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鋼結(jié)構(gòu)錨栓能不能抗剪?

發(fā)布時間:2023-03-24
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一、相關(guān)規(guī)定

1、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) GB 50017-2017

12.7.4 柱腳錨栓不宜用以承受柱腳底部的水平反力,此水平反力由底板與混凝土基礎(chǔ)間的摩擦力(摩擦系數(shù)可取0.4)或設(shè)置抗剪鍵承受。

【條文說明】12.7.4 按我國習(xí)慣,柱腳錨栓不考慮承受剪力,特別是有靴梁的錨栓更不能承受剪力。但對于沒有靴梁的錨栓,國外有兩種意見,一種認(rèn)為可以承受剪力,另一種則不考慮(見G.BALL10,F(xiàn).M.MAZZOLANI著《鋼結(jié)構(gòu)理論與設(shè)計(jì)》,冶金部建筑研究總院譯,1985年12月)。另外,在我國亦有資料建議,在抗震設(shè)計(jì)中可用半經(jīng)驗(yàn)半理論的方法適當(dāng)考慮外露式鋼柱腳(不管有無靴梁)受壓側(cè)錨栓的抗剪作用,因此條文中采用“不宜”。至于摩擦系數(shù)的取值,現(xiàn)在國內(nèi)外己普遍采用0.4,故列入。

2、門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范 GB 51022-2015

10.2.15 柱腳節(jié)點(diǎn)應(yīng)符合下列規(guī)定:

3 帶靴梁的錨栓不宜受剪,柱底受剪承載力按底板與混凝土基礎(chǔ)間的摩擦力取用,摩擦系數(shù)可取0.4,計(jì)算摩擦力時應(yīng)考慮屋面風(fēng)吸力產(chǎn)生的上拔力的影響。當(dāng)剪力由不帶靴梁的錨栓承擔(dān)時,應(yīng)將螺母、墊板與底板焊接,柱底的受剪承載力可按0.6倍的錨栓受剪承載力取用。當(dāng)柱底水平剪力大于受剪承載力時,應(yīng)設(shè)置抗剪鍵。          
 
  4 柱腳錨栓應(yīng)采用Q235鋼或Q345鋼制作。錨栓端部應(yīng)設(shè)置彎鉤或錨件,且應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50010的有關(guān)規(guī)定。錨栓的最小錨固長度la(投影長度)應(yīng)符合表10.2.15的規(guī)定,且不應(yīng)小于200mm。錨栓直徑d不宜小于24mm,且應(yīng)采用雙螺母。          
  【條文說明】10.2.15 在進(jìn)行柱腳錨栓抗拔計(jì)算和設(shè)計(jì)時,與柱間支撐相連的柱要考慮支撐豎向風(fēng)荷載的影響。          
  柱底水平剪力由底板與基礎(chǔ)表面之間的摩擦力承受,摩擦系數(shù)取0.4。當(dāng)剪力超過摩擦力,剪力僅由錨栓承受時,要采取措施。底板和錨栓間的間隙要小,應(yīng)將螺母,墊板與底板焊接,以防止底板移動。另外,錨栓的混凝土保護(hù)層厚度要確保。考慮錨栓部分受剪,柱底承受的水平剪力按0.6倍的錨栓受剪承載力取用。          
  當(dāng)需要設(shè)置抗剪鍵時,抗剪鍵可采用鋼板、角鋼或工字鋼等垂直焊于柱底板的底面,并應(yīng)對其截面和連接焊縫的受剪承載力進(jìn)行計(jì)算??辜翩I不應(yīng)與基礎(chǔ)表面的定位鋼板接觸。

3、機(jī)械工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 GB 50906-2013

7.4.2 露出式柱腳基礎(chǔ),鋼柱軸力應(yīng)由底板直接傳至混凝土基礎(chǔ);鋼柱底部的水平力,應(yīng)由底板與混凝土基礎(chǔ)間的摩擦力承受;當(dāng)水平力大于底板下的摩擦力時,應(yīng)設(shè)置抗剪件且承受全部水平力;鋼柱底部的彎矩,應(yīng)由柱腳錨栓的拉力和底板與基礎(chǔ)混凝土間的承壓力承受;柱腳錨栓在基礎(chǔ)中的埋置應(yīng)滿足錨固要求,埋入長度不應(yīng)小于其直徑的25倍;錨栓底部應(yīng)設(shè)錨板或彎鉤,錨板厚度宜大于錨栓直徑的1.3倍。柱腳底板下混凝土的局部承壓,應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50010的有關(guān)規(guī)定驗(yàn)算。

【條文說明】無。

4、有色金屬工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 GB 51055-2014

7.3.25 外露式剛性柱腳的設(shè)計(jì)應(yīng)符合下列規(guī)定:          
  1 柱腳應(yīng)按柱腳處最不利組合內(nèi)力進(jìn)行計(jì)算,抗震設(shè)計(jì)時,柱腳承載力不宜小于柱截面塑性屈服承載力的1.2倍。          
 
 2 柱腳錨栓的直徑和數(shù)量應(yīng)根據(jù)組合內(nèi)力作用下產(chǎn)生的最大拉力計(jì)算確定。柱腳底部的水平剪力應(yīng)由柱腳鋼底板與基礎(chǔ)間的摩擦力,或設(shè)置抗剪鍵及其他措施承擔(dān),不應(yīng)由柱腳錨栓承擔(dān)。

【條文說明】無。

5、高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程 JGJ 99-2015

8.6.2 外露式柱腳的設(shè)計(jì)應(yīng)符合下列規(guī)定:

4 鋼柱底部的剪力可由底板與混凝土之間的摩擦力傳遞,摩擦系數(shù)取0.4;當(dāng)剪力大于底板下的摩擦力時,應(yīng)設(shè)置抗剪鍵,由抗剪鍵承受全部剪力;也可由錨栓抵抗全部剪力,此時底板上的錨栓孔直徑不應(yīng)大于錨栓直徑加5mm,且錨栓墊片下應(yīng)設(shè)置蓋板,蓋板與柱底板焊接,并計(jì)算焊縫的抗剪強(qiáng)度。

【條文說明】8.6.2 外露式柱腳應(yīng)用于各種柱腳中,外包式柱腳和埋入式柱腳中鋼柱部分與基礎(chǔ)的連接,都應(yīng)按抗彎要求設(shè)計(jì)。錨栓承載力計(jì)算參考了高強(qiáng)度螺栓連接(承壓型)同時受拉受剪的承載力計(jì)算規(guī)定。錨栓抗剪時的孔徑不大于錨栓直徑加5mm左右的要求,是參考國外規(guī)定,國內(nèi)已有工程成功采用。當(dāng)不能做到時,應(yīng)設(shè)置抗剪鍵。

6、混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范 GB 50367-2013

16.2.1 錨栓鋼材的承載力驗(yàn)算,應(yīng)按錨栓受拉、受剪及同時受拉剪作用等三種受力情況分別進(jìn)行。

16.2.4 錨栓鋼材受剪承載力設(shè)計(jì)值,應(yīng)區(qū)分無杠桿臂和有杠桿臂兩種情況(圖16.2.4)按下列公式進(jìn)行計(jì)算:

         圖片

式中:Va——錨栓鋼材受剪承載力設(shè)計(jì)值(kN);          
    
 ψE,v——錨栓受剪承載力抗震折減系數(shù);對6度區(qū)及以下,取ψE,v=1.00;對7度區(qū),取ψE,v=0.80;對8度區(qū)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類場地,取ψE,v=0.70;          
     A
s——錨栓的有效截面面積(mm2);          
     W
e1——錨栓截面抵抗矩(mm3);          
     σ——被驗(yàn)算錨栓承受的軸向拉應(yīng)力(N/mm
2),其值按Nat/As確定;符號Nat和As的意義見式(16.2.2);          
     α
m——約束系數(shù),對圖16.2.4(a)的情況,取αm=1;對圖16.2.4(b)的情況,取αm=2;          
     l
0——杠桿臂計(jì)算長度(mm);當(dāng)基材表面有壓緊的螺帽時,取l0=l;當(dāng)無壓緊螺帽時,取l0=l+0.5d。

圖片

圖16.2.4 錨栓杠桿臂計(jì)算長度的確定          
1—錨栓;2—固定件;l
0—杠桿臂計(jì)算長度

【條文說明】16.2.1~16.2.4 這三條規(guī)定基本上是參照歐洲標(biāo)準(zhǔn)制定的,但根據(jù)我國鋼材性能和質(zhì)量情況對設(shè)計(jì)指標(biāo)稍作偏于安全的調(diào)整。此外,還在條文內(nèi)容的表達(dá)方式上作了適當(dāng)改變:一是與現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范相協(xié)調(diào),給出錨栓鋼材強(qiáng)度的設(shè)計(jì)值;二是直接以錨栓抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值?ud,v取代原公式中的0.5?ud,t,使該表達(dá)式(16.2.4-1)在計(jì)算結(jié)果相同的情況下概念較為清晰。這次修訂,又參照美國ACI 318附錄D的規(guī)定,對ψE,V的取值作了偏于安全的調(diào)整。

二、結(jié)論

1、從直觀意義上,錨栓肯定能抗剪。          
2、目前現(xiàn)行的規(guī)范大部分均不支持錨栓抗剪,外露式柱腳抗剪由底板

摩擦力和額外設(shè)置的抗剪鍵共同抗剪。

3、高鋼規(guī)規(guī)定由錨栓抵抗全部剪力時,要求底板上的錨栓孔直徑不應(yīng)大于錨栓直徑加5mm,且錨栓墊片下應(yīng)設(shè)置蓋板,蓋板與柱底板焊接,并計(jì)算焊縫的抗剪強(qiáng)度。

4、混凝土加固設(shè)計(jì)規(guī)范給出了后置錨栓抗剪承載力計(jì)算方法。


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