阻尼器安装部件大震弹性强度计算书

阻尼器安装强度计算书

一、阻尼器安装强度计算一

（一）安装示意图

（二）强度计算

  1、预埋件强度计算

（1）预埋件1和预埋件2强度计算

   水平作用力为，

    式中，G—变形模量；

          E—弹性模量；

         —剪切面积；

—拉压面积。

剪切力，拉压力

     计算得，,

  (a)预埋件1强度计算

   1)强度计算

由安装示意图可以看出，预埋件1只受到剪切力的作用，根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）9.7.2，其锚筋总截面积应为：

当大于0.7时，取=0.7.

式中，——锚筋抗拉强度设计值不应大于300。

      V——剪力设计值。

      ——锚筋的受剪承载力系数。

      ——锚筋层数的影响系数；当锚筋按等间距布置时：两层取1.0；       

            三层取0.9，四层取0.85。

       d——锚筋直径。

t——锚板厚度。

根据上式计算得，

则，预埋件1采用8根φ28、HRB400锚筋.

  2)焊接强度计算

根据《钢结构设计规范》（GB50017-2003）,预埋件焊缝为侧面焊缝，焊缝长 度=704mm，受作用力为F=150000N；

根据侧面焊缝计算公式：

150000/(15×0.7×704+10×704)=9（N/mm2)< =160(N/mm2)

所以预埋件在焊脚尺寸=15mm， =10mm时（采用凹面式直角截面；一级焊缝）可以保证强度。

3)锚筋长度计算

    预埋钢筋采用一侧贴焊锚筋的机械锚固形式（贴筋长度为3d，取150mm），根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）8.3.1，其长度计算公式为：

其中，—受拉钢筋的基本锚固长度。

—受拉钢筋的锚固长度，不应小于15d，且不应小于200mm。

—钢筋的抗拉强度设计值。

—混凝土的轴心抗拉强度设计值，按混凝土结构设计规范的有关规定采用；当混凝土强度等级高于C60时，按照C60取值。

d—钢筋的公称直径。

—锚固长度修正系数。

—锚固钢筋的外形系数。

则，锚固钢筋的长度为

预埋钢筋取550mm满足要求。

 (b)预埋件2强度计算

  1)强度计算

由安装示意图可以看出，预埋件2主要受到拉压力的作用，根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）9.7.2，其锚筋总截面积为：

式中，——锚筋抗拉强度设计值不应大于300。

      N——法向拉力或法向压力设计值，法向压力设计值不应大于     

            0.5,此处，A为锚板的面积。

      ——锚板的弯曲变形折减系数。

       d——锚筋直径。

t——锚板厚度。

则，预埋件2采用12根φ28、HRB400锚筋.

  2)焊接强度计算

根据《钢结构设计规范》（GB50017-2003）,预埋件焊缝为侧面焊缝，焊缝长度=1056mm，受作用力为F=655000N；

根据侧面焊缝计算公式：

655000/(15×0.7×1056+10×1056)=29（N/mm2)< =160(N/mm2)

所以预埋件在焊脚尺寸=15mm， =10mm时（采用凹面式直角截面；二级焊缝）可以保证强度。

   3)锚筋长度计算

     预埋钢筋采用一侧贴焊锚筋的机械锚固形式（贴筋长度为3d，取150mm），根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）8.3.1，其长度计算公式为：

其中，—受拉钢筋的基本锚固长度。

—受拉钢筋的锚固长度，不应小于15d，且不应小于200mm。

—钢筋的抗拉强度设计值。

—混凝土的轴心抗拉强度设计值，按混凝土结构设计规范的有关规定采用；当混凝土强度等级高于C60时，按照C60取值。

d—钢筋的公称直径。

—锚固长度修正系数。

—锚固钢筋的外形系数。

则，锚固钢筋的长度为

预埋钢筋取550mm满足要求。

（2）预埋件3和预埋件4强度计算

根据设计要求，建立钢架计算模型如下：

其中：F表示阻尼器输出最大阻尼力的1.2倍（参照《建筑结构消能减震（振） 

  设计09SG610-2》）；ZC表示钢支撑，Q235B钢；a表示斜撑与水平方向的 

  夹角。

根据计算得：

 =800×2=1600kN， cosθ=0.63。

ZC内轴向力：

取C=300mm，D=400mm，cosθ=0.63，sinθ=0.78。

把节点板看做刚体，将支撑拉力分解到柱上预埋件和梁上预埋件的中心，方向同支撑拉力F，设力的大小分解为和，根据力的平衡可求得：

， 

在拉力和剪力共同作用下，所需锚筋面积应满足：

当大于0.7时，取=0.7.

式中，——锚筋抗拉强度设计值不应大于300。

    N——法向拉力或法向压力设计值，法向压力设计值不应大于     

            0.5,此处，A为锚板的面积。

    ——锚板的弯曲变形折减系数。

    d——锚筋直径。

t——锚板厚度。

V——剪力设计值。

     ——锚筋的受剪承载力系数。

——锚筋层数的影响系数；当锚筋按等间距布置时：两层取1.0；       

            三层取0.9，四层取0.85。

  (a)预埋件3强度计算

1)强度计算

将分解成法向力和剪力，则

取钢筋层数为3层，则=0.9；钢筋种类HRB400，直径28mm；混凝土等级强度为C30；锚板厚度25mm。则

取锚筋15根ψ28，面积8042。

  2）焊缝强度计算

根据《钢结构设计规范》（GB50017-2003）,预埋件焊缝为侧面焊缝，焊缝长度=1320mm，受作用力为F=810000N；

根据侧面焊缝计算公式：

810000/(15×0.7×1320+10×1320)=30（N/mm2)< =160(N/mm2)

所以预埋件在焊脚尺寸=15mm， =10mm时（采用凹面式直角截面；二级焊缝）可以保证强度。

   3）锚筋长度计算

     预埋钢筋采用一侧贴焊锚筋的机械锚固形式（贴筋长度为3d，取150mm），根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）8.3.1，其长度计算公式为：

其中，—受拉钢筋的基本锚固长度。

—受拉钢筋的锚固长度，不应小于15d，且不应小于200mm。

—钢筋的抗拉强度设计值。

—混凝土的轴心抗拉强度设计值，按混凝土结构设计规范的有关规定采用；当混凝土强度等级高于C60时，按照C60取值。

d—钢筋的公称直径。

—锚固长度修正系数。

—锚固钢筋的外形系数。

则，锚固钢筋的长度为

预埋钢筋取550mm满足要求。

  (b)预埋件4强度计算

  1）强度计算

 将分解成法向力和剪力，则

取钢筋层数为3层，则=0.9；钢筋种类HRB400，直径28mm；混凝土等级强度为C30；锚板厚度25mm。则

取锚筋13根ψ28，面积9650。

  2）焊缝强度计算

根据《钢结构设计规范》（GB50017-2003）,预埋件焊缝为侧面焊缝，焊缝长度=1144mm，受作用力为F=495000N；

根据侧面焊缝计算公式：

495000/(150.71144+101144)=21（N/mm2)< =160(N/mm2)

所以预埋件在焊脚尺寸=15mm， =10mm时（采用凹面式直角截面；二级焊缝）可以保证强度。

  3）锚筋长度计算

     预埋钢筋采用一侧贴焊锚筋的机械锚固形式（贴筋长度为3d，取150mm），根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）8.3.1，其长度计算公式为：

其中，—受拉钢筋的基本锚固长度。

—受拉钢筋的锚固长度，不应小于15d，且不应小于200mm。

—钢筋的抗拉强度设计值。

—混凝土的轴心抗拉强度设计值，按混凝土结构设计规范的有关规定采用；当混凝土强度等级高于C60时，按照C60取值。

d—钢筋的公称直径。

—锚固长度修正系数。

—锚固钢筋的外形系数。

则，锚固钢筋的长度为

预埋钢筋取550mm满足要求。

2、节点板1、节点板2强度计算

     节点板厚：30mm；销座孔：φ90mm; 单支阻尼器的最大阻尼力为800KN，所以节点板1在F=800KN的作用下,销座孔所受拉应力，即：         

σ=800×103/(90×π×30)=94(N/mm2)<［σ］=295(N/mm2)

所以节点板1强度满足要求

3、节点板1与预埋件焊接强度计算

根据《钢结构设计规范》（GB50017-2002）,焊缝焊脚尺寸hf=15mm;焊缝为侧面焊缝，焊缝长度lw=1530mm;受水平作用力为F=800KN；

根据侧面焊缝计算公式：

800×103/(15×1530)=35（N/mm2)< =200(N/mm2)

所以节点板1在焊脚尺寸hf=15mm时可以保证强度。

4、节点板2与法兰板焊接强度计算

根据《钢结构设计规范》（GB50017-2002）,焊缝焊脚尺寸hf=15mm;焊缝为侧面焊缝，焊缝长度lw=1200mm;受水平作用力为F=800KN；

根据侧面焊缝计算公式：

800×103/(15×0.7×1200)=（N/mm2)< =200(N/mm2)

所以节点板2在焊脚尺寸hf=15mm时可以保证强度。

5、支撑与预埋件（法兰）焊接强度计算

  预埋板、支撑及法兰均为Q235B材质，根据《钢结构设计规范》（GB50017-2002）,焊缝焊脚尺寸hf=15mm;焊缝为侧面焊缝，焊缝长度lw=1200mm;受水平作用力为F=800×2=1600KN；

根据侧面焊缝计算公式：

1600×103/(15×0.7×1200)=128（N/mm2)< =160(N/mm2)

所以焊脚尺寸hf=15mm时可以保证强度。

二、阻尼器安装强度计算二

（一）安装示意图

（2）强度计算

    安装示意图2与安装示意图1形同，阻尼器的阻尼力相同，所以只需对预埋件4、预埋件6与节点板3进行计算

  1、预埋件强度计算

（1）预埋件4强度计算

   水平作用力为，

    式中，G—变形模量；

          E—弹性模量；

         —剪切面积；

—拉压面积。

剪切力，拉压力

     计算得，,

   1)强度计算

由安装示意图可以看出，预埋件4只受到剪切力的作用，根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）9.7.2，其锚筋总截面积应为：

当大于0.7时，取=0.7.

式中，——锚筋抗拉强度设计值不应大于300。

      V——剪力设计值。

      ——锚筋的受剪承载力系数。

      ——锚筋层数的影响系数；当锚筋按等间距布置时：两层取1.0；       

            三层取0.9，四层取0.85。

       d——锚筋直径。

t——锚板厚度。

根据上式计算得，

则，预埋件4采用13根φ28、HRB400锚筋.

  2)焊接强度计算

根据《钢结构设计规范》（GB50017-2003）,预埋件焊缝为侧面焊缝，焊缝长 度=1144mm，受作用力为F=150000N；

根据侧面焊缝计算公式：

150000/(15×0.7×1144+10×1144)=6（N/mm2)< =160(N/mm2)

所以预埋件在焊脚尺寸=15mm， =10mm时（采用凹面式直角截面；一级焊缝）可以保证强度。

3)锚筋长度计算

    预埋钢筋采用一侧贴焊锚筋的机械锚固形式（贴筋长度为3d，取150mm），根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）8.3.1，其长度计算公式为：

其中，—受拉钢筋的基本锚固长度。

—受拉钢筋的锚固长度，不应小于15d，且不应小于200mm。

—钢筋的抗拉强度设计值。

—混凝土的轴心抗拉强度设计值，按混凝土结构设计规范的有关规定采用；当混凝土强度等级高于C60时，按照C60取值。

d—钢筋的公称直径。

—锚固长度修正系数。

—锚固钢筋的外形系数。

则，锚固钢筋的长度为

预埋钢筋取550mm满足要求。

（2）预埋件6强度计算

（2）斜支撑预埋件强度计算

根据设计要求，建立钢架计算模型如下：

其中：F表示阻尼器输出最大阻尼力的1.2倍（参照《建筑结构消能减震（振）设计09SG610-2》）；ZC表示钢支撑，Q345B钢；a、β表示斜撑与水平方向的夹角。

根据计算得：

ZC内轴向力：

(拉力)  （压力）

1)强度计算

 锚筋采用16根HRB400的φ28螺纹钢，其抗拉强度设计值为360，拉力值取为800KN，锚筋抗拉承载力设计值为：

式中，为锚筋承载力设计值；为锚筋直径；为锚筋抗剪强度设计值，受剪锚筋的数目。

将相关参数带入，可得：

则，选用的锚筋满足强度要求。

  2）焊缝强度计算

根据《钢结构设计规范》（GB50017-2003）,预埋件焊缝为侧面焊缝，焊缝长度=1407mm，受作用力为F=1461000N；

根据侧面焊缝计算公式：

1461000/(150.71407+101407)=51（N/mm2)< =160(N/mm2)

所以预埋件在焊脚尺寸=15mm， =10mm时（采用凹面式直角截面；二级焊缝）可以保证强度。

 2、节点板4强度计算

     节点板厚：30mm；销座孔：φ90mm; 单支阻尼器的最大阻尼力为800KN，所以节点板1在F=800KN的作用下,销座孔所受拉应力，即：         

σ=800×103/(90×π×30)=94(N/mm2)<［σ］=295(N/mm2)

所以节点板4强度满足要求

3、节点板4与预埋件焊接强度计算

根据《钢结构设计规范》（GB50017-2002）,焊缝焊脚尺寸hf=15mm;焊缝为侧面焊缝，焊缝长度lw=1530mm;受水平作用力为F=800KN；

根据侧面焊缝计算公式：

800×103/(15×1530)=35（N/mm2)< =200(N/mm2)

所以节点板1在焊脚尺寸hf=15mm时可以保证强度。

三、阻尼器安装强度计算三

（一）安装示意图

（二）强度计算

  1、预埋件强度计算

（1）预埋件4强度计算

   1)强度计算

由安装示意图可以看出，预埋件4只受到剪切力的作用，根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）9.7.2，其锚筋总截面积应为：

当大于0.7时，取=0.7.

式中，——锚筋抗拉强度设计值不应大于300。

      V——剪力设计值。

      ——锚筋的受剪承载力系数。

      ——锚筋层数的影响系数；当锚筋按等间距布置时：两层取1.0；       

            三层取0.9，四层取0.85。

       d——锚筋直径。

t——锚板厚度。

根据上式计算得，

则，预埋件4采用13根φ28、HRB400锚筋.

  2)焊接强度计算

根据《钢结构设计规范》（GB50017-2003）,预埋件焊缝为侧面焊缝，焊缝长 度=1144mm，受作用力为F=800000N；

根据侧面焊缝计算公式：

800000/(15×0.7×1144+10×1144)=34（N/mm2)< =160(N/mm2)

所以预埋件在焊脚尺寸=15mm， =10mm时（采用凹面式直角截面；一级焊缝）可以保证强度。

3)锚筋长度计算

    预埋钢筋采用一侧贴焊锚筋的机械锚固形式（贴筋长度为3d，取150mm），根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）8.3.1，其长度计算公式为：

其中，—受拉钢筋的基本锚固长度。

—受拉钢筋的锚固长度，不应小于15d，且不应小于200mm。

—钢筋的抗拉强度设计值。

—混凝土的轴心抗拉强度设计值，按混凝土结构设计规范的有关规定采用；当混凝土强度等级高于C60时，按照C60取值。

d—钢筋的公称直径。

—锚固长度修正系数。

—锚固钢筋的外形系数。

则，锚固钢筋的长度为

预埋钢筋取550mm满足要求。

2、节点板4强度计算

     节点板厚：30mm；销座孔：φ90mm; 单支阻尼器的最大阻尼力为800KN，所以节点板1在F=800KN的作用下,销座孔所受拉应力，即：         

σ=800×103/(90×π×30)=94(N/mm2)<［σ］=295(N/mm2)

所以节点板4强度满足要求

3、节点板4与预埋件焊接强度计算

根据《钢结构设计规范》（GB50017-2002）,焊缝焊脚尺寸hf=15mm;焊缝为侧面焊缝，焊缝长度lw=1530mm;受水平作用力为F=800KN；

根据侧面焊缝计算公式：

800×103/(15×1530)=35（N/mm2)< =200(N/mm2)

所以节点板4在焊脚尺寸hf=15mm时可以保证强度。

四、阻尼器安装强度计算四

（一）安装示意图

（二）强度计算

    安装示意图四与安装示意图1、2类似，阻尼力相同，故只需对预埋件5（YMJ-5）进行强度校核。

                 预埋件5结构示意图

由安装示意图一中预埋件3强度计算结果可知，预埋件5强度需满足。由预埋件5结构示意图可知，预埋件5布置了13根φ28、HRN400钢筋，其面积，所以预埋件5强度满足要求。