钢结构钢柱脚锚栓的设计方法ppt课件.ppt

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1、钢结构设计方法——钢柱脚锚栓的设计方法1主要内容7.1锚栓的类型7.2国内外对锚栓研究的概况7.3锚栓抗剪的计算方法7.4锚栓抗拉和抗剪计算方法7.5单个螺栓承载力总结7.6锚栓内力计算7.7基于极限状态的柱脚设计方法7.8外包式柱脚设计7.9埋入式钢柱脚的传力分析与设计27.1锚栓的类型锚栓分为：钻孔锚栓和灌注锚栓。本章主要介绍灌注锚栓。根据埋入端形状的不同分为：L形、J形、带钉头以及带锚板四种。L形及J形锚栓是依靠粘结锚固的锚栓，但L形锚栓可能从混凝土中拔出，产生不稳固的破坏模式。J形锚栓的弯钩是构造要求。带端承板的锚栓是承压型锚栓，但是端承板越大，端承板底面高度处基础混凝土有效抗拉

2、截面越小。这种锚栓在我国得到广泛应用。37.1锚栓的类型欧美国家主张避免在锚栓端头上设置金属板来提高抗拔出强度。原因：（1）端头钢板所起的作用仅仅是从锚栓中心线向外延展被拔出的圆锥体，这对增强锚栓抗拉承载力所起的作用与增加埋深是一样的；（2）后者的制作成本更低。47.1锚栓的类型英国广泛采用基础上带预留孔的灌注锚栓。锚栓直径较小（≤Φ36）的情况：如下图（a）锚栓直径较小（≤Φ36）的情况：如下图（b）57.2国内外对锚栓研究的概况国内研究情况（1）李德滋静力性能目前的柱脚设计方法以文献[1]（李德滋.钢柱柱脚锚栓的应力分析和设计）为基础。（2）于安麟抗震性能文献[6-8]是在柱脚滞回曲

3、线试验研究基础上提出了确定整个柱脚节点抗弯和抗剪承载力的方法。67.2国内外对锚栓研究的概况国外研究情况国外更加关注单个锚栓的承载力，破坏方式等，对第二方面的研究却很少。美国ACI349-85《核能结构规范》附录B对锚栓的计算和设置有详细的要求，还专门编制了锚栓的设计导则。77.2.1锚栓仅受拉力情况1.锚栓杆达到抗拉承载力极限。（希望的破坏形式）锚栓拉断承载力为：为锚栓有效抗拉面积，为锚栓的屈服强度。2.基础混凝土与锚杆的粘结破坏。取粘结应力与混凝土抗拉强度相同，为锚栓杆直径，为埋入深度。由于粘结强度低，为防止粘结破坏，要求采用较大的埋入深度。87.2.1锚栓仅受拉力情况3.圆锥形混凝

4、土达到抗拉承载极限。单个锚栓：采用水平投影面进行计算，混凝土抗拉力计算简化为,为锚栓钉头直径锚栓群：考虑各锚栓破坏锥体相互重叠的情况。，为从属于该锚栓的锥体水平投影面积。97.2.1锚栓仅受拉力情况由和可以确定锥体破坏决定的埋入长度，有两者确定的埋入长度比较见下表7-1。107.2.2锚栓仅受剪力情况剪力由锚栓通过承压传给周围混凝土，剪力使锚栓受弯，锚栓弯曲使混凝土压碎。试验表明，若不存在底板，高度约为螺栓直径1/4的楔形混凝土块能自由形成并完全破碎，此时锚栓节点的抗剪刚度急剧减小。上部无约束的楔体在受力作用下，将向上翻转。117.2.2锚栓仅受剪力情况当距离增大时，锚栓弯曲变形很明显，

5、抗剪刚度减小。这种节点的一个例子是当底板与基础混凝土之间有一层较弱的灰浆层隔开或高位锚栓，灰浆的存在使得在剪力作用下锚栓能较自由地弯曲变形。当锚栓在剪力作用下向一侧倾斜时，锚栓中形成斜拉力，锚栓依靠混凝土的锚固作用来抗剪。127.2.2锚栓仅受剪力情况若锚栓群组通过一块底板承受剪力，且底板埋置在混凝土中(如右图c)，荷载将以更加有效的方式传递开，因此此时底板下的混凝土受到更大的约束，而且底板边缘混凝土通过承压形成抗剪能力。137.2.3锚栓既受拉力又受剪力的情况受拉侧的锚栓屈服，柱脚在有或没有微小滑移的情况下，刚体转动不断发展。基础外伸边缘尺寸过小，致使在底板压力作用下的混凝土基础边缘外

6、被压裂（劈裂）。混凝土抗压强度不足，在压力作用下基础发生局部承压破坏。锚栓端部的锚固力不足，整个锚栓呈锥体拔出。锚栓粘结力不足被拔出。基础混凝土抗剪强度不足，使锚栓周围的混凝土沿45°斜线剪坏。锚栓受剪弯曲时，与锚栓接触的混凝土产生永久变形而破坏。147.3锚栓既受拉力又受剪力的情况1.于安麟等建议的方法式中，为修正系数，低位锚栓可以取0.65，高位锚栓可以取0.4。为参与抗剪的锚栓总数。2.李德滋等建议的方法式中，，为锚栓数量。157.3锚栓既受拉力又受剪力的情况3.国外研究结论a.(配合抗力分项系数1.111使用)式中，为锚栓毛截面面积，为锚栓抗拉极限强度。b.(配合抗力分项系数1.

7、5使用)式中，为锚栓直径，为圆柱体混凝土抗压强度。锚栓的抗剪承载能力取上面两个中的较小值。167.3锚栓既受拉力又受剪力的情况4.混凝土结构设计规范（GB50010-2002）预埋件设计方法其中，时取0.7，为锚栓直径。该式主要是对锚栓直径小于等于25的情况，且只适用于埋板顶面与基础混凝土面平齐的情况。177.3锚栓既受拉力又受剪力的情况5.英国的方法英国对柱底板上孔径的要求是：当时当时6.美国核工业结构预埋件设计规定（ACI349