钢结构柱脚抗剪承载力计算分析及设计
钢结构柱脚抗剪键设计方法研究
抗压强度设计值 ;ε0 为混凝土轴心受压极限压应变
(一般取 0. 002) [8] ; b 为抗剪键的宽度 ; l 为基础混凝
土沿受力方向的计算长度 ,一般取 3 b 与抗剪键到基
础边缘距离两者中的较小值[7] .
式 (2) 可简化为
d4 y d x4
+
k1
d2 y d x2
-
k2 y = 0.
(3)
剪 ,水平力应由底板和混凝土之间的摩擦力或设置 抗剪键来承担[2] . 对于这条规定有两个问题值得思 考 :一是柱脚锚栓不能参加抗剪的问题 ,许多研究工 作都提出柱脚锚栓是具有一定抗剪能力的 ,国外甚 至有只能抗剪而不能抗拉的锚栓 ,并提出了一些用 于考虑锚栓抗剪的设计公式[326] ;二是若需设置抗剪 键 ,该如何设置的问题 ,我国规范和欧洲规范都没有 给出具体的设计公式 ,对这方面的研究工作也很少 , 在实际设计工作中常常是凭工程经验确定的.
y (0) = 0 , y″(0) = 0 , y ( h) =δ= εl 0 , y′( h) = 0 , 可解得
C1 = - μδ(eμh + e - μh ) /τ, C2 = 0 C3 = - λδco s (λh) /τ, C4 =λδco s (λh) /τ τ=μ(eμh + e - μh ) sin (λh) +λ(e - μh - eμh ) co s (λh) .
EI
d4 y d x4
+
E I d2 p1 k′A G d x2
=
fcb
εl 0
y
.
(2)
式中 : E I 为抗剪键的抗弯刚度 ; G 为剪切模量 ; k’A
为有效剪切面积 ,其中 k’为截面有效剪切系数 (与断
03钢柱脚单个螺栓的承载力计算
"+ # $%.0&/
（&）
"#
式 中 ：%102"$*3／00#，$ 是 锚 栓 数 量 。 （$）国 外 研 究 的 结 论 文［##］等对栓钉（锚固不足）和锚栓（锚 固 足）的 抗
剪公式做了 总 结。 在 剪 力 作 用 下，破 坏 可 能 发 生 在 锚
栓中（锚栓剪坏），也可能发生在混凝土 中，锚 栓 受 剪 承
（)）圆 锥 形 混 凝 土 达 到 抗 拉 承 载 极 限（ 图 $）。 拉 应力沿破坏锥 体 面 的 分 布 是 变 化 的，在 埋 设 的 最 底 端
最大，在混凝土表面为 %，取 破 坏 面 上 混 凝 土 平 均 抗 拉 应力为（$／)）#2，并 视 整 个 破 坏 面 的 应 力 相 同（ 这 个 假 设得到了试验证实）。采用水平投影面 进 行 计 算，混 凝
转 换 为 设 计 公 式 时 要 改 为 抗 拉 强 度 设 计 值 #21。 （$）基 础 混 凝 土 与 锚 杆 的 粘 结 破 坏 。
!.$ " "%3
（$）
式中 & 为锚栓 杆 直 径，%3 为 锚 固 长 度，#2 为 混 凝 土 抗 拉强度。
此决定受拉锚 栓 附 近 应 该 具 有 的 配 筋 量，而 锚 栓 的 埋 入 深 度 理 论 上 可 以 有 所 减 小 ，实 际 则 不 减 。
有锚栓屈服的第"种破坏形式才是合理的破坏模式， 其它六种破坏 模 式，应 在 基 础 设 计 中 使 之 有 足 够 的 尺
寸 ，或 配 足 够 的 加 强 筋 ，保 证 这 些 破 坏 形 式 不 出 现 。
图’ 柱底板和基础相对位置
%) 锚 栓 抗 剪 的 计 算 方 法 对一个柱脚来说，其抗剪能力可分 为 两 个 部 分，一
钢结构工程中柱脚设计初论
钢结构工程中柱脚设计初论钢结构建筑中，柱脚是必不可少的结构连接节点，其对整个结构的承载力及稳定性有着非常重要的作用，作为连接钢柱与钢筋混凝土基础或者基础梁的重要节点，其合理的受力分析和节点设计也就显得尤为必要。
柱脚按结构的内力分析，可大体分为铰接连接柱脚和刚性固定连接（刚接）柱脚两大类。
其中刚接柱脚包含外露式柱脚、埋入式柱脚及外包式柱脚。
刚接柱脚除了承受轴心压力和水平剪力外，还要承受弯矩。
对于工业厂房、多层及高层钢结构常采用刚接柱脚，《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）亦仅对钢结构的刚接柱脚加以规定。
本文即针对三种钢结构刚接柱脚节点形式的受力分析及设计做以探讨。
1 外露式柱脚外露式柱脚主要由底板、加劲肋、锚栓及锚栓支承托座等组成（图1），各部分的板件都应具有足够的强度和刚度，而且相互之间应有可靠的连接。
1.1 受力分析从力学角度看，外露式柱脚更适合作为半刚接性柱脚。
震害表明：其破坏特征是锚栓剪断、拉断或拔出。
结构设计中应考虑柱脚支座的非完全刚性连接，必要时按刚接和半刚接柱脚采用包络设计方法。
当仅采用刚接柱脚计算时，应考虑柱反弯点的下移引起的柱顶弯矩及相关构件的内力增大问题。
外露式柱脚由外露的柱脚螺栓承担钢柱底的弯矩和轴力，柱脚承载力不宜小于柱截面塑形屈服承载力的1.2倍。
底板的尺寸由基础混凝土的抗压设计强度确定，计算底板厚度时，可偏安全地取底板各区格的最大压力进行计算。
由于底板与基础之间不能承受拉应力，拉力应由锚栓来承担，当拉力过大，锚栓直径大于60mm时，可根据底板的受力实际情况，按压弯构件确定锚栓。
柱底剪力应由钢底板与其下钢筋混凝土之间的摩擦力承受（摩擦系数可取0.4）。
当水平剪力超过摩擦力时，可设置抗剪键及柱脚外包混凝土等有效抗剪措施承担。
1.2 节点构造设计外露式柱脚底板的一般厚度不应小于柱子较厚板件的厚度，且不宜小于30mm。
当需增设加劲肋和锚栓支承托座等补强措施时，底板长度和宽度外伸尺寸，每侧不宜超过底板厚度的18 倍。
框架柱设计-受剪承载力验算
多层及高层钢筋混凝土结构 6.3 框架柱抗震设计来自6.3.3 受剪承载力验算
验算步骤：
1. 剪压比限值－截面尺寸验算(实际上应该先做)
2. 剪力设计值的强剪弱弯调整
Vc
vc
(M
t c
M
b c
)
Hn
3. 配箍筋：按构造要求确定箍筋直径和类型
(6 13b)
(1) 抗剪承载力要求的箍筋间距
(2) 体积配箍率要求的箍筋间距
剪跨比
2时： V
1
RE
0.20c
fcbh0
剪跨比
2时： V
1
RE
0.15c
fcbh0
与梁的情况 一样，这实 际上是剪压 比限值。
V — 柱剪力设计值； b —矩形截面宽度，T形、工字形截面的腹板宽度；
h0 —截面有效高度 c —混凝土强度的折减系数 ；
如果不满足上式应增大柱截面或提高混凝土强度等级。
例题－剪压比验算
框架柱的剪跨比 M c /(V chc0 )
本例题中剪跨比：
剪跨比
2时： V
1
RE
0.20c
fcbh0
REV 0.20
c fcbh0
Vc：计算剪跨比时采用组合 弯矩设计值；而在计算剪压比 时则采用调整后的剪力设计值
说明截面尺寸符合要求。
梁端箍筋加密区
框架柱端箍筋加密区
v
k lk
l1l2s
式中 k —箍筋单肢截面面积； lk —对应于k 的箍筋单肢总长度，重叠段按一肢计
算 l1、l2 —柱核芯混凝土面积的两个边长；
s —箍筋间距
当柱的纵向钢筋每边4根及4根以上时，宜采用井字形箍
钢筋混凝土约束短柱抗剪承载力计算
第23卷第4期合肥工业大学学报(自然科学版)V o l.23№4 2000年8月JOU RNAL O F H EFE I UN I V ER S IT Y O F T ECHNOLO GY A ug.2000钢筋混凝土约束短柱抗剪承载力计算黄慎江, 柳炳康, 周 安(合肥工业大学土木建筑工程学院,安徽合肥 230009)摘 要:根据12根配有中间筋的钢筋混凝土约束短柱试验与分析,建立了弯、剪、压复合应力状态下构件受力分析的力学模型,由此导出了考虑中间筋作用的构件抗剪承载力计算公式。
通过对比表明,公式计算值与试验值吻合较好,对于钢筋混凝土约束短柱的抗剪设计与计算具有实用的参考价值。
关键词:约束短柱;桁架机构;压力拱机构;抗剪承载力中图分类号:TU.3 文献标识码:A 文章编号:100325060(2000)0420510205Ca lcula tion of shear bear i ng capac ity of shortrestra i ned re i nforced concrete colu mn sHUAN G Shen2jiang, L I U B ing2kang, ZHOU A n(Schoo l of C ivil Engineering,H efei U niversity of T echno logy,H efei230009,Ch ina)Abstract:B ased on the test and analysis of12sho rt restrained reinfo rced concrete co lum n s w ith in ter2 m ediate longitudinal bars,an analysis m odel is estab lished to calcu late the shear bearing cap acities of the sho rt co lum n s sub jected to ax ial load,bending m om en t and shear fo rce,and w ith the in ter m ediate longitudinal bars con sidered,the calcu lating fo r m u lae are derived.T he calcu lated resu lts based on the p ropo sed equati on are in good agreem en t w ith the test resu lts,and they can be u sed fo r the shear de2 sign and com pu tati on of sho rt restrained reinfo rced concrete co lum n s.Key words:sho rt restrained co lum n;tru ss m echan is m;arch m echan is m;shear bearing capacity钢筋混凝土框架中的短柱两端受到横梁约束,在弯、剪、压复合应力作用下往往发生脆性的剪切破坏,对于这种约束短柱,目前国内外采用的设计方法仅仅是基于试验分析上的经验公式,缺乏适当的力学模型,并且在已有的计算公式中只考虑了截面上与弯矩方向对应的两侧纵筋,而没有考虑另两侧中间纵筋(简称中间筋)的作用。
浅议钢结构柱脚抗剪键的设计
浅议钢 结构 柱脚抗剪键 的设 计
刘 劫
（ 大庆市城 乡规划编制研究 中心 ， 黑龙江 大庆 １ ６ ３ ０ ０ ０ ） 摘 要： 铜结构建筑物是 当前最为常见的一种建筑物 结构形 式， 钢柱脚是连接钢 结构 与混凝土之间的重要媒介 ， 主要承担 着上部 结 构所带来的承栽力 ， 因此钢柱脚 的设计合理与否直接 关 系到上部结构是否能够将 内力传递于此。钢结构柱脚抗 剪键的设计是 当前钢结构 设计者极其 重视的 问题 。本 文就钢结构柱脚抗 剪键 的设计进行分析 ， 以供 相关技术人 员参考。 关键词 ： 钢 结构 ； 钢柱脚 ； 抗剪键 ； 设计 推导出来 的抗剪键设计公式 ，抗剪键的设计埋深为 ５ ４ ｍ ｍ。而按 非 目前 ， 由于钢结构具有质轻 、 刚度 大 、 承载力好等优点而受到业 线性设计 ， 推导出来的抗剪键设计公式 ， 抗剪键 的设计 埋深为最 小 界人士 的认可与青 睐 ， 也 正因为钢结构质轻 ， 导致在工程设计 过程 值为 ４ ２ ０ ａ ｒ ｍ， 最 大值 为 ４ ８ ５ ｍ ｍ， 通过 以上论述 ， 可以看 出 ， 基 于线性 中， 钢结构柱脚极容易受 到水平荷载的作用 ， 从 而产 生较 大的建立 。 理论计算得到 的抗剪键埋 深和基于非线性理论得 出的抗剪键埋 深 为 了使其具有抗 剪能力 ，越来越多 的设计者 开始 对钢柱脚进行 研 相差很大 ， 按线性理论计算的抗剪键埋深较小 ， 偏于不安全 ， 所以在 究， 目前 已有 了一定 的成绩 ， 柱脚锚栓是提 高结构抗剪能力 的重要 实际工程应用 中应该按非线性理论进行计算 ， 从而得出抗剪键的设 措施 ， 针对于此 ， 技术人员还提 出了相应 的设计公式来对其 进行合 计埋深应该取值为 ４ ５ ０ ｍｍ。 理分析 ， 但是从我 国现行 的规 定制度来看 ， 柱脚锚栓并不 能够用于 ５ 抗 剪 键 设计 技 术 抗剪的分析当中， 因此我们只能够在其 中设置抗剪键或者是增加底 抗剪键 的设置还需要在基础 中设置预 留槽 ， 大型柱脚地 板还需 板与混凝 土之间的摩擦力来提高其抗剪能力 。 要设 置灌浆孑 Ｌ ， 所以施工 比较困难 ， 二次灌浆不容易密室 ， 养护工作 ２ 在 水 平 力 作 用 下钢 柱 脚 的 影 响 不容易开展 ， 为 了让抗剪键承受更 大的水平剪力 ， 必须要求施 工单 般来说 ， 我们在对钢柱脚进行施 工时 ， 会在基础短柱 的顶部 位确保施工质量 ， 即灌浆时要把灌浆材 料充满预 留槽 ， 从而保 证抗 预 留相应 的沟槽 ， 等 到柱 安装 完成之后 ， 我们需要在预 留的沟槽 中 剪键 与混凝土之 间的有效传力 ， 也可以在柱脚底板上 开设 ８ ０ ｍ ｍ的 设计抗剪键 ， 然后在采用灌浆材料来灌注沟槽 ， 此时 ， 抗剪键与混凝 排气孔 ， 方便排气 ， 从而提高整个 系统 的抗剪能力。 为了让抗剪键更 土之间就会 紧密 的联 系 ， 我们 在考虑钢柱脚 的抗剪能力 时 ， 还需要 好地承担水平荷载 ， 抗剪键应该尽 量宽而短 ， 在满 足安装要求 的基 将混凝土的性 能与作用考虑在其 中。 础上二次灌浆层 的厚度应 该尽量薄 ， 这样一来 ， 无 论从施工 角度和 在水平力作用下 ， 底板会将水 平力直接传递 给抗 剪键 ， 最后再 设计角度都 比较经济且合理。 由抗剪键传递给周边 的混凝土 ， 此 时， 如果剪力过大 ， 那么抗剪键就 源于抗剪 键与混凝 土是不可分割 的整体 ， 所 以应该 考虑抗剪键 会逐渐弯曲 ， 并将其压力 直接传递给混凝土。 也就是说 ， 由于混凝土 和混凝土 的协 同工作 ， 为 了保证 这两者的有效协 同工作 ， 应该 在抗 的强度 小于钢材的强度 ， 在受到过大 的水平作用力 的影响时 ， 那么 剪键与柱脚底板之问进行相应的衔接 ， 从而避免 了抗剪键先于混凝 柱脚就会出现裂缝 ， 最终导致 建筑 的底板 以及抗剪键周边 的混凝土 土 遭 到破 坏 。 出现变形 的情况 ， 此 时抗 剪键的强度也就 明显 降低 ， 最终 造成坍塌 确定 了抗 剪键 的理论埋 深之后 ，还需要考 虑柱脚的受力状态 ， 等不 良后果 。因此在对钢柱脚进行施工的过程中 ， 施工人员首先需 并且 以此为依据进行 相应地调整 ， 当柱脚处于压剪状态 时 ， 源于双 要考虑到其埋设深度 ， 这样才 能够从根本上避免上述情况的发生。 向压力作用于混凝土上 ， 所 以其抗压强度的提高会增加抗剪键 的抗 除此之外 ， 施工人员还应该 注意到的是 ， 抗 剪 键 的抗 剪 能 力 主 剪键性能 ， 这时可以适 当地缩小抗剪键 的设计埋深 。 反之 ， 当柱脚处 要取决于钢柱脚 的拉剪状态 ， 因此 ， 如果钢柱脚受到剪力的作 用 ， 那 于拉剪状态 时，其抗压强度的减 弱则会 降低抗 剪键 的抗 剪性 能 ， 可 么不可避免的也会 受到一定 的拉力作用 ， 这 就对抗剪键 的设置提 出 以适当地放大抗剪键 的设计埋深。另外 ， 抗剪键 的设计埋深还与抗 了更高 的要求。 剪键的截面有效 回转半径 、 抗剪键与混凝土相对刚度 的抵抗惯性矩 ３ 柱 脚 水 平 反 力 的 传 递 方式 以及抗剪键承担 的剪力大小 等诸多 因素有关。 当前我 国严禁 采用柱脚锚栓来提高其抗剪能力 ， 因此我们 可以 显然 由于地震时的情况较为复杂 ， 再加上荷 载组合情况的变化 采用设 置抗 剪键或者增加地 面与混 凝土之间 的摩擦力 来提高其抗 系数较大 ，这样在计算 的过程中不可能考虑周 全所 有的受力 状态 ， 剪能力 。其 中在施 工过程 中， 通过增加底板 与混凝土之 间的摩擦力 更别提进行详 细计算 了，所 以施 工人员应 该根 据 自身的实践 经验 ， 是最 简单的一种方法 ， 但是在施工之前 ， 我们需要确保 钢柱脚具有 对 一 些 重 要 的 构架 设 置 柱 脚 抗 剪 键 。 虽 然 利用 抗 剪 键 传 递水 平 力 ， 较 大的压力 ， 这 样才能够承受建立与拉力 ， 因此这一方 式并不能够 构造简单 ， 受力明确 ， 有效方便 ， 与此 同时也会增加设计和施工 的工 将水平 反力 传递到基础部分 当中 ， 无法满 足设 计要 求 ， 因此我们在 作量 ， 但是 ， 为了保证整个工程的施工质量 ， 这种增加又是忽略不计 实际工作中最常用的方法也就是在钢柱脚 的底板设置抗剪键 ， 而我 的 ， 为 了达到提高抗剪键设计 效率的 目的 ， 希望有关部 门制 定相应 们一般会采用方刚或者 Ｈ型钢来作为抗剪键进行设计与施工。 的规 定 和 要 求 。 ４抗剪键的设计方法 结 束 语 过去 ， 施工人员一般会在 钢柱脚底部设置抗 剪键 ， 这样虽然可 在实际工作 中， 钢结构柱脚抗剪键 的设计一 直是设 计人员头疼 以克服基础部分与顶部 之间摩擦力不足 的问题 ， 但是 如果抗剪键埋 的问题 。 通过上述 ， 相信设计人员 已有 了一定的了解 ， 在设计钢结构 设 的深 度不足 ， 东阳会导致柱脚 的水平承 载力 过小 ， 最 终无法提高 柱脚抗剪键的过程 中， 设计人员首先需要分析其水平力作用 以及水 钢结构柱脚的抗剪 能力 。为 了避免这一问题的发生 ， 我们在施工过 平反力 的传 递 ， 然后 在根据实际情况来设置埋设深 度 ， 尽 量避免基 程 中将抗剪键与混凝土两个部分有机 的结合起来 ， 然后根据现行弹 顶之间摩擦力不足的问题 。以此来提高工程 的抗剪能力。 性 以及非线性来 了解混凝 土的应力与应变之 间的关系 ， 最 后再 采取 参考文献 有效 的措施来对抗剪键进行设计 。 ［ １ 慷 介莲． 柱脚锚栓抗剪性能分析 山东建材， ２ ０ ０ ８ （ ５ ） ： ９ ５ — １ ８ ２ ． 设计案例 ： 假设钢结构柱脚的地板设计轴压力是 ２ ５ ｋ Ｎ， 设计剪 【 ２ ］ 黄 崇为， 朱善春， 王大领 ． 『 ］ 式 刚架设计 中柱脚抗剪键 的设 置 科 力是 １ ８ ０ ｋ Ｎ， 基础混凝± 的强度等级为 Ｃ ２ ５ ， 确定抗剪键的尺寸。首 技 创 新 导报 ， ２ ０ ０ ９ （ ３ ） ： ３ ０ — ３ １ ． 先 ，需 要验 算摩 擦 力是 否 满 足钢 结构 的规范 要 求 ，即 ｆ ＝ ２ ５ ０× ［ ３ 】 张昭云． 关于门式轻钢 结构柱底抗 剪键设置 的探讨叽 有 色金 属设 ０ ． ４ ＝ ｌ Ｏ ０ ｋ Ｎ＜Ｖ ＝ Ｉ ８ ０ ｋ Ｎ，也就是指柱 脚地板和混凝土 间的摩擦 力小 计 ， ２ ０ １ ０ （ ２ ） ： ２ ８ — ３ ４ ． 于设计剪力 ， 不 满足规范要求 ， 应该设置抗剪键 。按线性 弹性设计 ，
外包柱脚塑性抗弯承载力计算分析
外包柱脚在多高层钢结构及钢 －混组合结构中 较为常见，在结 构 设 计 中 有 着 广 泛 的 应 用。 外 包 柱 脚在结构设计中主要分为弹性设计和抗震设计。鉴 于之前的国内规范 对 于 抗 震 要 求 不 明 确，在 新 旧 规 范更 新 之 际，对 于 外 包 柱 脚 的 抗 震 设 计，根 据 ＧＢ ５００１１－２００１《建 筑 抗 震 设 计 规 范》［１］（以 下 简 称 “旧 抗规”）和 ＧＢ ５００１１－２０１０《建 筑 抗 震 设 计 规 范 》［２］ （以下简称“新抗规”）的 要 求，对 比 新 旧 抗 规 下 的 计 算 分 析 ，并 结 合 工 程 实 例 做 进 一 步 探 讨 ，从 而 得 出 结 论及建议。
４ 钢 筋 混 凝 土 的 塑 性 及 极 限 承 载 力 的 计 算
根 据 文 献 ［５］，外 包 混 凝 土 受 拉 主 筋 屈 服 时 的 受
弯承载能力为：
Ｍｕｆ ＝ Ａｅ（ｈ０ －ａｓ）ｆｙｋ
（３）
式中：Ａｅ 为受拉一侧竖向钢筋（主筋）截面面积；ｆｙｋ为
１２
钢 结 构 ２０１２ 年 第 ７ 期 第 ２７ 卷 总 第 １６１ 期
孙 学 水 ，等 ：外 包 柱 脚 塑 性 抗 弯 承 载 力 计 算 分 析
外包柱脚塑性抗弯承载力计算分析
孙 学 水１ 关 超２ 张 卫 东２
（１．浙 江 杭 萧 钢 构 股 份 有 限 公 司 ，杭 州 ３１０００３；２．广 东 杭 萧 钢 构 有 限 公 司 ，广 东 珠 海 ５１９０５５）
但 对 筏 板 厚 度 要 求 较 低。３ 种 形 式 具 体 如 图 １ 所 示。 １．２ 规范规定
目前对于外包柱脚的抗震计算研究并不多见， 文献［３ －６］涉及 了 相 关 外 包 柱 脚 的 研 究 内 容，其 设 计方法主要参照ＪＧＪ ９９－９８《高 层 民 用 建 筑 钢 结 构 技术规程》［７］（以下简称“高钢规”）中的相关方 法，但 对于抗震设计时，“高钢规”以及 “旧抗规”均未作明 确规定，２０１０年出版并实施的“新抗 规”做 出 了 相 关 规定。
钢结构柱脚抗剪键抗剪承载力计算
钢结构柱脚抗剪键抗剪承载力计算钢结构柱脚抗剪键是指为了增加钢结构柱脚的抗剪承载力而设置的一种连接形式。
抗剪键的设计和计算非常重要，可以确保钢结构柱脚在受到水平荷载时能够有效地传递力引导到其它构件上，以保证结构的整体稳定性和安全性。
在进行钢结构柱脚抗剪键抗剪承载力计算之前，首先需要确定所选材料的强度和物理力学性能参数。
一般来说，抗剪键的材料可选用高强度钢材，如Q345B等。
钢结构柱脚抗剪键抗剪承载力的计算方法主要有以下几种：剪切层法、双剪栓法和剪力传递法。
1.剪切层法：该方法是将抗剪键视为一个矩形剪切层，计算抗剪键的承载力。
首先需要确定抗剪键的宽度（一般为柱脚厚度的 1.5倍）和长度，然后根据材料的抗剪强度和剪切层的面积计算抗剪键的承载力。
2.双剪栓法：该方法是将抗剪键视为两个剪切连接，通过计算双剪栓的抗剪承载力确定抗剪键的承载力。
首先需要确定双剪栓的直径和间距，然后根据材料的抗剪强度计算双剪栓的抗剪承载力，最后乘以双剪栓的个数得到抗剪键的承载力。
3.剪力传递法：该方法是根据结构的受力机理，通过计算剪力传递路径的承载力确定抗剪键的承载力。
首先需要确定剪力传递路径的长度和宽度，然后根据材料的抗剪强度计算剪力传递路径的承载力，最后乘以路径个数得到抗剪键的承载力。
以上三种方法都可以用来计算钢结构柱脚抗剪键的承载力，具体选择哪种计算方法可以根据实际情况进行确定。
在进行计算时，需要考虑抗剪键的尺寸、材料强度、荷载大小和加载方式等因素，确保计算结果的准确性和合理性。
需要注意的是，在进行钢结构柱脚抗剪键抗剪承载力计算时，还需要考虑其它因素，如局部剪切和压力等，以确保抗剪键的受力状态和承载能力符合设计要求，并且能够满足结构的整体稳定性和安全性。
最后，钢结构柱脚抗剪键的设计和计算需要根据国家和地区的相关规范进行，以确保设计和计算的合理性和安全性。
同时，需要进行结构的静力和动力等多方面的分析和计算，以提高设计的可靠性和经济性。
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关 键 词 :钢柱脚,抗 剪 键 ，承载力,摩擦力
中图分类号:TU312
文献标识码:A
〇 引言 近 年 来 ，我公司承担的化工、热 电 、石 化 等 工 程 设 计 中 ，钢框
架及轻型门式刚架的应用十分普遍。在这类结构设计中 均 涉 及 到 柱 脚 抗 剪 承 载 力 计 算 的 问 题 ，图 纸 审 查 机 构 也 会 要 求 设 计 人 提 供柱脚抗剪承载力的计算书。然 而 ，国内现有的设计规范及计算 软 件 对 柱 脚 抗 剪 承 载 力 设 计 方 面 表 达 比 较 模 糊 ，给 结 构 设 计 人 员 带 来 很 多 困惑。
栓更不能承受剪力。但 对 于 没 有 靴 梁 的 锚 栓 ，国 外 有 两 种 意 见 ， 一 种 认 为 可 以 承 受 剪 力 ，另 一 种 则 不 考 虑 （见 G.BALLI0 ，F.M. MAZZOLANI著 《钢 结 构 理 论 与 设 计 》，冶 金 部 建 筑 研 究 总 院 译 ， 1985年 1 2 月 ）。另 外 ，在 我 国 亦 有 资 料 建 议 ，在抗震设计中可用 半经验半理论的方法适当考虑外露式钢柱脚（不 管 有 无 靴 梁 ）受 压侧锚栓的抗剪作用。
铰接柱脚： ■Na
(a + />) + n 2A ec2/ ( a + b ) (3)
锚栓
钢柱
柱脚底板
基！ _顶标局
二次灌浆层
"X 基础短柱
\ …l………
nV !
n
&I
B
b )铰接柱脚详图 图1 柱脚详图
2 钢柱脚抗剪承载力性能分析
本文将钢柱脚抗剪性能的分析分三个方面来展开，分 别 是 ：
1)
摩擦力；
国 内 外 有 关 柱 脚 锚 栓 抗 剪 的 理 论 分 析 及 实 验 比 较 多 ，文献 [3 ][ 4 ]通过实验和理论推导出的如下计算公式比较有意义，计算
公式如下： rFj = fju(N + n lA e〇-l + n1Ae〇-2) + fin3A eT ⑵ \/<t \ + 3 r 2
取值方法。 2 . 3 抗剪键抗剪承载力
M "v K ? :\2016年 \16期 \231.卩 5 20160648 09:30:22
第42卷 第 16期 20 16 年6 月
甄军:钢结构柱脚抗剪承载力计算分析及设计
35
a+b
a )刚接柱脚计算简图
b )铰接柱脚计算简图
图 2 计算简图
国 内 外 的 规 范 对 于 抗 剪 键 的 设 置 均 有 明 确 要 求 ，然 而 对 于 规 范的这一要求，若 需 设 置 抗 剪 键 ，其 承 载 力 如 何 验 算 。对于设置 抗 剪 键 后 具 有 多 少 抗 剪 承 载 能 力 的 问 题 ，现 行 钢 结 构 设 计 规 范 和 欧 洲 规 范 都 没 有 给 出 具 体 的 设 计 计 算 公 式 ，对 这 方 面 的 研 究 工 作 也 很 少 ，实际设计中常常凭工程经验来确定。
柱脚示意图见图1。
其 中 ，M 为 摩 擦 系 数 ;^为 轴 力 。 由 式 ( 1 ) 可 以 看 出 ，在 摩 擦 系 数 确 定 的 情 况 下 ，摩 擦 力 的 大 小 只 取 决 于 轴 力 的 大 小 。我 国 目 前 现 行 规 范 一 般 规 定 摩 擦 系 数 可 取 〇.4 ，代人轴力即可求得摩擦力。 2_ 2 锚栓抗剪承载力
P— 铺栓受力不均匀系数,按 文 献 [5]取 值 ；
f — }. 单根锚栓的屈服强度； M— 柱脚底板与混凝土基础的摩擦系数，按 文 献 [6]取 值 。 力 和 <72 按 式 ( 3 ) ，式 ( 4 ) 计 算 ，式 （3 ) ,式 ( 4 ) 中各符号含义
如图2 所示。
在 确 定 混 凝 土 基 础 反 力 的 作 用 点 位 置 时 ，参 考 文 献 [ 4 ] 的
钢结构柱脚抗剪承载力计算分析及设计
甄军
(中海油山东化学工程有限责任公司，山 东 济 南 250101)
摘 要 : 为了确定钢结构柱脚的抗剪承载力，对国内外钢结构柱脚抗剪研究情况进行了总结，从 摩 擦 力 、锚 栓 抗 剪 承 载 力 、抗剪键
抗 剪 承 载 力 等 方 面 ，归 纳 了 柱 脚 抗 剪 承 载 力 的 计 算 分 析 及 设 计 要 求 ，以 供 参 考 。
4 — 单根柱脚锚栓有效截面面积；
<j \ --- 受拉侧单根铺栓的正应力； 心— 靠近受压一侧单根锚栓的正应力；
丁— 受拉侧单根锚栓的剪切应力；
-受 拉 侧 锚 栓 的 数 目 ； n2~ -靠近受压一侧锚栓的数目； n3- -参与受剪锚栓数目（建 议 取 受 拉 侧 及 受 压 侧 锚 栓 各
1/2)，且 ra3彡2;
2)
锚栓抗剪承载力；
3)
抗剪键承载力。
2. 1 摩擦力
柱脚底板和基础间的摩擦力的计算公式：
F=fjiN
(1)
收稿日期:2016-03-15 作 者 简 介 : 甄 军 （1 9 83-),男 ，硕 士 ,工程师
刚接柱脚，取 化 =0:
-N a
o-i (a + b )nlA e
⑷
式中:iV— 柱 脚 轴 力 ；
M "v K ? :\2016年 \16期 \231.卩 5 20160648 09:30:22
第42卷 第 16期
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20 16 牟6 月
山 西建筑 SHANXI ARCHITECTURE
Vol. 42 No. 16 Jun. 2016
文章编号：1009-6825 (2 0 1 6 )16-0034-03
本文基于对目前国内外钢结构柱脚抗剪承载力的研究情况 的总结，提出了柱 脚 抗 剪 承 载 力 设 计 的 计 算 分 析 及 设 计 要 求 ，下 面 将 结 合 工 程 实 例 ，详 细 讨 论 这 个 问 题 。
1 _ 般规定 按我国习惯，柱 脚 锚 栓 不 考 虑 承 受 剪 力 ，特 别 是有靴 梁 的 锚
目 前 ，我 国 现 行 的 规 范 一 般 忽 略 柱 脚 锚 栓 的 抗 剪 承 载 力 [1’2]， 水平剪力全部由柱底摩擦力及抗剪键承受。而 实 际 上 ，柱脚锚栓 是有一定的抗剪能力的，在 满 足 结 构 安 全 可 靠 的 前 提下 ,若 充 分 利用其抗剪性能，可 在 实 际 设 计 中 减 少 甚 至 避 免 设 置 抗 剪 键 ，从 而方便施工，节 约 钢 材 ，取得一定的经济效益。