外露式單向剛接受拔力柱腳錨栓抗拔計(jì)算

《外露式單向剛接受拔力柱腳錨栓抗拔計(jì)算》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、石油化工設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)技術(shù)PetrochemicalDesign2013，30(1)8～10外露式單向剛接受拔力柱腳錨栓抗拔計(jì)算邵曉暉(中國石化工程建設(shè)有限公司，北京100101)摘要:介紹了國內(nèi)石化裝置鋼結(jié)構(gòu)承重框架中普遍應(yīng)用的剛性固定柱腳與鉸接柱腳，敘述了工程中最為常見的外露式單向剛接柱腳的布置形式及其受力特性。針對(duì)柱腳同時(shí)出現(xiàn)彎矩和上拔力的特殊工況，在一定假設(shè)條件的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)外露式單向剛接柱腳中錨栓受拔力的計(jì)算公式，并依據(jù)公式給出滿足工程精度需要且易于查閱的圖表，以供工程設(shè)計(jì)人員參考使用。以實(shí)際設(shè)計(jì)工程為算例，說明了外露式單向剛接柱腳中錨栓受拔力圖表的使用方法及計(jì)算過程。關(guān)鍵詞:外露式剛性固

2、定柱腳單向剛接混凝土受壓區(qū)高度1常見的鋼框架柱腳形式個(gè)重要組成部分，它將上部結(jié)構(gòu)荷載傳至基礎(chǔ)，并鋼結(jié)構(gòu)承重框架是石化裝置常見的結(jié)構(gòu)形連接著鋼柱與鋼筋混凝土基礎(chǔ)這兩種力學(xué)性質(zhì)迥［1，2］式，相對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)，它具有自重小、布置靈活然不同的材料，設(shè)計(jì)人員必須高度重視。鋼框等優(yōu)勢(shì)，廣泛用于設(shè)備操作框架、倉庫、廠房等建架柱腳按結(jié)構(gòu)內(nèi)力分為鉸接連接柱腳和剛性固定(構(gòu))筑物中。鋼結(jié)構(gòu)的柱腳節(jié)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)整體的一連接(剛接)柱腳兩大類(見圖1和圖2)。鉸接柱腳－僅傳遞垂直與水平力鋼結(jié)構(gòu)柱腳{外露式柱腳剛性固定柱腳－除傳遞垂直力和水平力，還要傳遞彎矩{埋入式柱腳外包式柱腳圖1外露式柱腳1－鋼柱;2－柱腳底板;3－

3、墊板;4－加勁肋;5－柱腳錨栓;6－抗剪鍵;7－排氣孔;8－泄水孔外露式剛性固定柱腳是工程最為常見的一種計(jì)圖集《單層房屋鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造詳圖(工字型截剛接柱腳形式，這類柱腳的承載力通常受錨栓抗面鋼柱柱腳)》(06SG529－1)中，還給出了剛接柱拔力的控制。在上部結(jié)構(gòu)荷載作用下，其受力以腳錨栓拉力的計(jì)算公式———此公式與《鋼結(jié)構(gòu)連“壓彎剪”最為常見，即柱腳同時(shí)承受壓力、彎矩和剪力，這種情形下其錨栓抗拔驗(yàn)算已有較成熟的收稿日期:2012－09－27。方法。設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)整體計(jì)算模型中得到不作者簡(jiǎn)介:邵曉暉，男，2005年畢業(yè)于清華大學(xué)結(jié)構(gòu)工程專業(yè)，工學(xué)碩士，工程師，從事石油化工裝置結(jié)構(gòu)同工況下的

4、柱腳反力，從各類節(jié)點(diǎn)圖集或選用圖設(shè)計(jì)工作。聯(lián)系電話:010－84878688;E－mail:sha-表中選用適當(dāng)?shù)闹_布置;此外，國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)oxiaohui．sei@sinopec．com2013年第1期(第30卷)邵曉暉．外露式單向剛接受拔力柱腳錨栓抗拔計(jì)算·9·向支撐時(shí)往往受到上游的工藝與管道等專業(yè)的限制。在某些荷載工況下，設(shè)計(jì)人會(huì)發(fā)現(xiàn)上部結(jié)構(gòu)的豎向荷載不足以抵消彎矩在柱腳產(chǎn)生的力偶，柱腳出現(xiàn)了拔力。通常此種工況下，上拔力不會(huì)很大。但由于設(shè)計(jì)人員沒有具體的計(jì)算公式可供驗(yàn)算，只能盲目選用更多或直徑更大的錨栓，存在一定的安全隱患，同時(shí)也造成了一定的浪費(fèi)。為解決此問題，以下在已知柱腳錨栓排布

5、形式的情況下，推導(dǎo)拉彎剪柱腳錨栓拔力驗(yàn)算公式。推導(dǎo)中使用了如下假定:材料均為線彈性;柱腳底板保圖2埋入式與外包式柱腳1－基礎(chǔ)縱向主筋;2－頂部加強(qiáng)鋼筋;3－圓柱頭栓釘;持平截面;柱腳底板與基礎(chǔ)混凝土保持幾何協(xié)調(diào);4－柱腳底板;5－柱腳錨栓;6－一般箍筋受壓區(qū)混凝土的應(yīng)力圖形為三角形。對(duì)底板下混接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)手冊(cè)》(中國建筑工業(yè)出版社第二版)凝土是否存在壓應(yīng)力進(jìn)行分情況討論(參考圖(以下簡(jiǎn)稱《手冊(cè)》)中給出的錨栓拔力計(jì)算公4):［3］式是一致的———設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)柱腳反力求出錨栓拉力，進(jìn)而驗(yàn)算柱腳底板厚度和底板下混凝土的壓應(yīng)力，并對(duì)焊縫進(jìn)行校核。柱腳的剪力則根據(jù)其值的大小，由柱腳底板與混凝土之間的

6、摩擦力或設(shè)置抗剪鍵來承受。2外露式單向剛接受拔力柱腳錨栓的抗拔計(jì)算在國內(nèi)的石化裝置設(shè)計(jì)中，"外露式單向剛接柱腳"應(yīng)用十分廣泛，其布置形式如圖1(c)所示。在計(jì)算中，假定鋼框架柱強(qiáng)軸方向按剛接設(shè)計(jì)，彎矩可以通過柱腳傳遞給基礎(chǔ);弱軸方向按鉸接設(shè)圖4混凝土“無”和“有”壓應(yīng)力時(shí)的拉彎柱腳計(jì)算示意計(jì)，通過布置豎向支撐，將水平荷載在柱腳產(chǎn)生的1－柱腳拔力N;2－偏心距e;3－柱腳螺栓;彎矩轉(zhuǎn)化為力偶，分別傳遞給支撐兩側(cè)的鋼柱基4－混凝土受壓區(qū)高度Xn;礎(chǔ)。這種柱腳能充分發(fā)揮材料的力學(xué)性能，受力5－混凝土壓應(yīng)力σc;L－底板長(zhǎng);B－底板寬簡(jiǎn)單明確，施工方便快捷，有一定的安全儲(chǔ)備。缺1)當(dāng)偏心距e滿足:0≤

7、e≤L/2－Lt，此時(shí)錨栓受力形態(tài)類似于簡(jiǎn)支梁的兩支座，底板下混凝點(diǎn)是弱軸方向的豎向剛度過于集中，影響了框架土無壓應(yīng)力。由一側(cè)錨栓的彎矩平衡公式可得:T的整體工作性能，見圖3。=(e+L/2－Lt)/(L－2Lt);當(dāng)L/2－Lt時(shí)，最大錨栓拔力T等于柱腳拔力N。2)當(dāng)偏心距e＞L/2－Lt時(shí)，此時(shí)不考慮遠(yuǎn)端錨栓的受壓，通過柱腳底板的力平衡、彎矩平衡公式，可以得到底板下混凝土最大受壓應(yīng)力σc、錨栓