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1、外包式钢柱脚设计方法研究童根树郭立湘(浙江大学建筑工程学院杭州310027)(浙江杭萧钢构股份有限公司杭州310006)摘要:对外包式钢柱脚的设计方法进行分析研究,在分析其传力机理的基础上,指出由于栓钉的存在,钢柱必然传递一部分轴力给外包混凝土柱,利用组合柱理论对外包混凝土的压力进行计算,得到了简单的公式。通过算例发现:传递到外包混凝土的轴力是总轴力的20%~30%。根据混凝土外包钢柱脚的设计原则,对柱脚内弯矩和剪力的传递进行了分析,发现钢柱内的剪力和外包混凝土内的剪力是反向的,混凝土承担的剪力比柱子总剪力还要大。基于此参照日本建筑中心的资料,对外包式柱脚的抗剪设计强度提出了
2、设计计算公式。最后总结了一个完整的外包式柱脚的设计方法。关键词:外包式钢柱脚荷载传递抗剪强度组合柱ASTUDYONDESIGNMETHODOFENCASEDSTEELCOLUMNBASESTongGenshuGuoLixiang(ZhejiangUniversityHangzhou310027)(ZhejiangHangxiaoSteelStructureCo.,LtdHangzhou310006)Abstract:Atheoreticalstudyiscarriedoutonthecurrentdesignapproachofencasedsteelcolumnbases
3、.Theloadtransferwithinencasedbasesmustbeanalyzed.Becauseofthestuds,partoftheaxialloadistransferredfromsteeltoexteriorconcrete.Ananalyticalsolutionispresentedfortheaxialloadintheconcrete.Throughcalculatedexamplesitisfoundthattheaxialforceintheconcreteis20%~30%ofthetotalaxialforceofthecolumnatthebotto
4、mmostbase.Thedesignoftheencasedsteelcolumnbasesrequiresthebendingmomentbeingtransferredtoexteriorreinforcedconcretefullyatthebottom,Inthissituationitisfoundthattheshearforceinthecrosssectionofsteelisreversetotheexternalshearforceofthecolumn,thereforetheshearforcecarriedbytheexteriorconcreteisevengr
5、eaterthattheexternalshearforce.Accordingtothisphenomenon,anewdesignagainsttheshearforceisproposed.Finallyadetaileddesignprocedureisproposed.Keywords:encasedsteelcolumnbaseloadtransfershearstrengthcompositecolumn[1]计方法也是参考日本有关学者的。由文献[2]发现,其柱1概述脚抗剪承载力方法有很大的不同,相比起来,高层民用建筑外包式刚接柱脚是将钢柱用混凝土包起来形成的柱脚,钢
6、结构设计规程(JGJ99-98)(以下简称!规程∀)对柱脚的抗如图1所示。这种柱脚是20世纪80年代从日本引进,其设剪极限承载力过于乐观,因此有必要对其做进一步的研究。图1是中日两国有关书籍以及本文研究后得到的一个更加明确具体的构造要求。其中要说明的是:外包式柱脚的钢筋混凝土包脚高度、截面尺寸和箍筋配置(特别是顶部加强箍筋)对柱脚的内力传递和恢复力特性有重要的作用。因此应该使得包脚高度足够,混凝土的保护层也要足够。为了纵筋能可靠锚固,在顶部纵筋要做成弯钩状,下弯不得小于150mm。2外包式柱脚传力分析1)轴力的传递:!规程∀没有明确柱子的轴力是否全部由1-箍筋10@100;2-基础内箍筋延
7、续10@100;3-顶部加强箍筋(焊接封闭)312@50;4-栓钉;第一作者:童根树男1963年10月出生博士教授博士生导5-纵向主筋,顶部下弯150mm;6-钢柱底板底面宜师低于基础梁表面;7-基础地梁图1外包式柱脚构造E-mail:tonggs@ccea.zju.edu.cnFig.1Thestructureofanencasedsteelcolumnbase收稿日期:200
