钢柱柱脚锚栓的应力分析和设计_李德滋

钢结构柱脚螺栓计算
1.确定载荷：首先需要确定柱脚所承受的垂直荷载和水平荷载。

这些荷载通常由设计师或结构工程师提供。

2.选择螺栓类型：根据设计要求和压力要求，选择适当的螺
栓类型。

常见的螺栓类型有标准螺栓、高强度螺栓和预应力螺栓。

3.计算柱脚尺寸：根据柱脚尺寸和构件结构类型，计算柱脚
的几何参数，如柱脚板的厚度、直径等。

4.确定螺栓数量：根据设计要求和载荷，计算确定所需的螺
栓数量。

通常，需要确保每个柱脚周围均匀分布的螺栓。

5.计算螺栓的阻力：根据柱脚螺栓的受力情况，计算出螺栓
的阻力。

这可以通过使用螺栓的强度参数和载荷来完成。

6.检查螺栓的预紧力：根据螺栓的阻力和实际设计载荷，检
查螺栓的预紧力是否在合理范围内。

确保螺栓的预紧力足够大，以确保柱脚连接的稳定性。

7.检查剪切强度：根据螺栓在剪切方向上受力的情况，检查
螺栓的剪切强度是否符合设计要求。

门式刚架柱底锚栓的抗剪分析钢结构门式刚架是厂房仓库中常用结构形式。

钢结构门式刚架结构具有混凝土结构不可比拟的优势，例如造价低施工周期短，可拆卸重复使用等，成了投资方最欢迎的结构形式。

有关研究随国家基础建设一直在进行。

《建筑抗震设计规范》规定柱底部水平剪力单独计算，设抗剪键来处理问题，这种做法趋于保守。

下面通过计算和实验来论证。

柱脚内力计算：首先外露式柱脚的k b为：(1)n t为锚栓个数A e为有效截面面积l a为有效锚固长度e t为形心距e c为截面形心到受压翼缘中心的距离锚栓计算长度l如下式：图 1 计算长度示意图l a为锚固长度，得出柱脚底板反力及锚栓拔力，根据柱脚底板水平力计算底部摩擦力，进而计算抗剪键设计值。

柱脚底板与基础的摩擦力F=u*D(D为柱脚竖向压力，u为柱脚与混凝土柱之间摩擦系数),当不满足V＜F(V为柱脚水平压力)时，按现行《抗规》(GB50011-2010)9.2.16条第4款应设抗剪键。

设计柱脚抗剪试验：试验构件按华南某刚架结构厂房柱下端尺寸设计，基础用钢筋混凝土地梁代替，尺寸1.5米长，横截面0.6x0.4m(两端预埋设锚栓)和0.4x0.4m（两端为化学浆锚固锚栓），实验混凝土柱强度C30，锚栓强度Q235B。

计算机对实验构件柱脚弯矩、剪力和轴力进行模拟，荷载为：1.2恒荷载+1.4*0.85（活荷载+风荷载）计算结果：N/kN V/kN M/kNm (M/V)/m T/Kn D/Kn uD/kN 右-0.96 11.42 16.89 1.47 85.39 84.28 33.67左16.69 20.80 24.90 1.20 102.00 120.90 48.23 当柱脚为刚接时，右边弯矩M=42.58kN.m，参考《柱脚嵌固度对山形门式刚架结构分析的影响》提出β=0.55-0.75的范围，本计算比值在允许范围内，符合工程实际要求。

即摩擦力大于剪力，不设抗剪键。

本文拟通过实验验证柱脚底部的摩擦力能否承载水平荷载。

引言概述：钢结构柱脚计算是钢结构设计中非常重要的一部分，它涉及到钢柱与基础之间的连接，对结构的稳定性和安全性有着直接的影响。

本文将围绕钢结构柱脚计算展开论述，包括柱脚设计原理、设计参数的确定、计算方法以及实例分析等内容。

正文内容：一、柱脚设计原理1.1柱脚设计基本原理柱脚设计的基本原理是将柱子受力传递到基础上，同时保证连接良好的力和刚度传递，确保结构整体的稳定性和安全性。

1.2柱脚受力特点柱脚在使用过程中会承受来自柱子的垂直荷载、水平荷载和弯矩等受力，这些受力特点需要在设计过程中综合考虑。

二、设计参数的确定2.1柱子的受力情况分析针对具体的结构，通过力学分析和计算，确定柱子的受力情况，包括垂直荷载、水平荷载和弯矩等参数。

2.2基础的承载力计算通过对基础的计算，确定其承载能力，以确保能够承受柱脚传递的力和碰撞力等。

三、计算方法3.1直接修改法直接修改法是一种常用的设计方法，它基于静力学平衡原理，通过对柱脚架构的调整，使其能够承受所需的荷载。

3.2增加附加件法通过增加柱脚附加件的数量和尺寸，来提高柱脚的承载力和稳定性，是一种常用的增强柱脚的设计方法。

四、实例分析4.1柱脚计算实例一以某大型厂房的结构设计为例，通过对柱脚的计算和分析，确保其能够满足结构的承载要求和稳定性要求。

4.2柱脚计算实例二以某高层建筑的结构设计为例，通过对柱脚的计算和分析，考虑到地震荷载等因素，确保柱脚设计的合理性和安全性。

五、总结钢结构柱脚计算是保证钢结构稳定性和安全性的重要一环，通过对柱脚的设计原理、设计参数的确定、计算方法的应用和实例分析的展示，可以为工程设计提供一定的参考依据。

在钢结构设计中，合理的柱脚计算可以提高结构的整体性能，保证施工和使用过程中的安全性，具有重要的实际意义。

(5)施工第一批锚索时,应首先选择3孔锚索进行检测试验,以确定锚索锚固力与设计锚固力是否相等,每孔8束锚索试验荷载为1400kN ,试验采用的锚具均为工具锚,试验合格后,应按设计初始预应力重新张拉锁定。

(6)锚索施工完成后,应随机抽选3孔锚索进行张拉试验,每孔8束锚索张拉力不小于1200kN 。

(7)锚索张拉完成前,严禁下一分层桩前岩土体开挖。

5　体会(1)压力注浆对锚索的抗拔力起很大的作用,注浆时在锚索孔口安装止浆塞,注浆压力将增大很多,使水泥砂浆渗入到周围岩土层中,增加了锚固段锚固体与岩土层的摩擦力,从而增加了锚索的抗拔力。

(2)锚索的抗拔力又取决于水泥砂浆对锚索的握裹力,这就要求有高强度等级水泥砂浆及确保钢绞线的清洁度。

(3)锚索自由段水泥砂浆也参加了抗拔工作,在进行3号桩1号锚索张拉试验,第一次张拉到1400kN 时(自由段没补注浆)的伸长量比第二次张拉到1400kN 时(自由段已补注浆)大,这说明自由段水泥砂浆与孔壁岩土层摩擦力阻止了锚固体的位移。

(4)锚固段处土层中从锚索测力计上反映出预应力损失比处于岩层中的大得多,从施工实践中证明处于土层中的锚索加大压力注浆,能大大提高锚索的抗拔力,必要时应进行二次压力注浆。

(5)锚索结构轻便美观,造价低。

收稿日期:20030929基金项目:天津市自然科学基金资助项目(编号:023650511)第一作者简介:薛　强(1962—),男,副教授,1993年毕业于天津大学。

钢轨接头螺栓的有限元应力集中分析薛　强,苗德华(天津科技大学机械工程学院　天津　300222) 摘　要:应用有限元接触分析方法,研究钢轨螺栓螺纹根部的应力集中。

通过优化螺栓螺纹根部圆角半径和螺母结构、改变螺纹根部直径的方法,缓解螺纹根部的应力集中,改善应力分布,实现提高螺栓疲劳强度的目的。

关键词:钢轨螺栓;有限元分析;应力集中 中图分类号:TH1313 文献标识码:B 文章编号:10042954(2004)04007003 铁路机车能否安全行驶取决于钢轨的强度和可靠性。

全面认识钢结构柱脚!（二）钢结构柱脚是钢结构中的重要组成部分，它承担着传递柱子荷载至地基的任务。

本文将从五个大点出发，深入探讨全面认识钢结构柱脚的相关内容。

引言概述：钢结构柱脚作为连接柱子和地基的关键节点，其设计和施工对于整个钢结构的安全性和稳定性至关重要。

在本文中，我们将首先介绍钢结构柱脚的定义和作用，然后重点探讨钢结构柱脚的设计原则、常见病害及其防治措施、施工质量控制和强度验算标准等方面内容。

正文内容：一、钢结构柱脚的定义和作用1. 钢结构柱脚的定义2. 钢结构柱脚的作用二、钢结构柱脚的设计原则1. 荷载计算与传递原则2. 材料选取与使用原则3. 结构形式与连接方式的选择原则4. 震动与变形控制原则5. 安全性与可靠性原则三、钢结构柱脚的常见病害及其防治措施1. 磨损与腐蚀2. 裂缝与变形3. 疲劳和断裂4. 锈蚀和腐蚀5. 震动和地震影响6. 高温和火灾风险7. 防护措施与维护保养四、钢结构柱脚的施工质量控制1. 材料质量控制2. 制作工艺控制3. 连接方式控制4. 安装质量控制5. 预防措施和监测控制五、钢结构柱脚的强度验算标准1. 国内钢结构柱脚强度验算标准2. 国际钢结构柱脚强度验算标准3. 考虑设计震动荷载的强度验算总结：全面认识钢结构柱脚对于钢结构设计、施工和维护至关重要。

在本文中，我们从定义和作用、设计原则、常见病害及其防治措施、施工质量控制和强度验算标准五个大点出发，深入剖析了钢结构柱脚的相关内容。

希望这些信息能对相关专业人员和从业者有所启发，并能够提高钢结构柱脚的设计和施工质量。

埋入式钢柱脚的传力分析和设计计算金 波(杭州广播电视大学 杭州 310012)童根树(浙江大学建筑工程学院 杭州 310027)摘 要:对埋入式钢柱脚的设计方法进行了研究,分析了其传力的机理。

指出因为栓钉的存在,钢柱必然传递一部分轴力给外包混凝土柱,利用组合柱理论对外包混凝土的压力进行了计算,得到了简单的公式,通过算例发现,传递到外包混凝土的轴力是总轴力的25%~35%。

根据这个传递比例,提出栓钉验算和柱脚底板计算的方法。

同时,根据混凝土埋入式钢柱脚的弯矩和剪力的传递,介绍了混凝土埋入式钢柱脚抗弯强度的计算公式,对于边柱和角柱,提出了沿整个埋入深度设置水平U 形钢筋的要求和计算方法。

对于竖向抗冲切不足的问题,介绍了设置水平短钢梁将竖向力扩散到更大范围的方法。

关键词:埋入式钢柱脚 荷载传递 抗剪强度 组合柱A STU DY ON DESIGN METHOD OF BURIED STEEL COLUMN BASESJin Bo(Hangzhou Radio and TV University Hangzhou 310012)Tong Genshu(School of Archi tecture &Engineering,Zhejian g Universi ty Hangzhou 310027)Abstract :A theoretical s tudy is carried out on the current design approach of embedded steel colu mn bases.The load transfer within embedded bases is analyzed.Because of the studs,part of the axial load is transferred from steel to foundation concrete.An analytical solution is presented for the ax ial load in the concrete.Through calculated examples it is found that the axial force i n the concrete is 25%~35%of the total axial force of the column.Based on this finding,the design methods of shear stud and the column base plate are proposed.Based on the shear and bending moment transfer of the embedded s teel column bases,the strength check is proposed,and for side columns and corner columns,horizontal U rebars are proposed to preven t horizontal punch shear failure of concrete,method for determining the area of the U rebars is presented.Embedded steel column bases have inadequate vertical punch shear strength below.It is presented a method for avoiding this punch shear failure by adding horizontal short steel beams at the base.Keywords :embedded steel column base load transfer shear strength composi te column第一作者:金 波 男 1972年10月出生 硕士 讲师 全国注册监理工程师E-mail:jb@收稿日期:2007-12-201 概 述埋入式钢柱脚即将钢柱埋入钢筋混凝土基础中,基础可以是基础梁、独立基础和片筏基础,其构造如图1所示,柱脚传递轴力、剪力和弯矩。

钢结构柱脚设计与研究综述摘要：本文总结了现阶段国内钢柱脚的设计方法，介绍了其基本构造、优缺点及相关的计算过程，给出其适用范围，最后结合国内钢柱脚的研究情况提出研究重点及其面临的难题，总结钢柱脚研究的发展趋势。

关键词：钢柱脚外露式柱脚埋入式柱脚外包式柱脚有限元模拟引言在钢结构中，柱脚是上部结构与基础连接的重要部分，是决定其整个结构体系承载能力的一个重要因素，柱脚是否合理不仅关系到整个建筑的安全性，还对建筑结构的受力性能、施工及整个工程造价产生重大影响。

目前国内由于规范涉及钢柱脚的内容较少，规定也不够详细，并且对钢柱脚研究并不多，实际在进行设计过程中，人为的做了一些假定，设计模型也比较简化，使得钢柱脚的设计因人而异，没有形成统一的标准化设计，同时有的设计偏于保守，在一定程度上造成了浪费。

本文即在这种情况下，总结一下国内目前钢柱脚的设计方法和研究现状，最后提出一些柱脚研究的建议。

1.柱脚形式及设计方法柱脚按结构的内力，可大体分为铰接柱脚和刚接柱脚两大类。

铰接柱脚仅能传递水平力和垂直力，刚性柱脚除了传递水平力和垂直力外，还能传递弯矩[1]。

在钢结构设计中，刚性柱脚的形式通常又分为：1）外露式柱脚2）埋入式柱脚3）外包式柱脚在刚性柱脚设计中，在保证结构安全可靠的前提下，应根据柱脚的受力状况，并结合工程实际，考虑造价与工期的前提下，合理选用柱脚形式，设计柱脚，以产生最大的综合效益。

1.1外露式柱脚外露式柱脚是将钢柱用锚栓固定在混凝土基础表面的柱脚。

基本构造主要由底板、加劲肋、锚栓及锚栓支承托座等组成。

外露式柱脚采用锚栓连接柱子和基础，构造简单，施工方便快捷。

外露式刚性固定柱脚[2]的计算设计内容主要包括：底板下混凝土的受压应力的计算；锚栓的受拉验算；水平抗剪计算；底板厚度计算等。

设计是在假定混凝土线弹性、底板刚性的平截面等基础上，建立偏心压力，锚栓拉力以及底板混凝线性压应力合力的平衡体系，进而进行设计求解，其中最主要是求得混凝土受压区的长度。

门式刚架平板式刚性柱脚锚栓拉力和底板应力的计算分析的开题报告一、研究背景和意义门式刚架和平板式刚性柱脚锚栓作为构筑物中的两个重要部分，其牢固性和安全性对于结构的整体稳定性具有至关重要的作用。

在实际工程中，门式刚架和平板式刚性柱脚锚栓的设计通常需要考虑到拉力和底板应力这两个关键指标。

因此，对于门式刚架平板式刚性柱脚锚栓拉力和底板应力的计算分析，有着重要的研究价值和实际应用意义。

该研究可以为相关工程的设计和实施提供理论指导和技术支持。

二、研究内容和方法本研究拟对门式刚架和平板式刚性柱脚锚栓的拉力和底板应力进行计算分析，研究内容主要包括以下几个方面：1.门式刚架和平板式刚性柱脚锚栓的结构特点和技术要求。

2.门式刚架和平板式刚性柱脚锚栓的拉力计算方法和公式推导。

3.门式刚架和平板式刚性柱脚锚栓底板应力的计算方法和公式推导。

4.通过实际工程案例进行验证和分析。

研究方法主要采用文献调研和数值模拟分析相结合的方式。

通过查阅相关文献和资料，了解门式刚架和平板式刚性柱脚锚栓的结构特点和工程要求，掌握拉力和底板应力的计算方法和公式推导。

然后，利用数值模拟软件对具体工程案例进行模拟计算和分析，验证研究成果的有效性。

三、研究意义通过对门式刚架平板式刚性柱脚锚栓拉力和底板应力的计算分析，可以为相关工程的设计和实施提供理论指导和技术支持。

具体包括以下几点：1.为门式刚架和平板式刚性柱脚锚栓的设计提供科学和可靠的参数和指标。

2.为门式刚架和平板式刚性柱脚锚栓的安全性评估提供依据。

3.为工程施工和验收提供参考依据和技术支持。

综上所述，本研究对于门式刚架平板式刚性柱脚锚栓拉力和底板应力的计算分析具有重要的理论意义和实际应用价值。

浅述刚性柱脚螺栓计算和应用钢结构柱脚锚栓在工程建设中是一个重要的环节，它的施工技术相对复杂，施工难度也较大，柱脚与混凝土的基础链接性能相对较差，在施工中要经过精确的计算。

钢结构刚性柱脚节点的计算方法较多，包括柱脚锚栓的受力和外露式柱脚的计算问题在钢结构设计中较为常见。

一、刚性柱脚的介绍和柱脚螺栓的计算（一）刚性柱脚的介绍刚性柱脚一般分为外露式柱脚、埋入式柱脚、外包式柱脚三种形式。

其中外露式柱脚的组成包括底板、加劲肋、锚栓、锚栓支承托座等，每个组成部分相互连接，各个部分在使用过程中本身具有足够的硬度。

（二）刚性柱脚螺栓的计算1、就外漏式柱脚而言，柱脚底板的应力可以分为三种情况进行计算：第一种：当时，柱脚底板的偏心距e较小，底板处于一种小偏心受压状态，底板下部与基地混凝土接触面积较大，从而使得柱脚底板整个横截面受压，导致锚栓不再承受拉力作用，即T=0。

第二种：当时，地板的受压状态处于大偏心和小偏心之间，底板由开始的全截面受压变为一侧受压，受压的区域开始发生偏移，逐渐靠近底板的对称轴，但还是处于锚栓的内部位置，这时的锚栓也不承受拉力，即T=0。

第三种：当时，脚底板的受压状态属于大偏心，此时受压区继续靠近底板的对称轴并且超过了锚栓所在位置。

锚栓开始承受一定的拉力。

2、受拉锚栓分析及计算锚栓的抗拉能力取决于锚栓本身的抗拉力大小，受力混凝土的抗拉力。

在拉力较大的情况下，锚栓的破坏形式有三种，首先是锚栓杆自身无法承受更大的拉力，其次是混凝土的抗拉达到极限，最主要的是一些基础的混凝土与锚杆的接连地区断裂。

此种计算是针对受力混凝土的抗拉力进行的计算分析。

受拉锚栓的计算方法有三种，分别是弯矩平衡法，力和弯矩平衡法和引进平面应变假定。

方法一如下：底板的长度和宽度要根据底板最大压应力来确定。

所谓弯矩平衡就是作用在底板的外力应该平衡；其中，底板的外力包括五种，竖向力N，底板弯矩M，锚栓的总拉力T，柱下基础混凝土的压力，水平剪力V。

第34卷第2期建　筑　结　构2004年2月钢柱脚单个锚栓的承载力设计童根树(浙江大学土木系　杭州310027)　吴光美(东华工程公司　合肥230000)[提要]　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。

[关键词]　钢柱脚　锚栓　设计　承载力The design methods of steel column bases used in various countries are reviewed.Load2carrying capacity of a single an2 chor bolt is summarized.And it is revealed that,in contrary to the current method used in China which does not allow anchor bolts to resist shear force,but in Europe the bolts are allowed to resist shear force.The design stress of anchor bolts is also too conservative in China.A new criterion for anchor bolt is suggested which represents a compromise be2 tween various methods.K eyw ords:anchor bolt;steel column;column base;load2carrying capacity 一、锚栓的类型锚栓分钻孔锚栓和灌注锚栓,后者是本文论述的对象。

柱脚底板与锚栓垫板共同工作的理论分析与试验研
究的开题报告
一、选题背景与意义
在建筑结构设计与施工中，柱子往往需要承受较大的轴向和横向负荷，此时需要采用柱脚底板和锚栓垫板加固柱子，防止其发生弯曲和失稳。

柱脚底板和锚栓垫板共同工作，可以承受更大的力量，提高建筑物的抗震性能和安全性。

本课题旨在通过理论分析和试验研究，探究柱脚底板和锚栓垫板共同工作的机理和规律，优化设计参数，提高结构抗震性能和安全性，为建筑结构设计和施工提供理论和实践依据。

二、研究内容和方法
本课题的具体研究内容和方法如下：
1.研究柱脚底板和锚栓垫板共同工作的机理和规律，建立理论模型和计算方法，分析其影响因素和参数；
2.设计并制作实验样品，通过加载试验、位移测试等手段，测定柱脚底板和锚栓垫板在不同荷载下的力学性能及其相互作用关系；
3.比较不同设计参数和施工方案下柱脚底板和锚栓垫板共同工作的效果，评估其抗震性能和安全性。

三、预期成果及意义
本课题预期达到以下目标：
1.建立柱脚底板和锚栓垫板共同工作的理论模型和计算方法，为结构设计和施工提供参考和依据；
2.通过实验测试，获得柱脚底板和锚栓垫板共同工作的力学性能和相互作用关系，为优化设计参数和施工方案提供实验数据和参考；
3.比较不同设计参数和施工方案下柱脚底板和锚栓垫板共同工作的
效果，评估其抗震性能和安全性，为建筑结构的设计和施工提供参考和
依据。

本研究的意义在于探究柱脚底板和锚栓垫板共同工作的机理和规律，优化结构设计参数和施工方案，提高建筑物的抗震性能和安全性，为国
家重大建设工程和民生工程的设计和施工提供理论和实践依据。