铰接柱脚的设计[详细]

1、柱脚节点铰接柱脚、刚接柱脚 牛腿节点 摇摆柱与斜梁的连接构造,节点设计,第 9 讲 节点,国家级精品课程钢结构设计,第2章 轻型门式刚架结构设计,柱脚形式：,柱脚节点,国家级精品课程钢结构设计,节点设计,第2章 轻型门式刚架结构设计,第 9 讲 节点,平板式铰接柱脚,柱脚节点,国家级精品课程钢结构设计,节点设计,第2章 轻型门式刚架结构设计,第 9 讲 节点,平板式刚接柱脚,靴梁式刚接柱脚,靴梁,柱脚节点,国家级精品课程钢结构设计,节点设计,第2章 轻型门式刚架结构设计,第 9 讲 节点,（1）铰接柱脚的设计：,1）柱脚底板尺寸的确定,2）钢柱与柱脚底板的连接焊缝计算,3）柱脚锚栓的要求,4）

2、柱脚水平抗剪验算,柱脚节点,国家级精品课程钢结构设计,节点设计,第2章 轻型门式刚架结构设计,第 9 讲 节点,1）柱脚底板尺寸的确定：,（2-96）,c 折算应力； N 钢柱的轴心压力； L、B 分别为钢柱柱脚底板的长度和宽度； fc 钢柱柱脚底板下的混凝土轴心抗压强度设计值。, 铰接柱脚底板的长度和宽度应按下式确定，同时需要满足构造上的要求。,（1）铰接柱脚的设计：,柱脚节点,国家级精品课程钢结构设计,节点设计,第 9 讲 节点, 铰接柱脚底板的厚度t应按下式确定，且不宜小于20mm。,Mimax 根据柱脚底板下混凝土基础的反力和底板 的支承条件确定的最大弯矩； f 钢柱柱脚底板的钢材抗拉

3、（压）强度设计值。,钢柱柱脚底板上的最大弯矩通常是根据底板下混凝土基础的反力和底板的支承条件来确定的。,1）柱脚底板尺寸的确定：,（1）铰接柱脚的设计：,柱脚节点,国家级精品课程钢结构设计,节点设计,第2章 轻型门式刚架结构设计,第 9 讲 节点,2）钢柱与柱脚底板的连接焊缝计算：,当不考虑加劲肋等补强板件与底板连接焊缝的作用时，底板与柱下端的连接焊缝，可按以下三种情况确定。,（1）铰接柱脚的设计：,柱脚节点,国家级精品课程钢结构设计,节点设计,第2章 轻型门式刚架结构设计,第 9 讲 节点,当H形截面柱与底板采用周边角焊缝时，焊缝强度应按下列公式计算：,2）钢柱与柱脚底板的连接焊缝计算：,（

4、1）铰接柱脚的设计：,柱脚节点,国家级精品课程钢结构设计,节点设计,第2章 轻型门式刚架结构设计,（a）,（b）,（c）,N 钢柱的轴心压力； Aew 沿钢柱截面四周角焊缝总截面面积； V 钢柱水平剪力； Aeww 钢柱腹板处的角焊缝面积； fs 角焊缝的折算应力。,N,V,第 9 讲 节点,2）钢柱与柱脚底板的连接焊缝计算：,（1）铰接柱脚的设计：,柱脚节点,国家级精品课程钢结构设计,节点设计, H形截面柱翼缘采用完全融透的对接焊缝，腹板采用角焊缝连接时，焊缝强度按下列公式计算：,AF 单侧翼缘的截面面积。,第2章 轻型门式刚架结构设计,N,V,第 9 讲 节点,2）钢柱与柱脚底板的连接焊缝

5、计算：,（1）铰接柱脚的设计：,柱脚节点,国家级精品课程钢结构设计,节点设计,当H形截面柱与底板采用完全融透的坡口对接焊缝时，可以认为焊缝与柱截面是等强的，不必进行焊缝强度的验算。,第2章 轻型门式刚架结构设计,（a）,（b）,第 9 讲 节点,（1）铰接柱脚的设计：,柱脚节点,国家级精品课程钢结构设计,节点设计,3）柱脚锚栓的要求：,柱脚锚栓应采用Q235或Q345钢材制作。锚固长度不宜小于25d（d为锚栓直径),锚栓端部按规定设置弯钩或锚板。 铰接柱脚的锚栓主要起安装过程的固定作用，通常选用2个或4个，锚栓直径一般可在2442mm的范围内选用。 计算风荷载作用下柱脚锚栓的上拔力时，应计入柱

6、间支 撑的最大竖向分力，此时，不考虑活荷载(或雪荷载)、积灰荷载和附加荷载的影响，同时永久荷载的分项系数1.0。锚栓直径不宜小于24mm，且应采用双螺帽以防松动。,第2章 轻型门式刚架结构设计,第 9 讲 节点,（1）铰接柱脚的设计：,柱脚节点,国家级精品课程钢结构设计,节点设计,3）柱脚锚栓的要求：,柱脚锚栓应采用双螺母紧固，在钢柱安装校正完毕后，应将锚栓垫板与柱底板、螺母与锚栓垫板焊牢，焊脚尺寸不宜小于10mm。 当砼基础顶面平整度较差时，柱脚底板与基础混凝土之间应填充比基础混凝土强度等级高一级的细石混凝土或膨胀水泥砂浆找平，厚度不宜小于50mm。,第2章 轻型门式刚架结构设计,第 9 讲

7、 节点,d：锚栓直径 d0 ：= 1.5 d ；d 0 柱底板孔径 d1=d +（12） mm； d1垫板孔径,（1）铰接柱脚的设计：,柱脚节点,国家级精品课程钢结构设计,节点设计,3）柱脚锚栓的要求：,第2章 轻型门式刚架结构设计,第 9 讲 节点,4）柱脚水平抗剪验算：,铰接柱脚中，柱脚锚栓不宜用于承受柱脚底部的水平剪力，此水平剪力可由柱脚底板与混凝土基础间的摩擦力来抵抗。此时摩擦力Vfb应符合下式要求：,（1）铰接柱脚的设计：,柱脚节点,国家级精品课程钢结构设计,节点设计,第2章 轻型门式刚架结构设计,（2-101）,第 9 讲 节点,当不能满足公式（2-101）的要求时，可设置抗剪键抵

8、抗水平剪力，抗剪键可采用角钢、槽钢、工字钢等制作。,4）柱脚水平抗剪验算：,（1）铰接柱脚的设计：,柱脚节点,国家级精品课程钢结构设计,节点设计,第2章 轻型门式刚架结构设计,第 9 讲 节点,抗剪键（槽钢）,抗剪键（钢板）,（1）铰接柱脚的设计：,柱脚节点,节点设计,4）柱脚水平抗剪验算：,国家级精品课程钢结构设计,第2章 轻型门式刚架结构设计,第 9 讲 节点,（2）刚接柱脚的设计：,1）柱脚底板尺寸的确定,2）钢柱与柱脚底板的连接焊缝计算,3）柱脚锚栓的要求,4）柱脚水平抗剪验算,柱脚节点,节点设计,国家级精品课程钢结构设计,第2章 轻型门式刚架结构设计,第 9 讲 节点,（2）刚接柱脚

9、的设计：,柱脚节点,节点设计,国家级精品课程钢结构设计,第2章 轻型门式刚架结构设计,第 9 讲 节点,图2-76 底板尺寸图,1）柱脚底板尺寸的确定：,柱脚底板的长度L和宽度B,L=h+2l1+2l2 B=b+2b1+2b2,b1、l1 底板宽度和长度方向加劲肋或锚栓支承托座板 件的尺寸，可参考表2-10的数值确定； b2、l2 底板宽度和长度方向的边距，一般取1030mm,（2）刚接柱脚的设计：,柱脚节点,节点设计,国家级精品课程钢结构设计,第2章 轻型门式刚架结构设计,第 9 讲 节点,（2-103）,柱脚底板的宽度B和长度L还必须满足以下公式要求,1）柱脚底板尺寸的确定：,（2）刚接柱

10、脚的设计：,柱脚节点,节点设计,国家级精品课程钢结构设计,第2章 轻型门式刚架结构设计,底板下混凝土局部承压轴心抗压强度设计值提高系数，由混凝土规范确定。,底板受压区长度，由（2104）公式确定,第 9 讲 节点,柱脚底板的宽度B和长度L还必须满足以下公式要求,1）柱脚底板尺寸的确定：,（2）刚接柱脚的设计：,柱脚节点,节点设计,国家级精品课程钢结构设计,第2章 轻型门式刚架结构设计,第 9 讲 节点,1）柱脚底板尺寸的确定：,（2）刚接柱脚的设计：,柱脚节点,节点设计,国家级精品课程钢结构设计,刚接柱脚底板的厚度t应按上式计算确定，且不应小于钢柱较厚板件的厚度，也不宜小于30mm。,第2章

11、轻型门式刚架结构设计,第 9 讲 节点,柱脚节点,节点设计,国家级精品课程钢结构设计,第2章 轻型门式刚架结构设计,第 9 讲 节点,柱脚节点,节点设计,国家级精品课程钢结构设计,当H形截面柱翼缘与底板采用完全熔透的对接焊缝，腹板采用角焊缝时,焊缝强度应按下列公式计算：,a)对翼缘：,b)对腹板：,第2章 轻型门式刚架结构设计,第 9 讲 节点,柱脚节点,节点设计,国家级精品课程钢结构设计,当H形截面柱与底板采用完全融透的坡口对接焊缝时,可以认为焊缝与柱截面是等强的，不必进行焊缝强度的验算。,第2章 轻型门式刚架结构设计,第 9 讲 节点,柱脚锚栓应采用Q235或Q345钢材制作。锚固长度不宜

12、小于25d（d为锚栓直径),锚栓端部按规定设置弯钩或锚板。 刚接柱脚锚栓直径一般在3076mm的范围内选用，但不宜小于30mm。锚栓的数目在垂直于弯矩作用平面的每侧不应小于2个。 埋设锚栓时，一般宜采用锚栓固定支架，以保证锚栓位置的准确。,3）柱脚锚栓的要求：,（2）刚接柱脚的设计：,柱脚节点,节点设计,国家级精品课程钢结构设计,第2章 轻型门式刚架结构设计,第 9 讲 节点,（2）刚接柱脚的设计：,柱脚节点,节点设计,国家级精品课程钢结构设计,铰接柱脚中，柱脚锚栓不宜用于承受柱脚底部的水平剪力，此水平剪力可由柱脚底板与混凝土基础间的摩擦力来抵抗。此时摩擦力Vfb应符合下式要求：,（2-109）,4）柱脚水平抗剪验算：,sc 摩擦系数，一般取为0.4； N、V 柱脚处的轴力和剪力； Ta 受拉侧锚栓的总拉力，按公式（2-106）计算。,第 9 讲 节点,（2）刚接柱脚的设计：,柱脚节点,节点设计,国家级精品课程钢结构设计,4）柱脚水平抗剪验算：,当不能满足公式（2-109）的要求时，可设置抗剪键抵抗水平剪力，抗剪键可采用角钢、槽钢、工字钢等制作。,第2章 轻型门式刚架结构设计,第 9 讲 节点,（1）牛腿11截面的强度验算：正应力、剪应力、折算应力,柱腹板加劲肋,垫板,牛腿设计,节点设计,国家级精品课程钢结构设计,垫板,P e,牛腿的上、下翼缘与柱宜采用完全焊透的对