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埋入式型钢混凝土柱脚计算.pdf
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1、2 0 0 6 年 3 月 第 3卷 第 1 期 深圳土木与建筑 V O L 3 N o 1 M A R 2 0 0 6 埋入式型钢混凝土柱脚计算 水 刘 维 亚 ( 深圳 华森 建筑 与工 程设 计顾 问有 限 公司 ) 【 摘要】 : 在型钢混凝土结构设计 中,往往按照有关规程将型钢埋入混凝土 内三倍型钢 高度,当基础 ( 基础 梁或承台 )没有足够高度埋置型钢时,应如何设计和计算则是广大设计人 员关心的问题。本文 根据型钢混凝土柱脚的力学特点及传力机制,着重介绍了埋入式柱脚的若干计算要点,如柱脚埋置 深度的计算、柱底内力的计算及其相关验算等,这些计算是型钢混凝土组合结构设计的重要组成部
2、分 。 【 关键词】 : 型钢混凝土柱脚埋入式柱脚埋置深度柱底内力混凝土强度验算 1概述 在进行型钢混凝土结构设计时,柱脚的设计是 该设计重要部分。型钢混凝土柱的柱脚分为非埋入式 柱脚和埋入式柱脚 。采用地脚螺栓将钢板锚固在基础 或基础梁顶,称为非埋入式柱脚 ( 如图1 所示) 。将柱 型钢伸入基础内部,称为埋入式柱脚 ( 如图2所示 ) 。 两种柱脚的选择要根据柱下结构情况或基础形式、柱 底 内力大小、抗震设防标准等因素确定。震害调查结 果表明,非埋入式柱脚,特别是在地面以上的非埋入 式柱脚易产生破坏 。所以,对有抗震设防的结构,宜 优先采用埋入式柱脚;以下将主要讨论埋入式柱脚的 力学特性及
3、其计算。 1 jt : l 产r 一1 P I l 图 1非埋入式柱脚 J L 一 r 图 2 埋入式柱脚 刘维亚, 男, 深圳华森建筑与工程设讦顽丽限公司, 总工 地址 : 深圳市南 山区滨海之窗办 公楼 六层 邮编 : 5 1 8 0 4 6 本文获深圳市科学技术协会 2 0 0 5年年会优秀奖论文 3 0 2埋入式柱脚的力学特性和传力机制 2 1力学特性 对于埋入式柱脚 , 由于型钢侧面与混凝土之间存 在支承反力,如果埋深足够,就能充分发挥型钢的抗 弯能力,可以认为柱脚的受弯承载力与型钢混凝土柱 相同。图 3 为边柱柱脚 的滞回曲线 。从图中可知 ,埋 入式柱脚的具有较高的承载力和耗能能
4、力 。 2 2传力机制 对于埋入式柱脚除基础底板和地脚螺栓的抗弯作 用外,可考虑由型钢外面混凝土的支承压力参与抗弯 作用,因此埋入部分的外包混凝土必须达到一定的厚 度。当柱型钢埋深较大时,柱剪力将转化为对型钢侧 面混凝土的压力几乎不可能传至柱脚底板 的位置。当 柱脚埋深较浅,单靠支承反力不能平衡剪力和弯矩 时,应在确定其受弯承载力的同时验算其受剪承载 力 。 尸( t ) V 2 0 4 o I 5 0 : 一2 0 图3 埋入式型钢混凝土边柱柱脚的滞回曲线 维普资讯 http:/ 2 0 0 6 年 3月 第 3卷 第 1 期 深圳土木与建筑 V O L 3 N o 1 M A R 2 0
5、0 6 3埋入式柱脚的计算要点 3 1柱脚的埋置深度的确定 埋入式柱脚的受弯承载力主要靠型钢侧面的局部 压力 。从此可求得 柱脚埋置深 度 : 式中:b 埋入式柱脚有效宽度 ;由型钢 的形式 及其承压方 向确 定,一般按表 1的规定采用。 型钢柱埋入部分的有效宽度 b 。 表 1 型 钢 截 面 册 I 4 中 形 式 及 承 lI 压 方 向 b 。 f +2 ,; 2 f +2 , 3 f + , t 一一 腹板厚度 ; , 腹板外表面至腹板弧端距离 ; h 一一柱脚埋 入深度 ; 一一 型钢的弯矩 ( 。 = ) , 为 对 X轴 的净截面塑性抵抗矩; 7 c 混凝土轴心抗压强度设计值
6、, 局部受压计算底面积,按 G B 5 0 0 1 0 - 2 0 0 2 第 7 8 2条确定。 , 一一 混凝土局部受压面积 。 型钢混凝土柱脚型钢 ( 型钢芯柱) 在基础项 , 2 M 面处所承受的剪力设计值 , 。 ( H 为底 层柱 净高 ) 当型钢埋入深度大于或等于 时 ,柱脚的设计 可不必进行特别的验算 ,此时基础底板和地脚螺栓 可根据构造和施工要求设置 。当型钢埋入深度小于 厅 时,根据柱脚型钢 的埋深 ,分别进行 如下计 算 。 3 2 型钢混凝土柱底内力计算 按照前述柱脚传力机制,柱脚型钢受剪时,其 埋入基础部分 的侧面承压高度可按下列公式计算 : f , j = L b
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