h_{f}\, T_{b}\, N_{s}\, n_{r}\, n_{c} [math]
[math] \phi R_{n} = (0.85) \times (0.5) \times (1.13) \times (0.85) \times (64\,kip) \times (1) \times (2) \times (6) [math]
[math] \phi R_{n} = 313.51\,kip [math]
DCR = 266.52 基普 / 313.51 基普= 0.850 < 1.0, 行
J3.8 将填充因子设置为 1.0 当层间没有填料或只有一个填料时, 和 0.85 两个或两个以上. W27x84 是 0.2 比 W27x94 浅, 所以它的法兰位于法兰板的平面内并且需要包装. 该报告设计了这一面 0.85 因素.
步 3: 法兰板上的螺栓轴承和撕裂口 (AISC 360-16 J3.10)
防滑螺栓还必须充当轴承螺栓, 万一关节打滑. 每个螺栓都会推动板中孔的边缘. 板在孔处变形 (螺栓轴承, 上限为 2.4 螺栓的剪切强度) 或将一条条撕到下一个孔或板的末端 (撕掉, 1.2 螺栓的剪切强度).
端部螺栓的净距, 与 [mathin] d_{h} = 1.25\,in [mathin] 对于超大孔, 是:
[math] l_{c1} = L_{eh,fp} – \frac{d_{h}}{2} = (2.875\,in) – \frac{(1.25\,in)}{2} = 2.25\,in [math]
其他螺栓之间:
[math] l_{c2} = s_{c} – d_{h} = (3\,in) – (1.25\,in) = 1.75\,in [math]
两条线中每条线的端部螺栓都使用 [mathin] l_{c1} [mathin], 每行的其他五个使用 [mathin] l_{c2} [mathin]:
[math] \phi R_{n} = \phi \left[ \min\left(1.2\, l_{c1},\, 2.4\, d_{b}\right) t_{fp} F_{up}\, n_{r} + \min\left(1.2\, l_{c2},\, 2.4\, d_{b}\right) t_{fp} F_{up}\, n_{r} \left( n_{c} – 1 \right) \right] [math]
[math] \phi R_{n} = (0.75) \times \left[ \min\left(1.2 \times 2.25\,in,\, 2.4 \times 1\,in\right)(0.75\,in)(65\,ksi)(2) + \min\left(1.2 \times 1.75\,in,\, 2.4 \times 1\,in\right)(0.75\,in)(65\,ksi)(2)(6 – 1) \right] [math]
[math] \phi R_{n} = 943.31\,kip [math]
DCR = 266.52 基普 / 943.31 基普= 0.283 < 1.0, 行
端部螺栓由轴承盖住 2.4 d, 因为他们的 2 7/8 最终距离很长. 内部螺栓受到超大孔之间撕裂的限制.
步 4: 梁翼缘上的螺栓轴承和撕裂 (AISC 360-16 J3.10)
同样的检查也适用于梁翼缘, 有标准孔 ([mathin] d_{h} = 1.125\,in [mathin]) 并且是 0.64 在 W27x84 上厚. 它的端部螺栓仅 1 1/4 从梁的末端进入, 所以撕扯统治着他们.
[math] l_{c1} = L_{eh,c} – \frac{d_{h}}{2} = (1.25\,in) – \frac{(1.125\,in)}{2} = 0.6875\,in [math]
[math] l_{c2} = s_{c} – d_{h} = (3\,in) – (1.125\,in) = 1.875\,in [math]
[math] \phi R_{n} = \phi \left[ \min\left(1.2\, l_{c1},\, 2.4\, d_{b}\right) t_{f} F_{u}\, n_{r} + \min\left(1.2\, l_{c2},\, 2.4\, d_{b}\right) t_{f} F_{u}\, n_{r} \left( n_{c} – 1 \right) \right] [math]
[math] \phi R_{n} = (0.75) \times \left[ \min\left(1.2 \times 0.6875\,in,\, 2.4 \times 1\,in\right)(0.64\,in)(65\,ksi)(2) + \min\left(1.2 \times 1.875\,in,\, 2.4 \times 1\,in\right)(0.64\,in)(65\,ksi)(2)(6 – 1) \right] [math]
[math] \phi R_{n} = 753.48\,kip [math]
DCR = 266.52 基普 / 753.48 基普= 0.354 < 1.0, 行
步 5: 翼缘板块剪 (AISC 360-16 J4.3)
一块法兰板可以沿着螺栓线撕开: 沿孔线剪切加上板上的张力. 对于两条螺栓线,可以通过三种方式实现此目的, 最弱者统治. 每个孔增加 1/16 冲压过程中的损坏 (B4.3), 和 [mathin] d_{h} = 1.25\,in [mathin] 对于超大孔.
L型: 一个剪切面, 穿过螺栓到一侧边缘的张力
[math] A_{nt} = t_{fp} \left[ (n_{r} – 2)\, s_{r} + g_{a} + L_{ev,fp} – (n_{r} – 0.5)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] [math]
[math] A_{nt} = (0.75\,in) \times \left[ (2 – 2)(3\,in) + 5.5\,in + 2.25\,in – (2 – 0.5)(1.25\,in + 0.0625\,in) \right] = 4.3359\,in^{2} [math]
[math] A_{gv} = t_{fp} \left[ L_{eh,fp} + (n_{c} – 1)\, s_{c} \right] = (0.75\,in) \times \left[ 2.875\,in + (6 – 1)(3\,in) \right] = 13.406\,in^{2} [math]
[math] A_{nv} = t_{fp} \left[ L_{eh,fp} + (n_{c} – 1)\, s_{c} – (n_{c} – 0.5)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = (0.75\,in) \times \left[ 2.875\,in + (5)(3\,in) – (5.5)(1.3125\,in) \right] = 7.9922\,in^{2} [math]
和 [mathin] U_{bs} = 1 [mathin] 为了均匀张力:
[math] \phi R_{n} = \phi \left( 0.6\, F_{up} A_{nv} + U_{bs} F_{up} A_{nt} \right) \le \phi \left( 0.6\, F_{yp} A_{gv} + U_{bs} F_{up} A_{nt} \right) [math]
[math] \phi R_{n} = (0.75) \left( 0.6 \times 65 \times 7.9922 + 1 \times 65 \times 4.3359 \right) \le (0.75) \left( 0.6 \times 50 \times 13.406 + 1 \times 65 \times 4.3359 \right) [math]
[math] \phi R_{n} = 445.15\,kip [math]
U型: 两个剪切面, 螺栓线之间的张力
[math] A_{nt} = t_{fp} \left[ (n_{r} – 2)\, s_{r} + g_{a} – (n_{r} – 1)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = (0.75\,in) \times \left[ 0 + 5.5\,in – (1)(1.3125\,in) \right] = 3.1406\,in^{2} [math]
[math] A_{gv} = 2\, t_{fp} \left[ L_{eh,fp} + (n_{c} – 1)\, s_{c} \right] = 26.813\,in^{2} [math]
[math] A_{nv} = 2\, t_{fp} \left[ L_{eh,fp} + (n_{c} – 1)\, s_{c} – (n_{c} – 0.5)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = 15.984\,in^{2} [math]
[math] \phi R_{n} = (0.75) \left( 0.6 \times 65 \times 15.984 + 1 \times 65 \times 3.1406 \right) \le (0.75) \left( 0.6 \times 50 \times 26.813 + 1 \times 65 \times 3.1406 \right) = 620.65\,kip [math]
2L型: 两个剪切面, 从每条螺栓线到其边缘的张力
[math] A_{nt} = 2\, t_{fp} \left[ L_{ev,fp} – 0.5\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = 2 \times (0.75\,in) \times \left[ 2.25\,in – 0.5 \times (1.3125\,in) \right] = 2.3906\,in^{2} [math]
[math] \phi R_{n} = (0.75) \left( 0.6 \times 65 \times 15.984 + 1 \times 65 \times 2.3906 \right) \le (0.75) \left( 0.6 \times 50 \times 26.813 + 1 \times 65 \times 2.3906 \right) = 584.09\,kip [math]
调节块剪切
[math] \phi R_{n} = \min\left( 445.15\,kip,\, 620.65\,kip,\, 584.09\,kip \right) = 445.15\,kip [math]
DCR = 266.52 基普 / 445.15 基普= 0.599 < 1.0, 行
L 型模式占主导地位,因为它只有一个剪切面.
步 6: 梁翼缘块剪 (AISC 360-16 J4.3)
梁翼缘也可以用同样的方法撕下. 关键块是 2L 模式: 翼缘的两个外部条带从梁端沿螺栓线剪切并在张力下拉开. 梁翼缘有标准孔, [mathin] d_{h} = 1.125\,in [mathin].
[math] A_{nt} = t_{f} \left[ b_{f} – g_{a} – (n_{r} – 1)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = (0.64\,in) \times \left[ 10\,in – 5.5\,in – (1)(1.125\,in + 0.0625\,in) \right] = 2.12\,in^{2} [math]
[math] A_{gv} = 2\, t_{f} \left[ L_{eh,c} + (n_{c} – 1)\, s_{c} \right] = 2 \times (0.64\,in) \times \left[ 1.25\,in + (5)(3\,in) \right] = 20.8\,in^{2} [math]
[math] A_{nv} = 2\, t_{f} \left[ L_{eh,c} + (n_{c} – 1)\, s_{c} – (n_{c} – 0.5)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = 2 \times (0.64\,in) \times \left[ 16.25\,in – (5.5)(1.1875\,in) \right] = 12.44\,in^{2} [math]
[math] \phi R_{n} = (0.75) \left( 0.6 \times 65 \times 12.44 + 1 \times 65 \times 2.12 \right) \le (0.75) \left( 0.6 \times 50 \times 20.8 + 1 \times 65 \times 2.12 \right) [math]
[math] \phi R_{n} = 467.22\,kip [math]
DCR = 266.52 基普 / 467.22 基普= 0.570 < 1.0, 行
步 7: 法兰板的拉伸屈服和断裂 (AISC 360-16 J4.1)
在受拉法兰上, 法兰板是短受拉构件. 其总截面不得屈服, 其穿过排孔的净截面不得破裂.
张力屈服 (情商. J4-1)
[math] \phi R_{n,ty} = \phi\, F_{yp}\, t_{fp}\, b_{fp} = (0.9) \times (50\,ksi) \times (0.75\,in) \times (10\,in) = 337.5\,kip [math]
张力断裂 (情商. J4-2)
[math] \phi R_{n,tr} = \phi\, F_{up}\, t_{fp} \left[ b_{fp} – n_{r}\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] [math]
[math] \phi R_{n,tr} = (0.75) \times (65\,ksi) \times (0.75\,in) \times \left[ 10\,in – (2) \times (1.3125\,in) \right] = 269.65\,kip [math]
[math] \phi R_{n} = \min\left( 337.5\,kip,\, 269.65\,kip \right) = 269.65\,kip [math]
DCR = 266.52 基普 / 269.65 基普= 0.988 < 1.0, 行
这是法兰板的控制检查. 超大的孔占用了 2.625 进出一个 10 在盘子里, 因此净断面破裂控制远低于总屈服. 此处不能选择更宽的板,因为板已经与 10 法兰宽度, 所以解决办法是使用更厚的板.
步 8: 具有剪力滞的梁的拉伸断裂 (AISC 360-16 D3, J4.1)
法兰力也必须进入梁中. 半梁, 由一个翼缘和一半腹板组成的 WT, 被视为受拉杆件. 螺栓仅连接法兰, 所以网络在承受压力方面落后了, 剪滞系数 U 减小了有效净面积.
由表D3.1案例 2, 哪里 [mathin] \bar{y} = 3.5359\,in [mathin] 是从法兰到 WT 质心的距离,l 是连接长度, 从第一个螺栓列到最后一个螺栓列:
[math] U = 1 – \frac{\bar{y}}{l} = 0.76437 [math]
[math] \phi R_{n,tr} = \phi\, F_{u}\, U \left[ 0.5\, A – n_{r}\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) t_{f} \right] [math]
[math] \phi R_{n,tr} = (0.75) \times (65\,ksi) \times (0.76437) \times \left[ 0.5 \times (24.7\,in^{2}) – (2) \times (1.125\,in + 0.0625\,in) \times (0.64\,in) \right] [math]
[math] \phi R_{n,tr} = 403.56\,kip [math]
DCR = 266.52 基普 / 403.56 基普= 0.660 < 1.0, 行
步 9: 梁在翼缘螺栓孔处弯曲断裂 (AISC 360-16 F13.1)
螺栓孔将材料从梁的接头处的受拉翼缘中取出. F13.1 检查这些孔是否会降低梁的抗弯强度, 如果他们这样做, 多少.
受拉法兰的总面积和净面积
[math] A_{fg} = b_{f}\, t_{f} = (10\,in) \times (0.64\,in) = 6.4\,in^{2} [math]
[math] A_{fn} = A_{fg} – n_{r}\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) t_{f} = (6.4\,in^{2}) – (2) \times (1.1875\,in) \times (0.64\,in) = 4.88\,in^{2} [math]
拉伸断裂是否适用?
[math] \frac{F_{y}}{F_{u}} = \frac{50\,ksi}{65\,ksi} = 0.76923 \le 0.8 \;\Rightarrow\; Y_{t} = 1 [math]
[math] F_{u} A_{fn} = (65\,ksi) \times (4.88\,in^{2}) = 317.2\,kip [math]
[math] Y_{t} F_{y} A_{fg} = (1) \times (50\,ksi) \times (6.4\,in^{2}) = 320\,kip [math]
手动计算可用于静定梁 [mathin] F_{u} A_{fn} \lt Y_{t} F_{y} A_{fg} [mathin] 以微弱优势, 净凸缘在总凸缘屈服之前破裂,并且适用拉伸破裂极限状态.
孔处的弯曲强度 (情商. F13-1)
[math] M_{n} = \frac{F_{u} A_{fn}}{A_{fg}}\, S_{x} = \frac{(65\,ksi) \times (4.88\,in^{2})}{(6.4\,in^{2})} \times (213.65\,in^{3}) = 882.4\,kip\text{-}ft [math]
作为法兰力, 比较 [mathin] P_{flange} [mathin]:
[math] \phi R_{n} = \frac{\phi\, M_{n}}{d – t_{f}} = \frac{(0.9) \times (882.4\,kip\text{-}ft)}{(26.7\,in) – (0.64\,in)} = 365.69\,kip [math]
DCR = 266.52 基普 / 365.69 基普= 0.729 < 1.0, 行
步 10: 法兰板的抗压强度 (AISC 360-16 J4.4)
在受压翼缘上,翼缘板是横跨梁端之间间隙的短柱. 如果够厚实的话, 它达到屈服载荷而不会屈曲, 和AISC 360-16 J4.4 让您跳过完整的 E 章列检查.
无支撑长度为 [mathin] L_{b} = 3.5\,in [mathin], 接头两侧第一个螺栓柱之间的距离: 1.25 边缘距离, 的 1 间隙中, 和 1.25 再次进入. 和 [mathin] K = 1.2 [mathin] (注释表 C-A-7.1, 两端固定旋转, 一次免费翻译) 和 [mathin] r = t_{fp} / \sqrt{12} [mathin] 对于矩形板:
[math] \frac{K L}{r} = \frac{(1.2) \times (3.5\,in)}{(0.75\,in) / \sqrt{12}} = 19.4 \le 25 [math]
由于 KL/r 不超过 25, 情商. J4-6适用:
[math] \phi R_{n} = \phi\, F_{yp}\, t_{fp}\, b_{fp} = (0.9) \times (50\,ksi) \times (0.75\,in) \times (10\,in) = 337.5\,kip [math]
DCR = 266.52 基普 / 337.5 基普= 0.790 < 1.0, 行
步 11: W27x94 侧的法兰板接头
接头的右侧带有相同的 266.52 kip 法兰力通过同一块板, 但变成了带有较厚法兰的 W27x94 (0.745 在) 少一根螺栓柱 (五). 每次检查步骤 1 至 10 重复这些值, 并且详细信息表是相同的.
支票是变化最大的一项. 报告使用 [mathin] h_{f} = 1 [mathin] 在这一边, 无填料或一种填料的 J3.8 值, 和五个螺栓柱:
[math] \phi R_{n} = (0.85) \times (0.5) \times (1.13) \times (1) \times (64\,kip) \times (1) \times (2) \times (5) = 307.36\,kip [math]
DCR = 266.52 基普 / 307.36 基普= 0.867 < 1.0, 行
弯曲断裂使用 W27x94 翼缘和截面模数:
[math] A_{fg} = (10\,in)(0.745\,in) = 7.45\,in^{2}, \quad A_{fn} = 5.6806\,in^{2} [math]
[math] F_{u} A_{fn} = 369.24\,kip \lt Y_{t} F_{y} A_{fg} = 372.5\,kip [math]
[math] M_{n} = \frac{(65\,ksi) \times (5.6806\,in^{2})}{(7.45\,in^{2})} \times (242.89\,in^{3}) = 1003.2\,kip\text{-}ft [math]
[math] \phi R_{n} = \frac{(0.9) \times (1003.2\,kip\text{-}ft)}{(26.9\,in) – (0.745\,in)} = 414.24\,kip [math]
另一个右侧结果:
| 检查一下 | 关键值 | 容量 | 直流电 |
|---|---|---|---|
| 法兰盘上的轴承 | [mathin] n_{c} = 5 [mathin] | 789.75 基普 | 0.337 |
| 梁翼缘上的轴承 | [mathin] t_{f} = 0.745\,in [mathin] | 713.66 基普 | 0.373 |
| 法兰板块剪, 大号 | [mathin] A_{nt} = 4.3359,\ A_{gv} = 11.156,\ A_{nv} = 6.7266\,in^{2} [mathin] | 408.13 基普 | 0.653 |
| 法兰板块剪, ü | [mathin] A_{nt} = 3.1406,\ A_{gv} = 22.313,\ A_{nv} = 13.453\,in^{2} [mathin] | 546.61 基普 | |
| 法兰板块剪, 2大号 | [mathin] A_{nt} = 2.3906\,in^{2} [mathin] | 510.05 基普 | |
| 梁翼缘块剪, 2大号 | [mathin] A_{nt} = 2.4678,\ A_{gv} = 19.742,\ A_{nv} = 11.78\,in^{2} [mathin] | 464.88 基普 | 0.573 |
| 法兰盘张力 | 与左相同的板 | 269.65 基普 | 0.988 |
| 梁拉力断裂 | [mathin] \bar{y} = 3.467\,in,\ U = 0.7112 [mathin] | 417.11 基普 | 0.639 |
| 弯曲断裂 (F13.1) | [mathin] S_{x} = 242.89\,in^{3} [mathin] | 414.24 基普 | 0.643 |
| 法兰盘受压 | [mathin] KL/r = 19.4 [mathin] | 337.5 基普 | 0.790 |
右侧有五个螺栓柱,左侧有六个, 所以它的滑移和块剪切比更高. 由于 W27x94 法兰较厚,梁检查较低. 法兰盘张力相同 0.988 两侧, 因为这仅取决于盘子.
部分 2: 腹板拼接
脚步 12 至 21 检查左侧的两个腹板和 W27x84 腹板, 为了 250 基普剪切和 135.34 基普腹板轴向力. 步 22 覆盖 W27x94 侧面. 因为腹板承受轴向载荷和剪切力, 轴承和块体剪切检查在每个方向上进行,然后合并.
步 12: 腹板螺栓的详细限制 (AISC 360-16 J3.3, J3.4, J3.5)
腹板螺栓布局必须满足与翼缘相同的间距和边距规则, 腹板必须足够深以稳定梁腹板但安装在翼缘之间.
板中的水平短槽垂直于板的垂直端边缘, 因此表 J3.5 添加了 1/8 到水平边缘的距离, 给予 1.375 在. 垂直边缘距离保持在表 J3.4 的值 1.25 在.
| 详细限制 | 限制 (在) | 实际的 (在) | 直流电 | 结果 |
|---|---|---|---|---|
| 最小螺栓排间距 | 2.667 | 3.000 | 0.889 | 通过 |
| 最大螺栓排间距 | 6.000 | 3.000 | 0.500 | 通过 |
| 最小螺栓柱间距 | 2.667 | 3.000 | 0.889 | 通过 |
| 最大螺栓柱间距 | 6.000 | 3.000 | 0.500 | 通过 |
| 板材最小垂直边距 | 1.250 | 1.250 | 1.000 | 通过 |
| 板材最小水平边距 | 1.375 | 1.375 | 1.000 | 通过 |
| 最小连接深度 | 11.500 | 14.500 | 0.793 | 通过 |
| 最大连接深度 | 23.000 | 14.500 | 0.630 | 通过 |
DCR = 1.000 ≤ 1.0, 行
两个板边缘距离均符合规范最小值. 使腹板保持紧凑, 这对于步骤中的压缩检查很重要 21.
步 13: 腹板处的滑移临界螺栓强度 (AISC 360-16 J3.8)
腹板螺栓共同承受剪力和腹板轴向力, 所以滑动检查使用它们的结果, 284.28 基普. 螺栓对于滑动至关重要,因为板具有平行于轴向载荷延伸的短槽.
在哪里 [mathin] \phi = 0.85 [mathin] 适用于与负载平行的短槽, [mathin] \mu = 0.3 [mathin] 适用于 A 级接合面, [mathin] D_{u} = 1.13 [mathin], [mathin] h_{f} = 1 [mathin], [mathin] T_{b} = 64\,kip [mathin], 和 [mathin] N_{s} = 2 [mathin] 滑移平面,因为腹板的每个面上都有一个腹板:
[math] \phi R_{n} = \phi\, \mu\, D_{u}\, h_{f}\, T_{b}\, N_{s}\, n_{r}\, n_{c} [math]
[math] \phi R_{n} = (0.85) \times (0.3) \times (1.13) \times (1) \times (64\,kip) \times (2) \times (5) \times (2) [math]
[math] \phi R_{n} = 368.83\,kip [math]
DCR = 284.28 基普 / 368.83 基普= 0.771 < 1.0, 行
两个滑动面使每个螺栓的滑动阻力加倍, 因此,即使 A 级滑动系数较低,十个螺栓也足够了.
步 14: 腹板上的螺栓轴承 (AISC 360-16 J3.10)
腹板孔同时在两个方向上加载: 向下受剪力作用,沿梁受轴向力作用. 螺栓轴承和撕裂在每个方向上单独检查, 使用适用于该方向的净距离, 然后合并. 两个板一起工作, 所以厚度是 [mathin] 2t_{wp} = 1\,in [mathin].
剪切方向
穿过槽, 孔尺寸为 [mathin] d_{h} = 1.125\,in [mathin]. 每列中的底部螺栓朝向板的底部边缘撕裂, 和其他人朝着下面的洞:
[math] l_{c1} = L_{ev,wp} – \frac{d_{h}}{2} = (1.25\,in) – \frac{(1.125\,in)}{2} = 0.6875\,in, \quad l_{c2} = s_{r} – d_{h} = (3\,in) – (1.125\,in) = 1.875\,in [math]
支架合计一列螺栓, 和 [mathin] C / n_{r} [mathin] 将其扩展到整个组. 负载是同心的, 所以螺栓组系数C就是螺栓的数量, 10:
[math] \phi R_{n} = \phi \left[ \min\left(1.2\, l_{c1},\, 2.4\, d_{b}\right) 2t_{wp} F_{up} + \min\left(1.2\, l_{c2},\, 2.4\, d_{b}\right) 2t_{wp} F_{up} \left( n_{r} – 1 \right) \right] \frac{C}{n_{r}} [math]
[math] \phi R_{n} = (0.75) \times \left[ \min\left(1.2 \times 0.6875\,in,\, 2.4\,in\right)(1\,in)(65\,ksi) + \min\left(1.2 \times 1.875\,in,\, 2.4\,in\right)(1\,in)(65\,ksi)(5 – 1) \right] \times \frac{10}{5} = 957.94\,kip [math]
DCR = 250 基普 / 957.94 基普= 0.261 < 1.0, 行
轴向方向
沿着槽, 孔尺寸为 [mathin] d_{h} = 1.3125\,in [mathin]. 每排中的外部螺栓朝向板的端部边缘撕裂:
[math] l_{c1} = L_{eh,wp} – \frac{d_{h}}{2} = (1.375\,in) – \frac{(1.3125\,in)}{2} = 0.71875\,in, \quad l_{c2} = s_{c} – d_{h} = (3\,in) – (1.3125\,in) = 1.6875\,in [math]
[math] \phi R_{n} = \phi \left[ \min\left(1.2\, l_{c1},\, 2.4\, d_{b}\right) 2t_{wp} F_{up} + \min\left(1.2\, l_{c2},\, 2.4\, d_{b}\right) 2t_{wp} F_{up} \left( n_{c} – 1 \right) \right] \frac{C}{n_{c}} [math]
[math] \phi R_{n} = (0.75) \times \left[ \min\left(1.2 \times 0.71875\,in,\, 2.4\,in\right)(1\,in)(65\,ksi) + \min\left(1.2 \times 1.6875\,in,\, 2.4\,in\right)(1\,in)(65\,ksi)(2 – 1) \right] \times \frac{10}{2} = 703.83\,kip [math]
DCR = 135.34 基普 / 703.83 基普= 0.192 < 1.0, 行
相互作用
两个方向合并为平方和, 它将轴承强度视为以一定角度加载的螺栓的圆形相互作用:
[math] \left( \frac{V_{u}}{\phi R_{n,v}} \right)^{2} + \left( \frac{P_{web}}{\phi R_{n,a}} \right)^{2} = \left( \frac{250}{957.94} \right)^{2} + \left( \frac{135.34}{703.83} \right)^{2} = 0.10508 [math]
DCR = 0.105 < 1.0, 行
步 15: 梁腹板上的螺栓轴承 (AISC 360-16 J3.10)
梁腹板有标准孔, [mathin] d_{h} = 1.125\,in [mathin], 并且只是 0.46 在 W27x84 上厚, 所以它的承载力比这对板弱.
剪切方向
每个腹板螺栓下方都有另一个孔或一长腹板延伸至底部翼缘, 所以每个螺栓都使用孔之间的净距离, [mathin] l_{c2} = 1.875\,in [mathin]:
[math] \phi R_{n} = \phi \min\left(1.2\, l_{c2},\, 2.4\, d_{b}\right) t_{w} F_{u}\, C = (0.75) \times \min\left(2.25\,in,\, 2.4\,in\right) \times (0.46\,in) \times (65\,ksi) \times (10) = 504.56\,kip [math]
DCR = 250 基普 / 504.56 基普= 0.495 < 1.0, 行
轴向方向
沿着横梁, 最靠近梁端的螺栓柱朝它撕裂, 与 [mathin] l_{c1} = L_{eh,c} – d_{h}/2 = 0.6875\,in [mathin]:
[math] \phi R_{n} = \phi \left[ \min\left(1.2\, l_{c1},\, 2.4\, d_{b}\right) t_{w} F_{u} + \min\left(1.2\, l_{c2},\, 2.4\, d_{b}\right) t_{w} F_{u} \left( n_{c} – 1 \right) \right] \frac{C}{n_{c}} = 344.78\,kip [math]
DCR = 135.34 基普 / 344.78 基普= 0.393 < 1.0, 行
相互作用
[math] \left( \frac{250}{504.56} \right)^{2} + \left( \frac{135.34}{344.78} \right)^{2} = 0.39957 [math]
DCR = 0.400 < 1.0, 行
步 16: 腹板的块剪 (AISC 360-16 J4.3)
一块腹板可能会在剪力作用下撕裂, 在轴向力作用下, 或在两者之下. 每个方向都用自己的撕纸图案进行检查, 两个比率的组合方式与轴承相同.
剪切载荷
该块沿着内螺栓柱剪切到板的底部,并在张力下穿过底排撕裂到板端. 受拉区使用槽长, [mathin] d_{h} = 1.3125\,in [mathin], 剪切面积使用槽宽, 1.125 在:
[math] A_{nt} = 2t_{wp} \left[ (n_{c} – 1)\, s_{c} + L_{eh,wp} – (n_{c} – 0.5)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = (1\,in) \times \left[ (1)(3\,in) + 1.375\,in – 1.5(1.375\,in) \right] = 2.3125\,in^{2} [math]
[math] A_{gv} = 2t_{wp} \left[ L_{ev,wp} + (n_{r} – 1)\, s_{r} \right] = 13.25\,in^{2} [math]
[math] A_{nv} = 2t_{wp} \left[ d_{wp} – L_{ev,wp} – (n_{r} – 0.5)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = 7.9062\,in^{2} [math]
对于两个螺栓柱,块体上的拉应力不均匀, 所以 [mathin] U_{bs} = 0.5 [mathin], 正如 AISC 手册用于多列螺栓组的那样:
[math] \phi R_{n} = (0.75) \left( 0.6 \times 65 \times 7.9062 + 0.5 \times 65 \times 2.3125 \right) \le (0.75) \left( 0.6 \times 50 \times 13.25 + 0.5 \times 65 \times 2.3125 \right) = 287.62\,kip [math]
DCR = 250 基普 / 287.62 基普= 0.869 < 1.0, 行
轴向载荷
承受轴向载荷, 该报告检查了两种模式. 在L型图案中, 该块在拉力作用下沿着螺栓排撕裂并从底部边缘撕裂, 并沿着顶部螺栓排到板端进行剪切:
[math] A_{nt} = 2t_{wp} \left[ (n_{r} – 1)\, s_{r} + L_{ev,wp} – (n_{r} – 0.5)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = 7.9063\,in^{2} [math]
[math] A_{gv} = 2t_{wp} \left[ L_{eh,wp} + (n_{c} – 1)\, s_{c} \right] = 4.375\,in^{2} [math]
[math] A_{nv} = 2t_{wp} \left[ L_{wp} – L_{eh,c} – (n_{c} – 0.5)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = (1\,in) \times \left[ 5.625\,in – 1.25\,in – 1.5(1.375\,in) \right] = 2.3125\,in^{2} [math]
[math] \phi R_{n,L} = (0.75) \left( 0.6 \times 65 \times 2.3125 + 1 \times 65 \times 7.9063 \right) \le (0.75) \left( 0.6 \times 50 \times 4.375 + 1 \times 65 \times 7.9063 \right) = 453.07\,kip [math]
在U (或C) 图案, 顶部和底部螺栓排之间的块拉出, 沿两个外行剪切:
[math] A_{nt} = 2t_{wp} \left[ (n_{r} – 1)\, s_{r} – (n_{r} – 1)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = 7.25\,in^{2} [math]
[math] A_{gv} = 2 \cdot 2t_{wp} \left[ L_{eh,wp} + (n_{c} – 1)\, s_{c} \right] = 8.75\,in^{2}, \quad A_{nv} = 2 \cdot 2t_{wp} \left[ (n_{c} – 1)\, s_{c} + L_{eh,wp} – (n_{c} – 0.5)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = 4.625\,in^{2} [math]
[math] \phi R_{n,U} = 488.72\,kip [math]
[math] \phi R_{n} = \min\left( 453.07\,kip,\, 488.72\,kip \right) = 453.07\,kip [math]
DCR = 135.34 基普 / 453.07 基普= 0.299 < 1.0, 行
相互作用
[math] \left( \frac{250}{287.62} \right)^{2} + \left( \frac{135.34}{453.07} \right)^{2} = 0.84471 [math]
DCR = 0.845 < 1.0, 行
剪切项单独贡献 0.755 的 0.845.
步 17: 梁腹板的块剪 (AISC 360-16 J4.3)
承受轴向载荷, 螺栓周围的梁腹板块可能会从梁端拉出: 顶部和底部螺栓排之间的张力, 并沿着两排剪切到梁的末端. 这是C模式.
[math] A_{nt} = t_{w} \left[ (n_{r} – 1)\, s_{r} – (n_{r} – 1)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = 3.335\,in^{2} [math]
[math] A_{gv} = 2t_{w} \left[ L_{eh,c} + (n_{c} – 1)\, s_{c} \right] = 3.91\,in^{2} [math]
[math] A_{nv} = 2t_{w} \left[ (n_{c} – 1)\, s_{c} + L_{eh,c} – (n_{c} – 0.5)\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = 2.2713\,in^{2} [math]
[math] \phi R_{n} = (0.75) \left( 0.6 \times 65 \times 2.2713 + 1 \times 65 \times 3.335 \right) \le (0.75) \left( 0.6 \times 50 \times 3.91 + 1 \times 65 \times 3.335 \right) = 229.02\,kip [math]
DCR = 135.34 基普 / 229.02 基普= 0.591 < 1.0, 行
步 18: 腹板的剪切屈服和剪切断裂 (AISC 360-16 J4.2)
两个腹板承载完整的 250 接头上的斜切剪切力. 它们的总截面不得因剪切而屈服, 其穿过螺栓孔的净截面不得破裂.
剪切屈服 (情商. J4-3)
[math] A_{gv} = d_{wp} \times 2t_{wp} = (14.5\,in) \times (1\,in) = 14.5\,in^{2} [math]
[math] \phi R_{n,sy} = \phi\, 0.6\, F_{yp}\, A_{gv} = (1) \times 0.6 \times (50\,ksi) \times (14.5\,in^{2}) = 435\,kip [math]
剪切断裂 (情商. J4-4)
[math] A_{nv} = 2t_{wp} \left[ d_{wp} – n_{r}\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = (1\,in) \times \left[ 14.5\,in – 5 \times (1.1875\,in) \right] = 8.5625\,in^{2} [math]
[math] \phi R_{n,sr} = \phi\, 0.6\, F_{up}\, A_{nv} = (0.75) \times 0.6 \times (65\,ksi) \times (8.5625\,in^{2}) = 250.45\,kip [math]
[math] \phi R_{n} = \min\left( 435\,kip,\, 250.45\,kip \right) = 250.45\,kip [math]
DCR = 250 基普 / 250.45 基普= 0.998 < 1.0, 行
这是整个梁接头的控制检查. 五个孔去掉 41% 板的深度, 因此净截面的剪切断裂远低于剪切屈服. 另一排螺栓或更深的板将直接增加净面积.
步 19: 腹板的张力屈服和断裂 (AISC 360-16 J4.1)
在轴向拉力下, 腹板承载 135.34 作为受拉构件,kip 跨接头的腹板力.
[math] \phi R_{n,ty} = \phi\, F_{yp}\, 2t_{wp}\, d_{wp} = (0.9) \times (50\,ksi) \times (1\,in) \times (14.5\,in) = 652.5\,kip [math]
[math] \phi R_{n,tr} = \phi\, F_{up}\, 2t_{wp} \left[ d_{wp} – n_{r}\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) \right] = (0.75) \times (65\,ksi) \times (1\,in) \times \left[ 14.5\,in – 5 \times (1.1875\,in) \right] = 417.42\,kip [math]
DCR = 135.34 基普 / 417.42 基普= 0.324 < 1.0, 行
步 20: 具有剪力滞的梁腹板拉伸断裂 (AISC 360-16 D3, J4.1)
腹板轴向力也必须进入梁中. 这里螺栓仅连接腹板, 因此法兰在承受应力方面滞后. 整个宽翼缘段为受拉构件, 剪切滞后因子使用 [mathin] \bar{x} = 1.3614\,in [mathin], 从腹板到半截面质心的距离, 超过 3 连接长度:
[math] U = 1 – \frac{\bar{x}}{l} = 0.54639 [math]
[math] \phi R_{n} = \phi\, F_{u}\, U \left[ A – n_{r}\left( d_{h} + 0.0625\,in \right) t_{w} \right] = (0.75) \times (65\,ksi) \times (0.54639) \times \left[ 24.7\,in^{2} – 5 \times (1.1875\,in) \times (0.46\,in) \right] = 585.17\,kip [math]
DCR = 135.34 基普 / 585.17 基普= 0.231 < 1.0, 行
步 21: 腹板的抗压强度 (AISC 360-16 J4.4, E3)
在轴向压缩下,腹板作为短柱跨越梁端之间的间隙. 每个板都可以自行弯曲, 所以回转半径为一 1/2 在盘子里, 而面积是两个板的面积.
和 [mathin] K = 1.2 [mathin] 和 [mathin] L_{b} = 3.5\,in [mathin], 与法兰板相同的无支撑长度:
[math] \frac{K L}{r} = \frac{(1.2) \times (3.5\,in)}{(0.5\,in) / \sqrt{12}} = 29.098 \gt 25 [math]
KL/r 以上 25, 所以 J4.4 将车牌发送到 E 章. 细长如下 [mathin] 4.71\sqrt{E/F_{y}} = 113.43 [mathin], 所以方程. E3-2适用:
[math] F_{e} = \frac{\pi^{2} E}{\left( KL/r \right)^{2}} = \frac{\pi^{2} \times (29000\,ksi)}{(29.098)^{2}} = 338.03\,ksi [math]
[math] F_{cr} = 0.658^{F_{y}/F_{e}} F_{y} = 0.658^{(50/338.03)} \times (50\,ksi) = 46.998\,ksi [math]
[math] \phi R_{n} = \phi\, F_{cr}\, 2t_{wp}\, d_{wp} = (0.9) \times (46.998\,ksi) \times (1\,in) \times (14.5\,in) = 613.33\,kip [math]
DCR = 135.34 基普 / 613.33 基普= 0.221 < 1.0, 行
的 1/2 腹板中的厚度比 3/4 在法兰盘中, 所以他们穿过 KL/r = 25 超过相同的限制 3.5 长度. 屈曲仅需约 6% 在此细长下的屈服强度.
步 22: W27x94 侧的腹板接头
腹板和螺栓布置与右侧相同, 所以板检查 (承载在板上, 板块剪切, 剪力, 张力和压缩) 给出与左侧相同的结果. 梁腹板检查发生变化,因为 W27x94 腹板是 0.49 在厚, 和滑动检查使用 [mathin] h_{f} = 0.85 [mathin] 在这一边:
[math] \phi R_{n} = (0.85) \times (0.3) \times (1.13) \times (0.85) \times (64\,kip) \times (2) \times (5) \times (2) = 313.51\,kip [math]
DCR = 284.28 基普 / 313.51 基普= 0.907 < 1.0, 行
| 检查一下 | 关键值 | 容量 | 直流电 |
|---|---|---|---|
| 梁腹板上的轴承, 剪力 | [mathin] t_{w} = 0.49\,in [mathin] | 537.47 基普 | 0.465 |
| 梁腹板上的轴承, 轴向的 | [mathin] t_{w} = 0.49\,in [mathin] | 367.27 基普 | 0.368 |
| 梁腹板上的轴承, 相互作用 | 0.352 | ||
| 梁腹块剪 | [mathin] A_{nt} = 3.5525,\ A_{gv} = 4.165,\ A_{nv} = 2.4194\,in^{2} [mathin] | 243.95 基普 | 0.555 |
| 梁腹板张力断裂 | [mathin] \bar{x} = 1.4177\,in,\ U = 0.52762,\ A = 27.6\,in^{2} [mathin] | 635.08 基普 | 0.213 |
设计检查总结
法兰板拼接
| 设计检查 | 需求 | 左容量 | 左 DCR | 合适的容量 | 右 DCR | 结果 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 详细限制 | 1.25 在 | 1.25 在 | 1.000 | 1.25 在 | 1.000 | 通过 |
| 法兰螺栓打滑 | 266.522 基普 | 313.507 基普 | 0.850 | 307.360 基普 | 0.867 | 通过 |
| 法兰盘上的轴承 | 266.522 基普 | 943.312 基普 | 0.283 | 789.750 基普 | 0.337 | 通过 |
| 梁翼缘上的轴承 | 266.522 基普 | 753.480 基普 | 0.354 | 713.663 基普 | 0.373 | 通过 |
| 法兰板块剪 | 266.522 基普 | 445.148 基普 | 0.599 | 408.129 基普 | 0.653 | 通过 |
| 梁翼缘块剪 | 266.522 基普 | 467.220 基普 | 0.570 | 464.880 基普 | 0.573 | 通过 |
| 法兰盘张力 | 266.522 基普 | 269.648 基普 | 0.988 | 269.648 基普 | 0.988 | 通过 |
| 梁拉力断裂 | 266.522 基普 | 403.558 基普 | 0.660 | 417.114 基普 | 0.639 | 通过 |
| 孔处弯曲断裂 | 266.522 基普 | 365.691 基普 | 0.729 | 414.238 基普 | 0.643 | 通过 |
| 法兰盘受压 | 266.522 基普 | 337.500 基普 | 0.790 | 337.500 基普 | 0.790 | 通过 |
腹板拼接
| 设计检查 | 需求 | 左容量 | 左 DCR | 合适的容量 | 右 DCR | 结果 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 详细限制 | 1.25 在 | 1.25 在 | 1.000 | 1.25 在 | 1.000 | 通过 |
| 腹板螺栓组滑移 | 284.281 基普 | 368.832 基普 | 0.771 | 313.507 基普 | 0.907 | 通过 |
| 腹板上的轴承, 剪力 | 250 基普 | 957.938 基普 | 0.261 | 957.938 基普 | 0.261 | 通过 |
| 腹板上的轴承, 轴向的 | 135.336 基普 | 703.828 基普 | 0.192 | 703.828 基普 | 0.192 | 通过 |
| 腹板上的轴承, 相互作用 | 0.105 | 0.105 | 通过 | |||
| 梁腹板上的轴承, 剪力 | 250 基普 | 504.563 基普 | 0.495 | 537.469 基普 | 0.465 | 通过 |
| 梁腹板上的轴承, 轴向的 | 135.336 基普 | 344.784 基普 | 0.393 | 367.270 基普 | 0.368 | 通过 |
| 梁腹板上的轴承, 相互作用 | 0.400 | 0.352 | 通过 | |||
| 腹板块剪, 剪力 | 250 基普 | 287.625 基普 | 0.869 | 287.625 基普 | 0.869 | 通过 |
| 腹板块剪, 轴向的 | 135.336 基普 | 453.070 基普 | 0.299 | 453.070 基普 | 0.299 | 通过 |
| 腹板块剪, 相互作用 | 0.845 | 0.845 | 通过 | |||
| 梁腹块剪 | 135.336 基普 | 229.015 基普 | 0.591 | 243.951 基普 | 0.555 | 通过 |
| 腹板剪 | 250 基普 | 250.453 基普 | 0.998 | 250.453 基普 | 0.998 | 通过 |
| 腹板张力 | 135.336 基普 | 417.422 基普 | 0.324 | 417.422 基普 | 0.324 | 通过 |
| 梁腹板张力断裂 | 135.336 基普 | 585.166 基普 | 0.231 | 635.084 基普 | 0.213 | 通过 |
| 腹板压缩 | 135.336 基普 | 613.329 基普 | 0.221 | 613.329 基普 | 0.221 | 通过 |
梁接头通过了每项检查. 腹板的剪切断裂控制在 0.998 两侧, 接下来法兰板的拉伸断裂发生在 0.988. 两者都是通过螺栓孔进行净截面检查, 所以盘子, 不是螺栓或横梁, 是什么限制了这个拼接. 详细比例为 1.000 意味着边缘距离处于代码最小值, 并不是连接压力过大.
如果检查失败要更改什么
- 腹板剪切破裂或块剪切: 添加螺栓排并使腹板更深, 或者使用较厚的板材.
- 法兰板拉力断裂: 使用较厚的法兰板. 板已经与梁翼缘一样宽, 所以宽度不可用.
- 法兰或腹板螺栓滑移: 添加螺栓列, 更改为 Web 上的 B 级接合面, 或减少填料的数量,使填料系数上升到 1.0.
- 梁翼缘或腹板上的块剪或轴承: 增加梁端的边缘距离, 或添加螺栓柱以加长剪切面.
- 孔处的梁张力或弯曲断裂: 这些取决于梁和孔的布局, 因此在法兰上使用更少的孔, 或将接头移至力矩较低的点.
- 板压缩: 通过收紧间隙或梁边距来缩短无支撑长度, 或者使用更厚的板来降低 KL/r.
经常问的问题
梁接头中翼缘板和腹板之间的荷载如何分配?
腹板承受所有剪力. 轴向载荷按面积分配: 网络占据了总面积的份额, 这里 135.34 基普的 300 基普, 其余部分由法兰承担, 各半. 力矩完全传递到法兰作为张力和压力偶. 在此示例中,每个法兰板都带有 266.52 基普.
为什么拼接螺栓的滑动至关重要?
翼缘板有超大孔,腹板有平行于轴向载荷的短槽. 两者都为安装人员提供了将梁安装在一起的空间, 和AISC 360-16 J3.2 仅允许在滑动关键连接中使用这些孔. 当力矩或轴向力反向时,防滑螺栓还可防止接头移动, 所以光束表现为连续的.
为什么腹板校核要结合剪切和轴向结果?
腹板螺栓对角加载, 同时受到垂直剪力和水平轴力. 该报告单独检查每个方向的方位角和块体剪切力, 然后将两个比率的平方相加. 结果如下 1.0 表示组合载荷位于圆形相互作用曲线内. 滑动检查直接利用合力.
梁端之间为何有间隙?
的 1 在间隙中提供勃起耐受力, 因此梁不必切割成精确的长度. 因为两端不接触, 没有压缩通过直接轴承,所有压缩都通过拼接板. 该间隙还设定了用于压缩检查的板的无支撑长度.
当两个光束具有不同深度时会发生什么?
较浅梁的翼缘位于翼缘板平面内, 因此填充物或垫片被装入以弥补差异. 填料降低防滑性, 这就是为什么 AISC 360-16 J3.8 使用的填充因子为 0.85 当有两个或更多时. 此示例还使用较浅梁的杠杆臂来查找法兰力, 这给出了更大的力.
此示例是否遵循 AISC 第 15 版或 AISC 第 16 版手册?
它遵循 AISC 360-16 和 AISC 手册第 15 版, 这是围绕该规范编写的. AISC 第 16 版手册与后续版本配对 360-22 规范. 条款编号和一些规定, 包括滑动关键螺栓的填充系数, 新版本中发生了变化, 因此,请根据您的项目使用的版本检查参考文献.
对于 AISC ASD 而不是 LRFD 来说,这会如何变化?
极限状态和标称强度相同. 使用 AISC ASD,您可以将服务水平力与标称强度除以安全系数进行比较,而不是乘以阻力系数. 阻力系数为 0.75 成为安全系数 2.00, 0.90 变成 1.67, 和 1.00 变成 1.50. 荷载组合也发生变化, 因此翼缘和腹板力较低.
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参考资料
- AISC 360-16, 钢结构建筑规范: B4.3, D3 (表D3.1), E3 (情商. E3-2, E3-4), F13.1 (情商. F13-1), J3.2, J3.3, J3.4 (表J3.4), J3.5 (表 J3.5), J3.8 (情商. J3-4, 表J3.1), J3.10 (情商. J3-6a, J3-6c), J4.1 (情商. J4-1, J4-2), J4.2 (情商. J4-3, J4-4), J4.3 (情商. J4-5), J4.4 (情商. J4-6); 注释表 C-A-7.1.
- AISC 钢结构手册, 15第版: 部分 1 截面属性.
- 使用 AISC 进行钢连接设计 360-16
- 螺栓 SkyCiv 连接设计
哈罗德穆纳勒姆
产品经理, 连接设计
10+ 从事钢结构连接设计多年
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