关于美国规范中柱脚锚栓的设计

工业与民用钢结构中柱脚锚栓是一种常用的钢结构与基础连接的重要构件,但国内对柱脚锚栓工作性能的研究和介绍比较少,规范中关于柱脚锚栓的介绍也比较少。国内关于柱脚锚栓的受力规定也比较单一,只参与受拉,不参与抗剪,美国规范中地脚锚栓既抗拉又抗剪。总结了美国规范对地脚锚栓的理解和设计,就柱脚锚栓的类型、工作性能、破坏形式以及参与抗拉和抗剪时的构造要求进行描述。该研究了加深对柱脚螺栓的了解,也可以为在工作中进行地脚锚栓设计时提供参考和比较。希望能借此文促进专业人员对柱脚锚栓的研究,充分利用锚栓本身及周边钢筋的强度,避免材料的过度浪费。     

往复荷载下预紧力对露出型柱脚力学性能的影响

预紧力作用下锚栓与结构协同工作时柱脚各组件的应力和柱脚刚度发生怎样的变化,有待于进一步研究.以露出型柱脚为研究对象,利用ANSYS软件,建立考虑接触的三维有限元模型,进行循环荷载下的非线性分析,研究锚栓预紧力对柱脚整体及各部分组件的力学性能影响.结果表明:预紧力可使锚栓与底板的连接更加紧密,增强柱脚的整体性和初始抗弯刚度,延缓底板的翘曲,但是由于锚栓预紧力的影响,锚栓的塑性变形发展趋势增加.考虑抗震设防要求进行柱脚设计时宜合理选择锚栓预紧力.     

柱脚锚栓抗剪性能分析

本文提出了钢结构柱脚锚栓的受力模型,在总结国内外柱脚锚栓抗剪计算方法的基础上,通过实例计算了单个锚栓及整个柱脚的抗剪承载力,结果证明柱脚锚栓是可以参与抵抗水平力的,可以在柱脚设计中适当应用。     

外露式钢柱脚受剪性能试验研究

以轴力和锚栓数量及其布置形式为参数,对4个外露式钢柱脚试件进行了水平往复加载试验,对其受剪性能及受剪机制进行分析。当柱脚所受轴力为压力时,柱脚的剪力由其与基础顶面间的静摩擦力传递给基础,且柱脚弯矩对其受剪承载力有提高作用。当柱脚所受轴力为拉力时,柱脚底板与基础表面间分离,柱脚在水平荷载作用下发生滑移,此时锚栓参与承担水平力,但其承担水平力的能力较小。柱脚受弯承载力随着柱脚锚栓数量的增加而增大。当锚栓数量从4个增加到6个时,柱脚受弯承载力增加了12%,耗能能力增加了20%。配置相同数量锚栓柱脚的滞回行为随着锚栓布置方式的不同也有所改变。将锚栓布置在沿加载方向的最外侧时,可以最大程度地利用每个锚栓的承载力。因此,在设计外露式柱脚时需要考虑锚栓布置方式,以便充分利用锚栓的受拉性能。     

超高层贯穿双层柱脚底板的巨型锚栓群精确预埋技术

海口塔超高层钢结构外框4个多腔室圆管(直径4.2 m)组合巨柱的柱脚长宽为10.42 m×4.92 m,柱脚底板为双层,底板厚110 mm,间距1 m,每个柱脚通过166根预埋锚栓组成的锚栓群和基础连接,锚栓直径90 mm,长度5.2 m.要求所有锚栓垂偏不能超过0.0513°,因此对锚栓定位精度要求极高.该工程通过巨...     

锚栓预紧力对柱脚抗剪设计的影响分析Ⅰ:铰接柱脚

《钢结构设计规范》和《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》对钢结构柱脚抗剪都明确规定:柱脚锚栓不宜用于承受柱脚底部的水平剪力,水平剪力可由底板与混凝土基础间的摩擦力或设置抗剪件承受。柱脚设置抗剪件的条件为:μN相似文献   

露出型钢柱脚抗剪承载力的试验研究

为了确定露出型低位锚栓钢柱脚的抗剪承载力,对该类型柱脚分两种构造形式进行试验研究,一种用于研究锚栓的抗剪性能,另一种用于研究抗剪键的抗剪性能。通过试验研究和理论分析,得出柱脚抗剪P-δ滞回曲线,提出露出型低位锚栓钢柱脚在不同构造时整体抗剪承载力计算公式,并对GB 50017-2003《钢结构设计规范》中关于钢柱脚设置抗剪键方面的规定提出修改建议。     

广州新电视塔大型倾斜柱脚施工技术

广州新电视塔钢结构外筒由钢管混凝土立柱、钢管环梁和钢管斜撑组成.其外框筒大型倾斜柱脚是钢结构外框筒定位和安装的基础,由于柱脚安装与混凝土施工穿插进行,需消除混凝土施工造成的安装偏差;倾斜柱脚采用锚栓群固定连接,定位困难且要求高.柱脚预埋锚栓均采用定位支架、定位环板控制其安装精度.通过采取标高调整,二次埋设等技术措施,消除了混凝土施工造成的安装偏差,达到了锚栓孔无一扩孔,一次安装到位的要求.     

锚栓预紧力对柱脚抗剪设计的影响分析Ⅱ:刚接柱脚

对于轻钢结构刚接柱脚,往往弯矩M和剪力V较大,而轴力N相对较小,对柱脚抗剪的设计要求更加严格。而弯矩M的存在和锚栓预紧力将影响刚接柱脚的抗剪,将直接提高刚接柱脚的抗剪承载力。本文对同一种刚接柱脚有限元计算模型,分别计算刚接柱脚在不同弯矩情况下和不同锚栓预紧力作用下的柱脚抗剪承载力,分析柱脚锚栓预紧力对柱脚抗剪的贡献,并根据计算结果,柱脚设置抗剪件条件为:μF相似文献   

多层建筑顶部轻钢加层柱脚节点的设计与构造

为有利于加层结构抗震,保证结构整体性,新旧结构的连接(即柱脚节点)能否达到设计要求是轻钢加层工程成败的关键。本文分析了原结构为砖混结构及钢筋混凝土框架结构的轻钢加层的柱脚节点做法,提出铰接柱脚及刚接柱脚锚栓的锚固方式,并指出新旧混凝土的粘结界面处理和植筋技术将影响柱脚节点的承载能力和耐久性。     

箱形柱整体芯筒式全螺栓连接受力性能研究

为解决钢结构箱形柱传统焊缝连接存在的施工效率低、人工成本高、抗震性能差和污染环境等问题,提出一种整体芯筒式全螺栓连接及其设计方法,设计3个设置芯筒、单向螺栓及补偿板的全螺栓连接及1个传统全熔透焊接连接,研究全螺栓连接的受力性能及芯筒、单向螺栓和补偿板对连接受力性能的影响,并与传统焊接连接进行对比。试验结果表明:层间位移角从0.01 rad增加到0.04 rad时,芯筒的设置能够减少法兰应变30%~70%,降低螺栓拉力4%~21%,芯筒的设置能够提高连接的抗弯、抗剪能力,具有良好的延性和耗能能力;同时设置单向螺栓和补偿板的连接与只设置补偿板节点的滞回曲线在0.05 rad之前完全重合,在0.05 rad之后略有差别,可以根据不同需要选用;整体芯筒式全螺栓连接拥有与传统全熔透焊接连接相近的滞回性能,在结构设计时可按刚接进行计算并推广应用于实际工程中。     

Q690高强钢端板连接梁柱节点抗震性能试验研究

对3个齐平式端板螺栓连接节点试件进行低周反复荷载试验,其中1个为普通钢端板节点试件,另2个为Q690高强钢端板节点试件。通过改变端板和柱的尺寸与材料,得到普通钢与高强钢端板节点、刚性柱和非刚性柱节点的性能差别,并与欧洲规范EC3的计算结果进行对比。结果表明：Q690高强钢端板节点的受弯承载能力比Q345钢端板节点高30%,但因其端板弹性变形能力较强,易于导致螺栓破坏,因此,需提高螺栓的承载力以提高其延性;刚性柱节点的受弯承载能力与非刚性柱节点基本相同,但其转动能力、延性、耗能能力等抗震性能明显优于非刚性柱节点;EC3组件法普通钢节点承载能力的预测公式可直接用于高强钢端板节点,但转动刚度及破坏模式的预测方法并不适用于高强钢端板节点。     

螺栓角钢钢节点的三维非线性有限元分析

对螺栓角钢钢节点半刚性连接采用非线性有限元分析方法 ,对连接中的主要构件的顶部、底部、腹板角钢、高强螺栓、梁翼缘、柱翼缘和柱翼缘加劲肋进行三维非线性有限元精细模拟 ,针对有无柱加劲肋、有无腹板角钢等几种连接的情况进行比较分析 ,探讨了螺栓角钢半刚性连接的受力性能。     

钢结构高效装配减震体系拟动力和静力试验研究

针对装配式钢结构中广泛应用的钢框架箱型柱全熔透焊接的传统连接技术存在热影响区力学性能差、施工效率低、人工成本高、污染环境等关键问题,课题组提出芯筒式全螺栓连接节点,结合中间柱摩擦阻尼器减震技术,构建一种高效装配式减震钢结构体系。以工程实例为原型结构,对其中一榀进行0.7倍缩尺,对钢结构高效装配减震体系试验框架进行拟动力和拟静力试验研究。研究表明在El-Centro波8度(0.2g)多遇、设防、罕遇和8度(0.3g)罕遇地震作用下,试验框架表现出良好的刚接性能,拟动力试验结束后基本无塑性损伤。拟静力试验大变形情况下,试验框架滞回曲线呈双线性,结构主要通过阻尼器进行耗能,试验结束时,除柱脚应变较大外,节点域以及梁和中间柱位置几乎保持弹性状态。结果表明钢结构高效装配减震体系节点有良好的受力性能,中间柱型阻尼器发挥了耗能作用。     

钢柱脚单个锚栓的承载力设计

对国内外钢柱脚锚栓设计方法进行了回顾和比较 ,对单个锚栓的破坏模式和承载力进行了总结。比较发现 ,与我国不允许锚栓参与抗剪的规定相反 ,欧美国家都考虑锚栓参与抗剪 ;在锚栓抗拉强度设计值的取值方面 ,欧美等国将锚栓的强度设计值取与普通螺栓或与制作螺栓的材料相应的强度设计值 ,而我国规范的取值则在普通螺栓已经较低的基础上再打 8折。基于对国内外不同设计方法的分析归纳 ,提出了单个锚栓的设计准则的建议 ,供锚栓设计时参考。     

钢结构拉弯柱脚圆、环形底板锚栓的优化设计

在受拉和受弯共同作用下,考虑所用材料的线弹性性质以及多个锚栓的作用,采用理论公式和迭代法,对具有圆形、环形底板的钢结构拉弯柱脚的锚栓设计进行了优化。     

Evaluation of the moment-rotation curve of I beam-to-CFT column connection with endplate,using mechanical modeling

Through this study, a method is presented to estimate moment-rotation (M-) curve of I beam-to-the concrete filled tube (CFT) connections. This method is based on the components method in which components are analyzed and modeled as different mechanical models. These components are considered as springs with specific mechanical properties of stiffness, strength, and rigid bars. Their force-displacement relationship is assumed bi-linear and 3-linear. The connection behavior is assumed through assembling the stiffness of different components. In this study, connection of I beam-to-CFT column with bolted endplate connection under monotonic loading, which has been tested in the laboratory, is evaluated. It must be mentioned that those bolts which penetrated into the column depth have been used in order to create continuity between flanges of the column. The suggested method has been compared with the experimental test and the advanced finite element model in terms of stiffness, strength, and rotational capacity; moreover, its operation was satisfactory.     

Non-slip-type restoring force characteristics of an exposed-type column base

This paper describes an experimental study on exposed-type column bases with new restoring force characteristics. Generally, an exposed-type column base consists of elastic/plastic anchor bolts and an elastic thick base plate. The restoring force characteristics of these column bases are observed to be slip-type due to the gap between the nut of the anchor bolt and the base plate, caused by the plastic elongation of the anchor bolt. These restoring force characteristics can be governed by elastic/plastic anchor bolts, an elastic/plastic base plate and/or a gap between the nut and the base plate. In particular, the gap between the nut and the base plate can be eliminated by means of a new device consisting of a wedge compressed by a spring and a counter-wedge. To show the fundamental characteristics of the new column base, two kinds of specimens were tested. The conclusions obtained are as follows. (1) The cyclic characteristics of conventional column bases with elastic/plastic anchor bolts and an elastic base plate became slip-type. (2) The cyclic characteristics of column bases with the gap between nut and base plate eliminated by use of the device became non-slip-type, that is, linear from the origin at each loading step.     

恒阻大变形锚杆力学特性及其工程应用

 传统刚性锚杆允许巷道围岩的变形量一般均在200 mm以下,不能适应巷道围岩大变形破坏而被拉断失效。自主研发的恒阻大变形锚杆能提供恒定工作阻力和稳定变形量,该锚杆主要由恒阻装置和弹性杆体组成,适应于软岩巷道、深部巷道的围岩支护,可以有效控制冲击地压等工程灾害。利用自主研发的恒阻大变形锚杆(索)试验系统对恒阻大变形锚杆进行室内力学特性试验,试验结果表明,恒阻范围内累计变形量最大值可达1 000 mm。在我国典型深部软岩矿井巷道支护进行现场科学试验,效果良好。     

方管柱与工字型钢梁半刚性连接性能的试验研究

对工程中普遍使用的方管柱与工字形钢梁的端板连接进行了一组静载试验研究。该组试件考虑了方管柱在连接处开孔的实际情况,在相应的连接处开设了圆孔,以模拟实际的连接构造。通过试验,测定了连接点处的连接刚度及其变化规律,并得到了连接处所能传递的极限弯矩及相应的弯矩-转角曲线,为该类节点的设计提供了一定的参考依据。试验结果表明:对于这种典型的端板连接,节点转动刚度随着端板连接形式的改变将产生相应的变化,因此目前钢框架的设计中将这种端板连接普遍看作刚性节点是不恰当的。