柱腳錨栓計(jì)算

Annex2:FormofSubmissionforJCPLBestPractice徐麗惠(Submityourcontribution(Annex2formandsoftcopyoftheproposal)viaemailtokmd@)徐麗惠Author倡)/作者：徐麗惠Originator:Dept/部門(mén)：設(shè)計(jì)部TitleofSubmission/題目:鋼結(jié)構(gòu)柱腳錨栓計(jì)算方法A.TypesofSubmission/類型：(/Pleasetick1ofthesubmissiontype/請(qǐng)選擇其中一項(xiàng))B.Category/專業(yè)分目:(/Cantickmorethan1field/可多選)口ResearchPapers/研究報(bào)告口DesignResources&Details/設(shè)計(jì)資源及細(xì)節(jié)/Procedures/過(guò)程V口Forms&templates/表格及樣本口Others/其它ByDiscipline:Architectural 口QuantitySurveying/aaiciiiieciuiai k?,一 VCivil 口Masterplanning:Structural 口Others: , ^^:Mechanical Management口ElectricalByProjectPhases:口Business 口AuthoritySubmission口Development口Construction口Design &口PostConstructionDocumentation口OthersSynopsis/摘要:關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)柱腳錨栓的計(jì)算方法Keywords/關(guān)鍵詞：柱腳 錨栓計(jì)算方法Contents/內(nèi)容：見(jiàn)附件F.DateofSubmission/上交日期： G.SignatureofOriginator/作者簽名:8/10/2003鋼結(jié)構(gòu)柱腳錨栓計(jì)算方法設(shè)計(jì)部結(jié)構(gòu)工程師徐麗惠裕廊國(guó)際顧問(wèn)（蘇州）有限公司蘇州工業(yè)園區(qū)215021關(guān)鍵詞：柱腳錨栓計(jì)算方法一、前言鋼結(jié)構(gòu)柱腳錨栓的計(jì)算方法在我國(guó)1974年的《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（TJ17-74）第78條中有明確規(guī)定，但在修訂后的《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ17-88）中，取消了這一條，為什么呢？我認(rèn)為有兩個(gè)原因：（一），考慮到這是一個(gè)普通的力學(xué)計(jì)算問(wèn)題，不必在規(guī)范中作出明確的規(guī)定；（二），對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)柱腳錨栓計(jì)算方法較多，拘于一種計(jì)算顯然不合適。錨栓的計(jì)算是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中經(jīng)常遇到的問(wèn)題，同樣也是十分重要的問(wèn)題，有些設(shè)計(jì)者甚至把它當(dāng)作是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最重要的問(wèn)題之一，因此，科學(xué)、合理地計(jì)算錨栓是十分必要的，本文從此觀點(diǎn)出發(fā)，針對(duì)曾在設(shè)計(jì)過(guò)的工程應(yīng)用實(shí)例中，列舉出工程中較常用的幾種錨栓計(jì)算方法，供設(shè)計(jì)人員今后鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)參考。 'I -4—、-1-一、計(jì)算方法工程實(shí)例：以下內(nèi)力用于柱腳錨栓的計(jì)算：N=530.0KN M=335.0KN*m e=M/N=0.632m鋼筋混凝土基礎(chǔ)采用C20，其軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fc=10N/mm2彈性模量Ec=25.5x103N/mm2，不計(jì)局部受壓時(shí)混凝土強(qiáng)度的提高。錨栓抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fta=140N/mm2, ，鋼材彈性模量：E=206x103N/mm2柱腳底板尺寸：寬度b=460mm長(zhǎng)度d=800mm

方法一：彎矩平衡法柱腳為剛性柱腳，底板與混凝土基礎(chǔ)頂間的應(yīng)力分布為線性分布，見(jiàn)圖1.1—1■1。m=N/bd+6M/bd2=530x103/460x800+6x335x106/460x8002=1.44+6.83=8.27N/mm2。mi「N/bd-6M/bd2=530x103/460x800-6x335x106/460x8002=1.44-6.83=-5.39N/mm2受壓區(qū)長(zhǎng)度E。ma/。ma"。mij 1'=800x8.27/(8.27+5.39)=484.33mm由￡Mc=0得錨栓拉力T:T(d0-x/3)+N(d/2-x/3)=M式中：d=d-c錨栓中心線到受壓區(qū)底板邊的最大距離。T=M-N(d/2-x/3)/(d0-x/3) (1.2)=[335x106-530x103(800/2-484.33/3)]/(700-484.33/3)=387.26x103N=387.36KN每邊設(shè)有兩個(gè)錨栓，每個(gè)錨栓所需的有效面積為：A=T/2七=387.2x103/2x140=1387.07mm2選用2M48,每個(gè)M48錨栓的有效面1473.00mm2>1387.07mm2,滿足要求。本方法中，由于受壓長(zhǎng)度x以由1.1式給出，因而只需求解錨栓拉力T一個(gè)未知量，但是平面平行力系的靜力平衡條件應(yīng)有兩個(gè)，此方法只滿足了一個(gè)平衡條件SMc=0，而不滿足另一個(gè)平衡條件NY=0，即：C豐N+TC=1/2x。mbx=1/2x8.27x460x484.33=921.24KNN+T=530+387.26=917.26KN乏C=921.24KN因此，修訂后的《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GBJ17-88)中，取消了該條，認(rèn)為應(yīng)由設(shè)計(jì)者自行判斷。本方法的優(yōu)點(diǎn)：1.單一未知數(shù)，求解簡(jiǎn)單。結(jié)果偏于安全。3.我國(guó)1974年的《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(TJ17-74)曾把1.2式列入，因此，應(yīng)用較為廣泛。本方法的缺點(diǎn)：1.不符合平面平行力系的兩個(gè)靜力平衡條件。結(jié)果偏大，對(duì)于錨栓直徑較大者略顯不合理。方法二：力與彎矩平衡法此法把受壓區(qū)長(zhǎng)度x和錨栓拉力T當(dāng)作兩個(gè)未知量，而使底板下的。max=fc,計(jì)算簡(jiǎn)圖仍采用圖1.1-1,由平面平行力系的兩個(gè)平衡條件求得：￡Y=0 C=N+T=1/2xfcbx (2.1)530x103+T=1/2x10x460x￡Mt=0 1/2xfbx(d0-x/3)=M+N(d/2-c) (2.2)1/2x10x460x(700-x/3)=335x106+530x103(800/2-100)由2.2式求得x:x=371.74mm將x代入2.1式中得：T=1/2x10x460x371.74-530x103=325.0KN每邊設(shè)有兩個(gè)錨栓，每個(gè)錨栓所需的有效面積為：Ae=T/2fta=325.00x103/2x140=1160.71mm2選用2M45,每個(gè)M45錨栓的有效面積為1306.00mm2>1160.71mm2,滿足要求。本方法的優(yōu)點(diǎn)：1.解一個(gè)聯(lián)立方程，求解簡(jiǎn)單。由兩個(gè)靜力平衡條件求得，結(jié)果合理。多為美國(guó)等國(guó)采用，因此有著較廣的認(rèn)可度。本方法的缺點(diǎn)：對(duì)于錨栓直徑較大者仍不盡合理。方法三：引進(jìn)平面應(yīng)變假定，符合兩個(gè)靜力平衡條件。假設(shè)°max,x,T三個(gè)未知量，這種方法來(lái)源于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的彈性設(shè)計(jì)，把錨栓當(dāng)作鋼筋。計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖3.1-1。由平面應(yīng)變關(guān)系得知：8/8=(d-c-x)/x=(d0-x)/x而□=E8,□=E8因此有：。/。=E/E(d0-x)/x=m(d0-x)/x (3.1)式中：m=E/Ec 鋼材與混凝土彈性模量之比；d0=d-c 錨栓中心線到受壓區(qū)底板邊的最大距離。SY=0C=N+T=1/2。bx (3.2)￡Mt=0 1/2。bx(d°-x/3)=M+N(d/2-c) (3.3)由3.2式和3.3式消去。c得：T(d0-x/3)=M-N(d/2-x/3)T=[M-N(d/2-x/3)]/(d0-x/3) (3.4)令：x=ad°, 。=fa由3.2式和3.3式消去。c得：a2(3-a)/(1-a)=6m[M+N(d/2-c)J/bdj。=B即：a2(3-a)/(1-a)=6m[M+N(d/2-c):/bd02f^a=B (3.5)對(duì)本例：m=E/E=206X103/25.5X103=8.08B=6m[M+N(d/2-c)]/bd02fta=6X8.08[335X103+530(800/2-100)]X103/460X7002X140=0.759將B代入3.5式中，求得a：a=0.413因此：x=ad0=0.413X700=289.10mm將x代入3.4式中，求得錨栓拉力T:T=[M-N(d/2-x/3)]/(d0-x/3)=[335X103-530(800/2-289.10/3)](700-289.10/3)=288.33KN每邊設(shè)有兩個(gè)錨栓，每個(gè)錨栓所需的有效面積為：Ae=T/2七=288.33X103/2X1401029.75mm2選用2M42,每個(gè)M42錨栓的有效面積為1121.00mm2>1029.75mm2,滿足要求。本方法也是羅邦富等人編著的《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)》第235頁(yè)要求的，當(dāng)錨栓直徑d>60mm時(shí)，考慮錨栓與混凝土的彈性性質(zhì)的計(jì)算方法。本方法的優(yōu)點(diǎn)：1.從力學(xué)上講，本方法前兩種方法更為合理。本方法求得錨栓的有效面積最小。本方法用于錨栓直徑較大者更盡合理。在羅邦富等