浅谈外包式刚接柱脚的设计要点.pdf

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1、2013年第5期·49·第39卷总第175期SichuanBuildingMaterials2013年10月DOI:10.3969/j.issn.1672-4011.2013.05.025浅谈外包式刚接柱脚的设计要点徐松波,董天舒(合肥水泥研究设计院,安徽合肥230051)摘要:柱脚是连接上部主体结构与基础的重要节点,度较小,而栓钉是一种柔性抗剪连接件,钢-混凝土的界是决定其承载力的主要因素,在结构中起着承上启下的重面将产生滑移,传递到混凝土的压力将变小,一般为20%要作用。他能有效地固定柱身并将柱

2、下端的轴力、弯矩和~30%,但同时受钢截面轴压承载力和混凝土截面轴压承剪力有效传递给基础,使上部结构与基础共同工作。本文载力之比的限制。着重讨论常用于窑尾框架的外包式刚接柱脚的设计要点,提供给设计参考。反弯点关键词:外包式;钢柱脚;传力分析;设计要点N钢柱承受的轴力中图分类号:TU375．3文献标志码:B文章编号:1672-4011(2013)05-0049-02Hr0前言h外包混凝土柱承受的轴力外包式刚接柱脚是将钢柱用混凝土包裹形成的柱脚,如图1所示。这种柱脚是20世纪80年代从日本引进,其柱脚抗剪承载力方式

3、有很大的不同。图1是外包式钢柱脚ab的主要构造,其中要说明的是:外包式柱脚的钢筋混凝土QN包脚高度、截面尺寸和箍筋配置(特别是顶部加强箍筋)对Q+Q+M/h柱脚的内力传递和恢复力特性有重要的作用。因此应该使反弯点1r得包脚高度足够,混凝土的保护层也要足够满足纵筋的可靠外包混凝土柱M1锚固,在顶部纵筋要做成弯钩状,下弯不得小于150mm。钢柱承受承受的弯矩+的弯矩-M1/hr≥1803M钢柱剪力外包混凝土剪力150cd145a.外包柱脚;b.轴力传递;c.弯矩传递;d.剪力分布。26注:M1=Q(H-hr)图2外

4、包式柱脚中力的传递71．2弯矩的传递弯矩的传递与轴力的传递完全不同,因为弯矩正比于抗弯刚度、外包混凝土处在截面的外围,对抗弯相对更有1.箍筋ϕ10@100;2.基础内箍筋延续ϕ10@100;3.顶部加强箍利。假设外包混凝土与内部的钢截面侧移相同,即外包混筋(焊接封闭)3ϕ12@50;4.栓钉;5.纵向主筋,顶部下弯凝土和钢柱在侧向弯曲时具有相同的弯曲曲率。此时,即150mm;6.钢柱底板底面宜低于基础梁表面;7.基础地梁。使两者界面上没有栓钉,两者的弯矩也要按照各自的抗弯图1外包式柱脚构造刚度进行分配;而这里混

5、凝土和钢柱子的形心处在相同的1外包式钢柱脚的传力介绍位置,保证了钢柱和混凝土之间没有栓钉时的抗弯刚度与两者完全组合时的抗弯刚度是完全相同的(前提是假定混1．1轴力的传递凝土弹性不开裂)。[1]假设外包混凝土传递竖向力同时在弯矩作用下不开裂,JGJ99-98《高层民用建筑钢结构设计规程》中没有明确柱子的轴力是否全部由柱底板传递到下部的混凝土基以截面H500×500×20/30为例,其截面抗弯刚度为142础上,有些书籍要求全部通过柱底板传递[2]。但由于布置3．7053×10N·mm,而外包混凝土截面的抗弯刚度为1

6、520．85EI=1．11653×10N·mm,两者占总抗弯刚度的比了栓钉,在向下的钢柱轴力作用下必然会有一部分轴力传cc递到混凝土上,因此钢柱轴力向下逐渐变小,而混凝土内例分别为25%和75%。因此在柱脚底部,即使钢柱子埋入基础,柱脚的弯矩也大部分由外包混凝土承受,所以近似轴力逐渐变大,如图2所示。认为弯矩100%由混凝土承受,近似认为钢柱在柱底近似于传递到外包混凝土内的轴力的上限是按照钢截面和外铰接;外包混凝土的顶面,其承担的弯矩为0,因此可以画包混凝土截面的轴压刚度进行分配的。由于外包混凝土高出弯矩图如图

7、2c所示(图中的弯矩变化仅为示意)。作者简介:徐松波(1981-),男,江苏盐都人,本科,工程师,主要工作1．3剪力的分布方向:工业建筑结构。柱子承受的总剪力是Q,按照常理,钢柱承担一部分、·50·2013年第5期2013年10月SichuanBuildingMaterials第39卷总第175期外包混凝土柱子承担一部分;但从图2d所示的剪力图可以每个面承担1/4。如果式(1)不能满足,则应继续加密栓看出:外包混凝土承担的剪力要比钢柱承担的剪力还要大。钉,不能再加密的情况下要增加外包混凝土的高度。因

8、为剪力是弯矩的导数,其值沿高度的平均值为:5)外包式柱脚的设计要求。在钢柱柱底,柱脚弯矩要Qc=M/h全部传递到混凝土柱子部分,由于是对称配筋,因此可以r式中,M为柱脚弯矩;h为从上部第1支箍筋起算到钢按照式(2)计算配筋量:r柱底板底面的距离。M=0．9Asfyh0(2)这里钢柱被外包部分,由于弯矩在减小,因此钢柱承式中,As是一边的配筋面积;h0是受拉钢筋的中心到混担的剪力是反向的