钢结构铰接柱脚锚栓托座的设计-锅炉钢结构分会

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1、钢结构铰接柱脚锚栓托座的设计霍续林李祺午白海霞(太原锅炉集团有限公司，山西太原，dzcgjs@126.com)摘要：本文分析了铰接柱脚锚栓支承托座的设置条件，组成结构，并对相关规范及资料进行扩展列举出具体的锚栓支承托座设计方法，供工程技术人员在实践中参考。关键词：铰接柱脚；锚栓托座；连续梁DESIGNONANCHORBOLTBRACKETOFSWIVELCOLUMNFOOTINGOFSTEELSTRUCTURALHuoXulinLiQiwuBaiHaixia(TAIYUANBOILERCO.LTD,TaiyuanShanxi,d

2、zcgjs@126.com)ABSTRACTThispaperanalyzedthesettingconditionoftheanchorboltbracketofswivelcolmnfooting,gaveitscompositionandstructure,anditisalsoaextensionofrelatedspecificationsanddata.Throughtheanalysis,liststhespecificdesignmethodoftheanchorboltbracket,inordertousef

3、ortheengineeringandtechnicalpersonnelinpractice.KEYWORDSSWIVELCOLUMNFOOTING;ANCHORBOLTBRACKET;CONTINUOUSBEAM1引言钢结构柱脚与基础的连接方式有固接和铰接两种，能抵抗弯矩作用的柱脚称为刚接柱脚，相反不能抵抗弯矩作用的柱脚称为铰接柱脚（图1）。通常而言，如果锚栓在翼缘的外侧就是刚接，而且一般不少于四个；如果在翼缘内侧就是铰接，一般为两个或四个（图2）。a)铰接柱脚b)刚接柱脚图1柱脚受力形式示意a)铰接b)铰接c)刚接d)刚接

4、图2柱脚型式对地质情况较差的地区，柱脚应考虑铰接，保证传至基础的内力仅为轴力和剪力，不存在弯矩，有利于基础设计，可减少基础造价。铰接柱脚由柱底板、连接板、定位板、剪力板、抗剪键、锚固螺栓和锚栓支承托座等组成，其中的锚栓支承托座包括支承加劲肋、支承托座顶板和垫板。由于钢结构相关规范及设计手册对锚栓支承托座的设计提及甚少，有的仅提供粗略计算理论，以下对此做简单扩充，列举详细的计算方法。2锚栓托座的设计2.1锚栓托座的设置条件GB/T22395-2008《锅炉钢结构设计规范》第10.3.19条e）款：当柱有上拔力时应设置锚栓支承托座。

5、由于风、地震等水平荷载作用于柱脚即产生上拔力，按此判定需设置锚栓托座的柱脚很多，使结构设计变得复杂，故从工程实际考虑，此处的上拔力宜理解为净上拔力。净上拔力等于最大一种工况的上拔力减去0.75倍的永久荷载，即式(1)：(1)式中：Fs—净上拔力，NNs—柱脚支座反力中最大一种工况上拔力，NNy—柱脚支座反力中恒荷载垂直力，N2.2锚栓托座的设计由上述判别条件可知，当Fs为正值时，设置锚栓托座。锚栓托座中垫板规格按构造选取，厚度不宜小于10mm，此处不讨论，仅列出托座顶板和加劲肋的计算方法。2.2.1锚栓托座顶板的设计锚栓顶板的外

6、形尺寸，由设计人员考虑锚栓的中心距、锚栓孔与板的边距及钢架柱的外形尺寸按构造选取，厚度按GB/T22395-2008《锅炉钢结构设计规范》第10.3.19条e）款1）项所列，根据锚栓所受轴力和支承加劲肋的数量、位置，简化为简支梁或连续梁计算选取，且厚度不宜小于20mm。顶板承受的弯曲正应力按式(2)计算：(2)式中：M—较大方向弯矩，KN·mmW—该方向截面模量，mm3f—为抗弯强度设计值，MPa连续梁属静不定结构，受力比较复杂，通常根据支座两端转角相等的条件，运用弯矩分配法进行求解，增大了锚栓设计的难度，不适宜初学者进行设计。

7、此处列举等截面连续梁在集中荷载作用下的弯矩计算公式(3)、剪力计算公式(4)如下：(3)(4)式中：P—锚栓处静上拔力，KN对于两跨连续梁k的取值，可参见下表1：表1两跨连续梁k值受力图弯矩剪力M1M2MBQAQB左QB右QC0.1560.156-0.1880.3120.6880.6880.312对于三跨连续梁k的取值，可参见下表2：表2三跨连续梁k值受力图弯矩剪力M1M2MBMCQAQB左QB右QC左QC右QD0.1750.1-0.15-0.150.350.650.50.50.650.352.2.2加劲肋的设计加劲肋根据托座顶

8、板计算时所承受的支座反力，按悬臂构件计算选取高度和厚度，且高度一般不宜小于300mm，厚度不宜小于10mm。加劲肋厚度t按公式(5)确定：(5)式中：fce—为端面承压强度设计值，MPaB—近似的取为顶板宽度，mm加劲肋高度h按式(6)和式(7)计算取较大值：(