钢结构柱脚抗剪键抗剪承载力计算VIP免费

建筑结构学报JournalofBuildingStructures第31卷第7期2010年7月Vol.31No.7July2010011文章编号:1000-6869(2010)07-0086-08钢结构柱脚抗剪键抗剪承载力计算肖南，李莎，赵文争(浙江大学建筑工程学院，浙江杭州310058)摘要:为了确定钢结构柱脚抗剪键的抗剪承载力，分别以混凝土应变达到应力峰值应变和极限应变为抗剪屈服承载力和极限承载力的两种极限状态，选取混凝土应力-应变关系接近实际受力情况的非线性弹塑性模型，建立了考虑抗剪键剪切变形的Timoshenko梁平衡微分方程，采用Galerkin法求得抗剪键的变形曲线，进而推导了两种抗剪承载力的理论计算公式，提出了确定抗剪键埋深和截面规格的方法。研究表明:抗剪键的抗剪承载力和理论埋深取决于其材料截面特性及基础混凝土强度。研究同时表明，抗剪键埋深范围内混凝土压力方向不改变，对柱脚底板产生附加弯矩。采用有限元方法对比分析，算例结果验证了理论计算公式的正确性。关键词:钢柱脚;抗剪键;Timoshenko梁;Galerkin法;抗剪承载力中图分类号:TU391TU312.1TU318.1文献标志码:ACalculationofshearcapacityofshearconnectorinsteelcolumnbaseXIAONan，LISha，ZHAOWenzheng(CollegeofCivilEngineeringandArchitecture，ZhejiangUniversity，Hangzhou310058，China)Abstract:Inordertodeterminetheshearcapacityoftheshearconnectorinsteelcolumnbase，twoultimatestatesofconcretecompressivestrainachievingthestrainofpeakstressandtheultimatestraininconcreteconstitutiverelationshipweretakenintoaccountforcalculatingyieldingandultimateshearcapacityoftheshearconnectorrespectively.Thesimplifiednonlinearelasto-plasticconcretestress-strainrelationshipwasadopted.BasedontheTimoshenko-beamtheoryconsideringthesheardeformation，thedifferentialequationsaboutthedeformationcurveoftheshearconnectorwereestablished，andsolvedbyGalerkinmethod.Thetheoreticalformulaeoftheshearcapacitywerededucedandthedesignmethodfortheeffectiveembedmentdepthandsectionoftheshearconnectorwereproposed.Theresearchshowsthat，theshearcapacityandtheembedmentdeptharedeterminedbythesectioncharacteristicsofshearconnectorandthefoundationconcrete.Italsoindicatesthatanadditionalflexuralmomentisgeneratedbythereactionoftheconcrete.CasestudyshowsthattheshearcapacitiesobtainedbyFEMandtheproposedmethodinthispaperareaccordantwitheachotherandprovesthevalidityoftheproposedmethod.Keywords:steelcolumnbase;shearconnector;Timoshenkobeam;Galerkinmethod;shearcapacity基金项目:国家自然科学基金项目(50638050，50978228)。作者简介:肖南(1965—)，男，江西南康人，副教授。E-mail:sholran@zju.edu.cn收稿日期:2008年12月680引言在钢结构建筑中，铰接柱脚通常承受轴向压力和水平剪力，刚接柱脚还同时承受弯矩的作用。实际工程中常需要设置抗剪键来抵抗柱脚剪力，然而国内外设计规范对抗剪键的设计都没有提供具体依据和方法。GB50017—2003《钢结构设计规范》中明确规定:柱脚锚栓不参与抗剪，水平剪力由底板与基础表面的摩擦力传递。当水平剪力大于摩擦力(一般取0.4N，N为轴向压力)时，须在底板下部设置抗剪键［1］。同时欧洲钢结构规范也指出:若没有设置特别的抗剪构件，则必须验算锚栓或底板摩擦力，以保证其具有足够的抗剪能力［2］。对于规范的这一要求有两个问题值得考虑:一是柱脚锚栓不参与抗剪;二是若需设置抗剪键，应如何设置。大多数研究工作对第一个问题都提出柱脚锚栓具有一定抗剪能力，国外研究甚至认为有只参与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［3-6］。但对于如何设置抗剪键，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。文献［7］对抗剪键的设计埋深提出了计算依据，并建立了供实际计算的表格，但在该文献中，受压混凝土应力-应变关...