钢结构柱脚抗剪机理和其设计.pdf

石油化工设计 Petrochemical Design 钢结构柱脚的抗剪机理及其设计 王 群 (中国石化工程建设公司，北京 100101) 摘要：作为上部钢结构与混凝土基础间的重要连接，钢柱柱脚担负着将作用于上部结构的各种作用 效应传递到基础的作用，如何可靠地将水平剪力传递到基础是其中重要的一个方面。文章结合 AISC相 关的设计导则拟就钢结构柱脚的几种抗剪机制作一粗浅论述 ，并着重讨论锚栓抗剪的问题以及剪力键的 设计方法。 关键词 ：抗剪机制 柱脚 剪力键 锚栓 1 柱脚水平反力的传递方法和机理 0．55。图2为某涉外项 目钢结构仓库的钢柱柱 (1)利用柱脚底板与基础}昆凝土问的摩擦力。 脚，从中可以清楚的看出柱脚底板位于灌浆层 内。 这种方法简单直观，易于理解，其前提条件是柱脚 压力必须足够大以便能够提供足够的摩擦力来传 递柱脚水平反力至基础。但在某些情况下柱脚出 现拉力的时候，例如柱问支撑位置处的柱脚，由于 通常会同时存在比较大的拉力和水平力，单纯依 靠这种方法是不可行的。 需要注意的是，与我 国 《钢结构设计规范》 (GB50017—2003)仅仅考虑柱脚板与硬化后的混 图2 柱脚底板照片 无论摩擦系数如何取值，问题的关键都是不 凝土顶面间的摩擦从而在 8．4．13条中将摩擦系 能过高地估算柱脚的垂直反力。国外有文献建 数统一取为0．4的做法不同¨，AISC依据柱脚底 议 ，为安全起见，在计算垂直反力时，永久荷载所 板与混凝土和灌浆层相对位置的不同而取用不同 贡献的部分要折减25％。 的摩擦系数 ¨2J：①当柱脚底板埋置于混凝土内，顶 (2)设置剪力键。当柱脚垂直反力引起的摩 面与混凝土平齐[如图1(a)所示]时取为0．9；② 擦力不足以抵抗柱脚底板水平反力的时候，常用 柱脚底板底面与混凝土顶面平齐 [如图1(b)所 的办法是在柱脚底板底面焊接剪力键 ，剪力键可 示]时取0．7；但①②两种作法都要求待钢柱就位 以采用钢板或者型钢。这时剪力键承担的是扣除 后再浇筑混凝土，施工时实现起来有一定难度；③ 摩擦力以后的柱脚水平反力部分，但 由于剪力键 当柱脚底板位于灌浆层内[如图1(c)所示]时取 的刚度很大，并且为计算方便起见，一般都假定柱 脚水平反力全部由剪力键传递。这种方法需要在 基础中设置预留坑或孔，大型柱脚底板还要开设 4 收稿 日期：2010—01—29。 作者简介：王群，男，1996年毕业于北京工业大学工民 (a) (b) (C) 建专业，获工学学士学位