针对钢结构柱脚节点设计浅谈ξ

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1、土建设计电器工厂设计钢结构柱脚节点设计浅谈X杨晓莉　何俊祥摘要:本文介绍钢结构中应用较多的外露式柱脚、埋入式柱脚和外包式柱脚的设计方法,并对其优缺点、受力机制、抗震性能和构造要求作了一定的阐述。关键词:钢结构　外露式柱脚　埋入式柱脚　外包式柱脚计算比较简单,剪力由柱脚和混凝土接触面的1　概述摩擦力或设置抗剪键来承受,锚栓不承担剪力;钢结构设计中,柱脚形式通常有外露式柱轴拉力由锚栓承受;轴压力由柱脚底板混凝土脚、埋入式柱脚和外包式柱脚三种。外露式柱基础顶面承担。对于刚接柱脚,由于要承担弯脚是将钢柱固定在混凝土基础表面的

2、柱脚,一矩,计算相对复杂一些,基本可以分为下列三般在普通钢结构或轻型钢结构中采用较多;埋种情形:入式柱脚是将钢柱埋置在混凝土基础梁中的柱1)e≤a/6时脚;外包式柱脚是在钢柱脚外面包以钢筋混凝Nσc=(1+6e/a)≤βfc土的柱脚。埋入式柱脚和外包式柱脚是高层钢abTa=0结构固定式柱脚的较好形式。下面对其设计特V≤014N点和力学性能一一陈述。上式中符号意义如下:2　外露式柱脚σc—底板下混凝土最大受压应力:外露式柱脚应用锚栓连接钢柱和基础,克N—轴压力;服了插入式节点影响基础钢筋布置的缺点,构e—偏心矩,为M/

3、N;造简单,施工快捷,传力明确,因此在普通钢a,b—底板的长度和宽度;结构和轻型钢结构中广泛应用。Ta—受拉侧锚栓的总拉力;211　外露式柱脚的设计原则β—底板下混凝土局部承压时的轴心抗压强节点一般按弹性理论设计,假定底板与基度设计值提高系数;础混凝土的变形符合平截面假定。柱脚可设计V—设计剪力为铰接或刚接形式;但即使设计为铰接形式,这种情形属于小偏心型,此时柱脚底板全由于有轴向压力的存在,还是具有一定的抗弯截面受压,锚栓不承受拉力。能力,但设计上为了简化,不考虑其抗弯能力2)a/6

4、将其作为理想的铰接构件来计算,这这种情形介于大偏心和小偏心之间,柱脚样是偏于保守的。铰接柱脚只承受剪力和轴力,底板一侧已经开始不承担压力,底板并不是全X作者简介:杨晓莉,女,新时代(西安)设计研究院有限公司,助理工程师,西安710054。何俊祥,女,新时代(西安)设计研究院有限公司,助理工程师,西安710054。—23—©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.2005年第3期总第123期截面受压,受压区向底板对称轴偏移,但不超对轻型

5、工字形柱,埋深与柱截面高度之比不应过锚栓的位置,因此锚栓并不承受拉力。由于小于2;对于大截面的宽翼缘H形柱和箱形柱篇幅的原因,计算公式在此不再罗列,可在钢埋深和截面高度之比不应小于3。结构设计手册上查到。1)弹性设计3)e>(a/6+a1/3)在《高层民用建筑钢结构技术规程》中,这种情形属于大偏心型,此时柱脚底板不有较详细的计算方法。在规程中,柱脚混凝土是全截面受压,并且受压区继续向底板对称轴承压应力的计算是假设混凝土压应力为矩形分偏移超过锚栓的位置,因此锚栓开始承担拉力。布,并将柱脚所受之力均对埋入部分的中点取21

6、2　外露式柱脚的特点矩,由力的平衡建立方程组,得到规程81613根据国内外一些实验研究资料,对这种柱的公式。柱脚混凝土的承压应力还可按下式作[5]脚进行拟静力加载。得到的荷载—变形滞回曲近似计算:线有轻微的“捏缩”现象,这说明外露式柱脚σ=M/W≤fcc抗震性能并不十分良好。由于试件制作顺序为式中　M—柱脚的弯矩设计值先安装锚栓再浇筑基座混凝土,锚栓未施加足2W=Bd/6,其中,d是钢柱的埋入深度,B够的预紧力,柱脚于基座之间变形较大,可对是钢柱翼缘宽度;锚栓施加预拉力来减少节点刚体转动。锚栓群fcc混凝土轴心抗压强

7、度设计值。的变形在塑性阶段偏离平截面假定,在实际节2)抗震设计[1]点设计时应予以考虑。高层钢结构的柱脚,《建筑抗震设计规范》中规定,多高层钢结反力很大,设计时大多采用固定柱脚,在这种构中节点抗震验算必须满足下式的要求:情况下,采用外露式柱脚不但会使底板既大且Mu≥112Mp厚,耗用大量钢材,而且难以保证柱脚的完全此式同样适用于柱脚的抗震设计中,在柱[2]固定,在高烈度区,抗震吸能性并不显著,脚抗震设计中上式中各符号的意义如下:因此在高层钢结构中基本不采用这种柱脚;但Mu—柱脚与基础连接的极限受弯承载力;在普通钢结构

8、和轻钢结构中受力和经济性能却Mp—钢柱考虑轴力影响的全塑性承载力。十分显著。Mu的计算相对较复杂,设计时应考虑柱脚[3,4]3　埋入式柱脚不同部位的最大抗弯承载力,并取其最小值。这种柱脚是将钢柱以一定深度埋置在混凝通过以往的研究表明,有以下四种抗弯承载力土基础梁中,埋入部分的钢柱表面虽然焊有栓要计算,取其最小值:钢柱屈服剪力决定的抵s钉,但根据