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1、钢结构基础,钢结构,第7章 钢结构的连接和节点构造,7.1 钢结构对连接的要求及连接方法 7.2 焊接连接的特性 7.3 对接焊缝的构造和计算 7.4 角焊缝的构造和计算 7.5 焊接残余应力和焊接残余变形 7.6 普通螺栓连接的构造和计算 7.7 高强度螺栓连接的性能和计算 7.12 柱脚设计 习题及思考题,7.12 柱脚设计,柱脚类型概述 轴心受压柱的柱脚 例题7-16 压弯构件的柱脚 例题7-17,7.12 柱脚设计,1、柱脚的作用：传力并连接基础。 2、构造：与计算简图符合 刚接柱脚：支承式、埋入式、外包式 铰接柱脚：支承式（外露式） 设计原则是：传力明确、经济合理、安全可靠，并具有足
2、够的刚度且构造又不复杂。,柱脚的型式和构造,刚接柱脚-支承式,7.12.1 轴心受压柱的柱脚,不能转动,柱脚的型式和构造,铰接柱脚型式： 1、轴承式柱脚 制作安装复杂，费钢材，但与力学符合较好。,7.12.1 轴心受压柱的柱脚,2、平板式柱脚 混凝土的强度远比钢材低，必须把柱的底部放大，以增加其与基础顶部的接触面积,N小 焊缝传力,N较大 柱端铣平直接传力 加工困难、底板厚,N较大 设靴梁、隔板 隔板提高底板抗弯能力,7.12.1 轴心受压柱的柱脚,锚栓用以固定柱脚位置，沿轴线布置2个，直径20-24mm，锚栓孔1.5-2d，用零件板固定。,肋板,7.12.1 轴心受压柱的柱脚,柱脚零件间的焊
3、缝布置,焊缝布置原则： 考虑施焊的方便与可能,平板式铰接柱,带靴梁铰接柱,7.12.1 轴心受压柱的柱脚,轴心受压柱脚计算 底板的计算 平面尺寸基础抗压强度 底板厚度板抗弯强度 靴梁的计算 高度焊缝长度 厚度构造、抗弯剪强度 隔板计算 厚度刚度、强度 高度焊缝,柱脚计算,计算内容：确定底板尺寸、靴梁尺寸、连接焊缝尺寸,7.12.1 轴心受压柱的柱脚,传力途径,（1）底板面积的计算 底板与基础接触面上的压应力 假定均匀分布 N 柱的轴心压力； 基础材料的抗压强度设计值； A0锚栓孔的面积。 平面尺寸取决于基础材料的抗压能力,柱脚计算,7.12.1 轴心受压柱的柱脚,b 构件截面高度 t 靴梁厚度
4、一般为1014mm c 悬臂宽度，c=34倍螺栓直径d，d=2024mm,c=20-100mm,底板宽： B=b+2t+2c,底板长： L=A/B BL2B q=N/(BL-A0),7.12.1 轴心受压柱的柱脚,底板厚：,7.12.1 轴心受压柱的柱脚,取决于板的抗弯强度 底板划分板块：由靴梁、隔板、柱身支撑，受均匀反力 各板块最大弯矩求板厚 板块：一边(悬臂板)、两边、三边和四边支承板。,一边支承部分（悬臂板）,7.12.1 轴心受压柱的柱脚,二相邻边支承部分：,7.12.1 轴心受压柱的柱脚,三边支承部分：,当b1/a10.3时，可按悬臂长度为b1的悬臂板计算。,7.12.1 轴心受压柱
5、的柱脚,四边支承部分：,式中： a-四边支承板短边长度； b-四边支承板长边长度； 系数，与b/a有关。,7.12.1 轴心受压柱的柱脚,底板厚：,20mmt40mm t14mm（刚度要求，满足反力均匀） 各区格弯矩相近，否则重新调整尺寸及划分,7.12.1 轴心受压柱的柱脚,靴梁的计算,厚度：宜与柱翼缘尺寸相近，最小厚度10mm 高度：由其与柱间的焊缝（4条）长度确定。,hf1.2t1,7.12.1 轴心受压柱的柱脚,按支承在柱边的双悬臂外伸梁受均布反力作用。,靴梁的计算靴梁的截面验算,两块靴梁板承受的最大弯矩： M=qBl2/2 两块靴梁板承受的剪力： V=qBl,厚度：1/50隔板长 靴
6、梁厚 高度：连接焊缝长,隔板可视为简支于靴梁的简支梁，负荷范围如图。,隔板的计算,7.12.1 轴心受压柱的柱脚,隔板截面验算：,式中：,7.12.1 轴心受压柱的柱脚,靴梁及隔板与底板间的焊缝的计算,按正面角焊缝，承担全部轴力计算，焊脚尺寸由构造确定。,7.12.1 轴心受压柱的柱脚,7.12.2 压弯构件的柱脚,压弯构件的柱脚 铰接柱脚：同轴心受压柱的构造和计算 刚接柱脚：N、M作用，构造要求传力明确便于制造 和安装,N、M较小 角钢增加刚度,M较大 槽钢加肋增加刚度,V?,N、M较大 要求增加底板抗弯能力（基础上应力分布均匀） 采用带靴梁的构造方案，锚栓承担拉力。,格构柱,实腹柱,7.1
7、2.2 压弯构件的柱脚,7.12.2 压弯构件的柱脚,压弯构件柱脚构造方案 平板式柱脚 N,M较小,底板只承受不均匀压力 靴梁式柱脚 N,M较大，底板出现拉区 分离式柱脚 格构柱肢间距很大,格构柱 联系杆增加刚度,7.12.2 压弯构件的柱脚,每个柱肢端部设置独立柱脚，节省钢材制造简便,特点：,适用：,肢间距大的格构式柱,设计：,锚栓直径根据分肢可能最大拉力确定,底板设联系杆，保证运输安装整体性,按可能最大压力，按轴压柱脚设计,7.12.2 压弯构件的柱脚,B=b+2c b柱截面宽 C悬伸部分c2-3cm -混凝土抗压强度设计值,底板平面尺寸：（7-86）,平板式整体柱脚,7.12.2 压弯构
8、件的柱脚,拉力T由锚栓承受,靴梁式整体柱脚,锚栓承担拉力,特点：,适用：,弯矩轴力较大，要求底板抗弯能力,设计：,柱身与靴梁的连接焊缝,锚栓拉力及直径的确定,底板长度和厚度计算、靴梁强度,7.12.2 压弯构件的柱脚,eN至受压区合力R的距离 L0底板边缘至锚栓孔边缘的距离 d锚栓孔直径 L由 确定,拉力T由锚栓承受,算法1求T和L（7-87） 锚栓拉力T较小时，应力三角形分布,底面受压区的总压力R=N+T,7.12.2 压弯构件的柱脚,求N、M作用的最大压应力 求合力点R至截面形心轴距离e 求合力点R至锚栓中心距离x,算法2求T和L（7-88） 接触面假定为弹性体受力,7.12.2 压弯构件
9、的柱脚,T过大时，d60mm时， 采用如图受力分布,格构柱,7.12.2 压弯构件的柱脚,压弯构件柱脚底板厚度 压弯构件柱脚底板厚度确定同轴心受压柱，各区格弯矩取该区格最大压应力,7.12.2 压弯构件的柱脚,习题及思考题,试设计轴心受压柱的柱脚。已知：柱子采用热轧H型钢，截面为HW250 250 914，轴心压力设计值为1650kN，钢材为Q235，焊条E43型。基础混凝土强度等级为C15。 试设计框架柱的整体式柱脚。已知：柱子采用焊接工字形截面，柱子翼缘为-360 20，腹板为-650 10。柱脚和锚栓的最不利荷载组合的内力设计值N=80kN，M=700kNm。柱脚钢材为Q235，焊条E43型。基础混凝土强度等级为C20。 例题7-17,再见,