k8凯发(中国)天生赢家·一触即发

 
主页 > 新闻中心 > 行业资讯

凯发K8一触即发门禁系统图标插入式端承式柱脚构造【钢结构原理】712柱脚设计

来源:网络 |最近更新: 2024-03-25

  柱脚的功能是将柱子的内力可靠地传递给基础,并和基础有牢固的连接。柱脚构造应该尽可能符合结构的计算简图。在整个柱中柱脚是比较费钢材也比较费工的部分,设计时应力求简明。

  柱脚的具体构造取决于柱的截面形式及柱与基础的连接方式。柱与基础的连接方式有刚接和铰接两种。刚接柱脚与混凝土基础的连接方式有支承式(也称外露式)、埋入式(也称插入式,图7-118a)、外包式(图7-118b)三种。铰接柱脚均为支承式。

  埋入式柱脚插入钢筋混凝土基础的杯口中,然后用细石混凝土填实,通过柱身与混凝土之间的接触传力。当柱在荷载组合下出现拉力时,可采用预埋锚栓或柱翼缘设置焊钉等办法(图7-118a)。外包式基础的传力方式与埋入式相似,因外包混凝土层较薄,需配筋加强。埋入式和外包式柱脚的计算可参照钢筋混凝土结构的有关规定,本节重点介绍支承式柱脚的构造及计算。

  轴心受压柱的柱脚可以是铰接柱脚,如图7-119(a)、(b)和(c)所示,也可以是刚接柱脚,如图7-119(d)所示。

  图7-119(a)是一种轴承式铰接柱脚,柱可以围绕着枢轴自由转动,其构造很符合铰接连接的计算简图。但是,这种柱脚的制造和安装都很费工,也很费钢材,只有少数大跨度结构因要求压力的作用点不允许有较大变动时才采用。图7-119(b)、(c)都是平板式铰接柱脚。图7-119(b)是一种最简单的柱脚构造,在柱的端部只焊了一块不太厚的钢板,这块板通常称为底板,用于分布柱的压力。由于柱身压力要先经过焊缝后才由底板到达基础。如果压力太大,焊缝势必很厚以至超过构造限制的焊缝高度,而且基础的压力也很不均匀,直接影响基础的承载能力,所以这种柱脚只适用于压力较小的轻型柱。对于负荷很大的柱,可将柱端铣平后直接置于底板上,此时仍应设置角焊缝,可按传递部分轴力计算角焊缝。这种构造方式虽然很简单,但是柱端的加工要在大型铣床上完成,实际上很难实现,而且还要采用很厚的底板,因此目前很少采用。

  最常采用的铰接柱脚是由靴梁和底板组成的柱脚,如图7-119(c)所示。柱身的压力通过与靴梁连接的竖向焊缝先传给靴梁,这样柱的压力就可向两侧分布开来,然后再通过与底板连接的水平焊缝经底板达到基础。当底板的平面尺寸较大时,为了提高底板的抗弯能力,可以在靴梁之间设置隔板。柱脚通过埋设在基础里的锚栓来固定。按照构造要求采用2~4个直径为20~25mm的锚栓。为了便于安装,底板上的锚栓孔径取锚栓直径的1.5~2倍,套在锚栓上的零件板是在柱脚安装定位以后焊上的。图7-119(d)是附加槽钢后使锚栓处于高位张紧的刚性柱脚,k8凯发为了加强槽钢翼缘的抗弯能力,在它的下面焊以肋板。柱脚锚栓分布在底板的四周以便使柱脚不能转动。

  长期以来图7-119(b)、(c)的构造都按铰接柱脚对待,只有图7-119(d)才被认为是刚接柱脚。但是近年来的试验研究表明,即使是图7-119(b)的平板柱脚,对柱身也有一定转动约束,在计算柱稳定承载力时可加以考虑。

  底板的平面尺寸取决于基础材料的抗压能力。计算时认为柱脚压力在底板和基础之间是均匀分布的。需要的底板面积是

  对于有靴梁的柱脚,如图7-120所示,底板的宽度B是由柱子截面的宽度或高度b、靴梁板的厚度t和底板的悬伸部分c组成的。这样B=b+2t+2c(7-87)

  根据柱脚的构造形式,可以取得B与L大致相同,也可以取L比B大得较多,但是不允许L大于B的两倍,因为过分狭长的柱脚会使底板下面的压力分布很不均匀而且可能需要设置较多隔板。底板所承受的均布压力q=N/(B×L-Ao)。

  底板的厚度由板的抗弯强度决定。可以将底板看作是一块支承在靴梁、隔板和柱身上的平板,它承受从下面传来的基础的均匀反力。底板划分为几个部分,有四边支承部分,如图7-120中的柱截面范围内的板,或者在柱身与隔板之间的部分;有三边支承部分,如图中隔板至底板自由边之间的部分;还有悬臂部分。这几部分板承受的弯矩可能很不相同,要先分别计算,然后通过比较取其中的最大弯矩来确定底板厚度。

  四边支承的板为双向弯曲板,在板中央短边方向的弯矩比长边方向的为大,取宽度为lcm的板条作为计算单元,其弯矩为

  设计要注意到底板的尺寸,靴梁和隔板的布置应尽可能地使M1、M3和M4大致接近,相差不要太悬殊,以免底板过厚。底板的厚度一般为20~40mm,最薄也不宜小于14mm,以保证底板有足够刚度,如果底板太薄,下面的基础反力分布可能很不均匀。

  如遇到两邻边支承、另两边自由的底板,也可按式(7-89)计算其弯矩凯发K8一触即发。此时a1取对角线则为支承边交点至对角线)靴梁的计算

  靴梁板的厚度宜与被连接的柱子翼缘厚度大致相同。靴梁的高度由连接柱所需要的焊缝长度决定。但是每条焊缝的长度不应超过角焊缝焊脚尺寸hf的60倍,而hf也不应大于被连接的较薄板厚的1.2倍。

  为了支承底板,隔板应具有一定刚度,为此其厚度不应小于隔板长度的1/50,但可比靴梁板的厚度略小。隔板的高度取决于连接焊缝要求,k8凯发其所传之力可偏于安全地取图7-120中阴影部分所承受的基础反力。

  压弯柱与基础的连接也有铰接柱脚和刚接柱脚两种类型。铰接柱脚不承受弯矩,它的构造和计算方法与轴心受压柱的柱脚基本相同。刚接柱脚因同时承受压力和弯矩,构造上要保证传力明确,柱脚与基础之间的连接要兼顾强度和刚度,并要便于制造和安装。无论铰接还是刚接,柱脚都要传递剪力。对于一般单层厂房来说,剪力通常不大,底板与基础之间的摩擦就足以胜任。

  当作用于柱脚的压力和弯矩都比较小,而且在底板与基础之间只承受不均匀压力时,可采取如图7-122(a)、(b)所示的构造方案。图7-122(a)和轴心受压柱的柱脚构造类同,在锚栓连接处焊一角钢,以增强连接刚性。当弯矩作用较大而要求较高的连接刚性时,可以采取如图7-122(b)所示的构造,此时锚栓通过用肋加强的短槽钢将柱脚与基础牢牢固定住。在图7-122(b)中底板的宽度B根据构造要求决定,要求板的悬伸部分C不宜超过2~3cm。决定了底板的宽度以后,可根据底板下基础的压应力不超过混凝土抗压强度设计值的要求决定底板的长度L。

  当作用于柱脚的压力和弯矩都比较大时,为使传到基础上的力分布开来和加强底板的抗弯能力,可采取如图7-122(c)、(d)带靴梁的构造方案。因为有弯矩作用,柱身与靴梁连接的两侧焊缝的受力是不相同的,但对于像图7-122(c)那样的构造方案,左右两侧的焊缝应用相同的焊脚尺寸,即按受力最大的右侧焊缝确定,以便于制作。

  因为底板和基础之间不能承受拉应力,当最小应力σmin出现负值时,应由固定锚栓承担拉力。为保证柱脚嵌固于基础,固定锚栓的零件应有足够刚度。图7-122(c)、(d)分别是实腹式和格构式柱的刚性整体式柱脚。

  当锚栓拉力不很大时,需要的直径不会很大,这时锚栓的拉力可根据图7-122(c)所示的应力分布确定。

  另一种近似计算法是先将柱脚与基础之间看作能承受压应力和拉应力的弹性体,先算出在弯矩M与压力N共同作用下产生的最大压应力σmax,然后找出压应力区的合力点,该点至柱截面形心轴之间的距离为e,至锚栓中心的距离为x,根据力矩平衡条件

  如果锚栓的拉力过大,则所需直径过粗。当锚栓直径大于60mm时,可根据底板受力的实际情况,采用如图7-122(d)所示的应力分布图,像计算钢筋混凝土压弯构件中的钢筋一样确定锚栓的直径。锚栓的尺寸和其零件应符合附表8锚栓规格的要求。

  底板的厚度原则上和轴心受压柱的柱脚底板一样确定。压弯构件底板各区格所承受的压应力虽然都不均匀,但在计算各区格底板的弯矩值时可以偏于安全地取该区格的最大压应力而不是它的平均应力。

  对于肢间距离很大的格构柱,可在每个肢的端部设置独立柱脚,组成分离式柱脚。每个独立柱脚都根据分肢可能产生的最大压力按轴心受压柱的柱脚设计,而锚栓的直径则根据分肢可能产生的最大拉力确定。