铰接柱脚的设计

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：平板式铰接柱脚刚接柱脚一般情况当有5t以上桥式吊车或刚架侧向刚度过弱时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）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：ccNfLB≤（2-96）σc—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。①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②铰接柱脚底板的厚度t应按下式确定，且不宜小于20mm。max6iMtf≥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（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。底板与钢柱下端的连接焊缝（a）（b）（c）（a）周边为角焊缝连接；（b）翼缘为完全焊透的坡口对接焊缝，腹板为角焊缝连接；（c）周边为完全焊透的坡口对接焊缝连接（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①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：wNcffewNfA≤wvfewwVfA≤22wNcfsvfff≤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；σfs—角焊缝的折算应力。NV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②H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：2wNcffFewwNfAA≤wvfewwVfA≤22wNcfsvfff≤AF—单侧翼缘的截面面积。第2章轻型门式刚架结构设计NV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③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：①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。②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24～42mm的范围内选用。③计算风荷载作用下柱脚锚栓的上拔力时，应计入柱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：④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。⑤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讲节点锚栓d0d0d11柱底板垫板柱底板垫板1-1锚栓孔径示意图d1d：锚栓直径d0：=1.5d；d0柱底板孔径d1=d+（1～2）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：0.4fbVNV≥（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，可设置抗剪键抵抗水平剪力，抗剪键可采用角钢、槽钢、工字钢等制作。抗剪键（a）立面图（b）模型图图2-75抗剪键示意图膨胀细石混凝土抗剪键基础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讲节点靴梁加劲板锚栓浇入素混凝土保护锚栓（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BL=h+2l1+2l2B=b+2b1+2b2b1、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10～30mm（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16/230.520.53ccccctccntnNeLfLBNfBLeNLelfBxLlx≤≤≤666363ttLelLLelLe≤≤（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（2－104）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（a）（b）（c）图277-柱脚底板计算简图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2-1052-1042-106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章轻型门式刚架结构设计max6iMtf≥第9讲节点①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：wNcffewNfA≤（2-107a）wMcffewMfW≤（2-107b）wvfewwVfA≤（2-107c）22wNcMcfsvfff≤（2-107d）2）钢柱与柱脚底板的连接焊缝计算：（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）钢柱与柱脚底板的连接焊缝计算：（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②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：2wNcffFewwNfAA≤wMcffFMfW≤wvfewwVfA≤22wNcfsvfff≤wfNcMcfff≤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2）钢柱与柱脚底板的连接焊缝计算：（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③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30～76mm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：()fbscaVNTV≥μsc—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1－1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xxMFefWW≤vwVSfIt≤223cf≤垫板Pe牛腿的上、下翼缘与柱宜采用完全焊透的对接V形焊缝，此时焊缝与钢柱等强，因此不必计算。第9讲节点（a）节点一（b）节点二摇摆柱与斜梁连接节点摇摆柱与斜梁的连接构造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摇摆柱构造形式简单，传力明确。仅传递竖向荷载，不传递水平荷载。第9讲节点本节课程学习要点国家级精品课程—钢结构设计铰接柱脚的计算与构造要求刚接柱脚的计算与构造设计牛腿的计算要点与构造要点摇摆柱与斜梁的连接与构造设计第9讲节点