[分享]建筑钢结构柱脚节点

作者：Theone唯一时间: 2018-07-13 00:00 阅读: 次大中小

柱脚节点采用铰接的方法与基础相连，铰接柱脚锚栓按构造配置，设置2对锚栓，直径为20mm。节点处的最不利组合内力：

弯矩：M=0kN*m

最大轴拉力：N=30.7kN

最大压拉力：N=-90.9kN

最大剪力：V=29.5kN

底板平面尺寸验算：

初选底板平面尺寸L=450mm，B=300mm。

锚栓直径为20mm，底板上锚栓孔洞直径为50mm。

螺栓孔面积： A₀ = 4πd²/4 = 4*π*50²/4 = 7854mm²

作用在底板单位面积上的压力：q=N/(LB–A₀)=90.9*10³/(450*300–7854)

=0.715N/mm²<f_c=11.9N/mm²

∴底板平面尺寸满足要求。

底板厚度验算：

三边支承区格：

a₁ = 150mm，b₁ = 90mm，b₁/a₁ = 90/150 = 0.6，

查表知，β= 0.0747

M =βqa₁² = 0.0747*0.715*150²*10^-3 = 1.2kN*m/m

悬臂区格：

a₁ = 75mm

M =0.5qa₁² = 0.5*0.715*75²*10^-3 =2.01kN*m/m

底板厚度：

t = (6M_max/f)^1/2 = (6*2.01*10³/295)^1/2 = 6.39mm

∴底板厚度按照构造要求取为t = 20mm，满足要求。

剪力键验算：

设置剪力键，初步选定为热轧普通工字钢Ⅰ12.6，长度为60mm，具体验算如下。

τ= V/ht_w =29.5*10³/126*5 = 59.0 N/mm²＜f_v = 180N/mm²

σ= VL/W = 29.5*0.06*10⁶/77.4*10³ = 22.87 N/mm²＜310N/mm²

故剪力键强度满足要求。

τ_v = V/(2*0.7*h_fh_w )= 29.5*10³/(2*0.7*6*(126–2*8.4–2*7) )= 36.89 N/mm²＜f_f^w = 200N/mm²

故工字钢腹板焊缝抗剪满足要求。

V/(bL) = 29.5*10³/(74*60) = 6.64 N/mm²＜f_c = 11.9N/mm²

故混凝土局部承压满足要求。

综上计算分析，该剪力键设计满足要求。

柱底和底板的连接焊缝验算：

H形截面柱与底板采用周边角焊缝连接，根据构造要求，选择焊脚尺寸

h_f = 6mm

A_f1 = 0.7*6*(180–2*6)*2+0.7*6*(180–2*6–6) *2 = 2772mm²

A_f2 = 0.7*6*(300–2*10)*2 = 2352mm²

A_f = A_f1+ A_f2 = 2772+2352 = 5124mm²

σ_N = N/ A_f = 90.9*10³/5124 = 17.74N/ mm²

τ_v = V/A_f2 = 29.5*10³/2352 = 12.54 N/ mm²

((σ_N/β_f)²+τ_v²)^1/2=((17.74/1.22)²+12.54²)^1/2=19.2N/mm²＜f_f^w=200N/mm²

∴柱底和底板的连接焊缝满足要求。

风吸力时柱脚抗拔验算：

在荷载组合“1.0恒+1.4风载”作用下，柱子存在最大拉力30.7kN。同时还应该考虑柱间支撑产生的最大竖向分力23.2kN，故总计最大拉力为

N = 35.0+23.2 = 58.2kN

d₀≥(N/(4*1/4πf_t^b))^1/2 = (58.2*10³/(4*1/4*π*180))^1/2 = 10.1mm

∴采用直径为20mm的锚栓符合要求。

综上验算发现，该柱脚节点满足要求。

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