整理鋼管柱腳計(jì)算手冊(cè)

1、精品文檔 圓形底板剛接柱腳壓彎節(jié)點(diǎn)技術(shù)手冊(cè)根據(jù)對(duì)柱腳的受力分析，錢(qián)接柱腳僅傳遞垂直力和水平力；剛接柱腳包含外露式柱腳、埋入式柱腳和外包式柱腳，除了傳遞垂直力和水平力外，還要傳遞彎矩。軟件主要針對(duì)圓形底板剛接柱腳壓彎節(jié)點(diǎn)，計(jì)算主要遵循鋼結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)手冊(cè)（第二版）中的相關(guān)條文及規(guī)定，并對(duì)相關(guān)計(jì)算過(guò)程自行推導(dǎo)。設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)剛性固定外露式柱腳主要由底板、加勁肋（加勁板） 、錨栓及錨栓支承托座等組成，各部分 的板件都應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，而且相互間應(yīng)有可靠的連接。為滿足柱腳的嵌固，提高其承載力和變形能力，柱腳底部（柱腳處）在形成塑性較之前，不容許錨栓和底板發(fā)生屈曲，也不容許基礎(chǔ)混凝土被壓壞。因此設(shè)

2、計(jì)外露式柱腳時(shí)，應(yīng)注意：（1）為提高柱腳底板的剛度和減小底板的厚度，應(yīng)采用增設(shè)加勁肋和錨栓支承托座等補(bǔ)強(qiáng)措施；（2）設(shè)計(jì)錨栓時(shí)，應(yīng)使錨栓在底板和柱構(gòu)件的屈服之后。因此，要求設(shè)計(jì)上對(duì)錨栓應(yīng)留有15%20%的富裕量，軟件一般按 20%考慮。（3）為提高柱腳的初期回轉(zhuǎn)剛度和抗滑移剛度，對(duì)錨栓應(yīng)施加預(yù)拉力，預(yù)加拉力的大小宜控制在58kN/cm2的范圍，作為預(yù)加拉力的施工方法，宜采用扭角法。（4）柱腳底板下部二次澆灌的細(xì)石混凝土或水泥砂漿，將給予柱腳初期剛度很大的影響，因此應(yīng)灌以高強(qiáng)度微膨脹細(xì)石混凝土或高強(qiáng)度膨脹水泥砂漿。通常是采用強(qiáng)度等級(jí)為C40的細(xì)石混凝土或強(qiáng)度等級(jí)為 M50的膨脹水泥砂漿。一般構(gòu)造

3、要求剛性固定露出式柱腳，一般均應(yīng)設(shè)置加勁肋（加勁板），以加強(qiáng)柱腳的剛度；當(dāng)荷載大、嵌固要求高時(shí)，尚須增設(shè)錨栓支承托座等補(bǔ)強(qiáng)措施。圓形柱腳底板的直徑和厚度應(yīng)按下文要求確定；同時(shí)尚應(yīng)滿足構(gòu)造上的要求。一般底板的厚 TOC o 1-5 h z 度不應(yīng)小于柱子較厚板件的厚度，且不宜小于30mm。通常情況下，圓形底板的長(zhǎng)度和寬度先根據(jù)柱子的截面尺寸和錨栓設(shè)置的構(gòu)造要求確定；當(dāng)荷載大，為減小底板下基礎(chǔ)的分布反力和底板的厚度，多采用補(bǔ)強(qiáng)做法，如增設(shè)加勁肋（加勁板）和錨栓支承托座等補(bǔ)強(qiáng)措施，以擴(kuò)展底板的直徑。此時(shí)底板的尺寸擴(kuò)展的外伸尺寸（相18春對(duì)于柱子截面的邊端距離），每側(cè)不宜超過(guò)底板厚度的14倍。精品文檔

4、精品文檔密處觸露代科劇的梅黑系制當(dāng)?shù)装宄叽巛^大時(shí)， 為在底板下二次澆灌混凝土或水泥砂漿，并保證能緊密充滿， 應(yīng)在底板上開(kāi)設(shè)直徑80105mm的排氣孔數(shù)個(gè)，具體位置可根據(jù)柱腳的構(gòu)造來(lái)確定。一般加勁肋（加勁板）的高度和厚度，應(yīng)根據(jù)其承受底板下混凝土基礎(chǔ)的分布反力，按下文具體要求確定。其高度通常不宜小于250mm,厚度不宜小于 12mm ,并應(yīng)與柱子的板件厚度和底板厚度相協(xié)調(diào)。由于錨栓支承托座加勁肋或錨栓加勁肋時(shí)對(duì)稱地設(shè)置在柱周，錨栓支承托座加勁肋或錨栓加勁肋的高度和厚度，應(yīng)取其承受底板下混凝土基礎(chǔ)的分布反力和錨栓拉力兩者中的較大者， 按下文具體要求確定。通常其高度不宜小于300mm ,厚度不宜小于

5、 16mm ,并應(yīng)與柱子的板件厚度和底板厚度相協(xié)調(diào)。錨栓支承托座頂板和錨栓墊板的厚度，一般取底板厚度的0.50.7倍。錨栓支承托座加勁肋的上端與支承托座頂板的連接宜刨平頂緊。錨栓在柱腳端彎矩作用下承受拉力，同時(shí)作為安裝過(guò)程的固定之用。因此，其直徑和數(shù)目應(yīng)按下文要求確定。但無(wú)論如何，尚須按構(gòu)造要求配置錨栓。錨栓的數(shù)目在垂直于彎矩作用平面的每側(cè)不應(yīng)小于 2個(gè)，同時(shí)尚應(yīng)與鋼柱的截面形式和大小，以及安裝要求相協(xié)調(diào)； 其直徑一般可在3076mm的范圍內(nèi)采用，且不宜小于 30mm。錨栓應(yīng)設(shè)置錨板和錨梁，此時(shí)錨栓的錨固長(zhǎng)度均不宜小于25d。具體長(zhǎng)度可參照鋼結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)手冊(cè)（第二版）中錨栓表進(jìn)行選取。柱腳

6、底板和錨栓支承托座頂板的錨栓孔徑，宜取錨栓直徑加510mm；錨栓墊板的錨栓孔徑，取錨栓直徑加2mm。在柱子安裝校正完畢后，應(yīng)將錨栓墊板與底板或錨栓支承托座頂板相焊牢，焊腳尺寸不宜小于10mm;錨栓應(yīng)采用雙螺母緊固，為防止螺母松動(dòng)，螺母與錨栓墊板尚應(yīng)進(jìn)行點(diǎn)焊。為使錨栓能準(zhǔn)確的錨固于設(shè)計(jì)位置，應(yīng)采用剛強(qiáng)的固定架， 以避免錨栓在澆灌混凝土過(guò)程中移位。加勁肋（加勁板）、錨栓支承加勁肋、錨栓支承托座加勁肋，以及錨栓支承托座頂板，與柱 精品文檔精品文檔當(dāng)角腳底板和柱子板件等均采用焊縫連接。其焊縫形式和焊腳尺寸一般可按構(gòu)造要求確定;焊縫的焊腳尺寸滿足叩之15瓦時(shí)詼=1104/?)可參考下表米用O怯覆嫡於事與

7、啟格和柱子蛻怦通使的修皿就篇用片片凈費(fèi)t細(xì)部設(shè)計(jì)計(jì)算柱腳底板的外徑 D,應(yīng)根據(jù)設(shè)置的加勁肋等補(bǔ)強(qiáng)板件和錨栓的構(gòu)造特點(diǎn)，按下列公式先行鏟確定，并應(yīng)符合有關(guān)要求。D = = d+4 + 為參數(shù)說(shuō)明：d為圓柱的截面直徑， rf=2r； 4為底板直徑方向補(bǔ)強(qiáng)板件或錨栓支承托座板件的尺寸，可參照下文表格的數(shù)值確定;4為底板直徑方向的邊距，一般取6=l03mm;精品文檔精品文檔應(yīng)領(lǐng)喉搜我學(xué)洋海霜時(shí)室,it -miEmm,；w|jiin Iilii I：4：,皿也-：W “，“上，w盤(pán)繇 j * Ea. 蜂群6蹌 jMW葡&H尊曲轉(zhuǎn)出小伽m33部足的科而j於瑜呼KK剛性固定露出式柱腳在柱腳端彎矩 、軸心壓力

8、N和水平剪力V共同作用下，應(yīng)按下文所列公式和要求，分別計(jì)算底板下混凝土基礎(chǔ)的受壓應(yīng)力、受拉側(cè)錨栓的總拉力或錨栓的總有效面積、水平抗剪承載力。當(dāng)柱腳的水平抗剪承載力 % , 時(shí)，應(yīng)在柱腳底板下設(shè)置抗剪件或在柱腳處增設(shè)抗剪插筋并局部澆灌細(xì)石混凝土。圓形底板半徑R,受偏心e的壓力N作用，受拉錨栓面積定義為 #,錨栓近似認(rèn)為距底板邊緣受拉側(cè)錨栓的總拉力 % 底板下混凝土最大壓應(yīng)力 ”混凝土受壓區(qū)長(zhǎng)度 %。（一）底板出現(xiàn)受拉區(qū)，分布較大，僅一側(cè)錨栓出現(xiàn)拉力，另一側(cè)不產(chǎn)生拉力時(shí)：如上圖所示，通過(guò)0點(diǎn)彎矩平衡,據(jù)此可列平衡方程。卜面介紹平衡方程的精品文檔精品文檔 具體列法，及各部分公式的算法含義。偏心壓力N

9、和錨栓總拉力 工對(duì)0點(diǎn)形成彎矩方向相同，可得:/=MKr）+”-4）底板下混凝土壓應(yīng)力形成對(duì) 0點(diǎn)的彎矩方向與上式相反，利用積分方法可求得:_(R - 才 de整理后即得:M：積分公式中2四-（-上）為dt寬度范圍內(nèi)的區(qū)域的長(zhǎng)度。根據(jù)受壓區(qū)位于左側(cè)半圓范圍內(nèi)時(shí)求得，該算式同樣適用于受壓區(qū)延伸至右側(cè)半圓范圍內(nèi)時(shí)，因不受正負(fù)號(hào)的影響。為dr所在位置（距0點(diǎn)工距離）的底板下混凝土壓應(yīng)力值，根據(jù)與t位置的受壓區(qū)三角形等比例關(guān)系求得。積分公式中的 工為dt所在位置距離0點(diǎn)的距離；dt為區(qū)域?qū)挾?。因此與此合彎矢g為0,方向相反，所以數(shù)值上2Jbc-x dr二2心一x d）c=精品文檔精品文檔5Jt x-5

10、Jt一一M4 . x-R area式寫(xiě)成: 蛇一加如一止等除廣工/二九一7痂Rfr神-97演-4)=犯k4一段則：q(1) 根據(jù)豎向合力平衡， 3肛jg-d 1-得:2廬初代入及、片得:利用(1) (2)式方程組，約去 N ,可得:5攻三”一即。一或、/ (3)根據(jù)幾何協(xié)調(diào)，可得：7 _ /4(4) 根據(jù)應(yīng)變物理，可得:q _ q/耳 7-V4/定義J1為鋼材的彈性模量與混凝土彈性模量之比,5(5)利用(4) (5)式方程組，約去 ,可得:精品文檔精品文檔(6)利用（3） （6）式方程組，約去 口 ,可得:2kV4）-低帖-硬好“心代入E）、K、鳥(niǎo)后，可利用方程（7）求得混凝土受壓區(qū)計(jì)算長(zhǎng)度代

11、入（1）、（2）,約去Zi,可求得底板下的混凝土最大受壓應(yīng)力o 二-4 皿*- 3 -，加片耳）-不渣_豆將與、q代入公式（1）或（2）,可求得受拉側(cè)錨栓的總拉力4：水平抗剪承載力：（二）底板全截面受壓，所有錨栓均不產(chǎn)生拉力時(shí):如上圖所示，通過(guò)0點(diǎn)彎矩平衡,據(jù)此可列平衡方程。卜面介紹平衡方程的具體列法，及各部分公式的算法含義。偏心壓力N對(duì)0點(diǎn)形成彎矩方向相同，可得: 精品文檔精品文檔底板下混凝土壓應(yīng)力形成對(duì) 0點(diǎn)的彎矩方向與上式相反，利用積分方法可求得:整理后即得：積分公式中2a2 _依-上）為近2R寬度范圍內(nèi)的區(qū)域的長(zhǎng)度。根據(jù)受壓區(qū)位于左側(cè)半圓范圍內(nèi)時(shí)求得，該算式同樣適用于受壓區(qū)延伸至右側(cè)半

12、圓范圍內(nèi)時(shí)，因但-甘不受正負(fù)號(hào)的影響。生-I ,積分公式中方為dr所在位置（距0點(diǎn)工距離）的底板下混凝土壓應(yīng)力值，根據(jù)與4、!間的受壓區(qū)梯形形等比例關(guān)系求得。積分公式中的 工為dr所在位置距離0點(diǎn)的距離；dr為區(qū)域?qū)挾取：蠌澥窱為0,方向相反，所以數(shù)值上,即:神_0=2M氏一4 = 2011c1 1Zibc-d救令：122 I令：4t = J =/Mx 五二-|(2Jtr-x7y +無(wú)、. x-Jt* arcai12 R精品文檔精品文檔5R4. x-Rarm上式寫(xiě)成:M* -。=町, rjlfc-，於+三菖(加/亞觸-d成N(H - )=2 + c 1則：R(8)根據(jù)豎向合力平衡， 3 得：N

13、=2(g,+詈q瓜彳西 加=肛. 瓜_，血+廣代入*利用(8) (9)式方程組，約去 N ,可得：町品+74 G滅_經(jīng)=、RlOO + - Ia二/4優(yōu)一套立用即：依小%畫(huà)m%：G代入%、片I、%,由qNO得-R2-(3Jt-ept + 不-j(-e0整理后得：4精品文檔精品文檔e-R即： 4 ,此時(shí)圓形柱底板全截面受壓。利用（1） （2）式方程組，約去 G1,可得:7K平抗剪承載力：= -4（三）底板出現(xiàn)受拉區(qū)，但分布較小，所有錨栓均不產(chǎn)生拉力時(shí):如上圖所示，通過(guò) 0點(diǎn)彎矩平衡,據(jù)此可列平衡方程。卜面介紹平衡方程的具體列法，及各部分公式的算法含義。偏心壓力N對(duì)0點(diǎn)形成彎矩方向相同，可得:底板

14、下混凝土壓應(yīng)力形成對(duì) 0點(diǎn)的彎矩方向與上式相反，利用積分方法可求得:M2mdr-1臨界2時(shí)，底板出現(xiàn)受拉區(qū)，一側(cè)錨栓受拉。（2）底板全截面受壓，所有錨栓均不產(chǎn)生拉力時(shí)：當(dāng)三臨界1時(shí)，底板全截面受壓，錨栓均不產(chǎn)生拉力。（3）底板出現(xiàn)受拉區(qū)，但分布較小，所有錨栓均不產(chǎn)生拉力時(shí)：底板出現(xiàn)受拉區(qū)，但所有錨栓均不產(chǎn)生拉力。當(dāng)臨界臨界2時(shí)，節(jié)點(diǎn)驗(yàn)算：底板下的混凝土最大受壓應(yīng)力：受拉側(cè)錨栓的總有效面積： 水平抗剪承載力 當(dāng)48時(shí)，不需設(shè)置抗剪件即滿足抗剪要求；當(dāng)匕 ME掰Ml稽慟椎備臺(tái)Iff . OftL .Ma.j;1r.VMM1圖i匕廠_ -Jiita.Tww領(lǐng)WW -wiwuwir-1勒wYTn-一卜

15、”:11 叫二，二二三TWMPWFW；如0媯kwwrwrwv?W3沿i! 一PWWWVWTWS哀陋翟 件:w-i .，”一冷田意I 3 ,iw3.J二g情i 終S相J 而后1 用國(guó)4J1HH, gfMtf*M M 13丹中 meMaMfcrd 產(chǎn)MW ri r e rii r euul_ j 4-r inm w ir r，y _ ： iSb 二.上 4 *MAA.A.A_AAA：i二.A.A-AAA&A.A.IfEE*saawwwwaww(4TC A-AAA-A-A-AAli fa h d !制內(nèi):內(nèi)丁蕊一4為受拉側(cè)錨栓的總有效面積，根據(jù)總有效面積 4 ,可按鋼結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)手冊(cè)（第二版）第

16、九章表 9-75 （458頁(yè)）確定錨栓的直徑和數(shù)目（下表）：精品文檔精品文檔打左黜一部i 上例= 1 L_ysiir：|j au ：-SMt-As-I_1M h.器網(wǎng)上. 蝦;胃f31i WftIM ； W9 ： 浦即1心：-刈0w繇 3t*如j ,，鏢耨Hon ； 、湘一舞??；湎b ! iM :- * ，加:加j 癡以Fl-3嚼工造 ：必叮韁例i1S：jw3 7 u1;KWij 即E ，*!JjVBIW公螃塾電冰.事幺-巨田W j MW 照嫡: dLWLa 塞皿 .;明ut a匕Lha國(guó)口尊 iHirmlvriHi-in Ly14 j * _勰靄0 F * ?T1癡y惻 舞；晚 加 加 WM

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19、卅/)Eft尊理叫BC30505 CW ； C45 ：；C$565C?CCW：C$QE | 2毀 j 2552須3確3JS | 3.2S i 3.S53.45XS5in365 : 品物盤(pán)43禺。* 4；柱腳底板的厚度 %,應(yīng)同時(shí)符合下列公式的 要求，而且不應(yīng)小于柱較厚板件厚度，且不宜小于30mm。參數(shù)說(shuō)明：M為根據(jù)柱腳底板下的混凝土基礎(chǔ)反力和底板的支承條件，分別按懸臂板、三邊支承板、兩相鄰支承板、四邊支承板、周邊支承板、兩相對(duì)邊支承板計(jì)算得到的最大彎矩，其值可按以下要求確定：對(duì)懸臂板：Mx = cflg3計(jì)算區(qū)格內(nèi)底板下混凝土基礎(chǔ)的最大分布反力，按上文中三種情況下對(duì)應(yīng)計(jì)算可得;-底板的懸臂長(zhǎng)度。對(duì)三邊支承板和兩鄰邊支承板:精品文檔精品文檔vt計(jì)算區(qū)格內(nèi)底板下混凝土基礎(chǔ)的最大分布反力，按上文中三種情況下對(duì)應(yīng)計(jì)算可得;計(jì)算區(qū)格內(nèi)，板