柱脚极限受弯承载力计算
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三、框架柱承载力计算(一)正截面偏心受压承载力计算柱正截面偏心受压承载力计算方法与《混凝土基本原理》中相同(混凝土规范7.3)。
如图所示。
即非抗震时:(3-62)(3-63)其中:(3-64)但考虑地震作用后,有两个修正,即:◆正截面承载力抗震调整系数。
◆保证“强柱弱梁”,对柱端弯矩设计值按梁端弯矩来调整。
(混凝土规范11.4.2一、二、三级框架柱端组合的弯矩设计值为:(3-65)一级框架结构及9度各类框架还应满足:(3-66)其中:——为节点上下柱端截面顺时针或反时针方向组合的弯矩设计值之和,如图所示;——为节点左右梁端截面反时或顺时针方向组合的弯矩设计值之和的较大者,一级框架节点左右梁端均为负弯矩时,绝对值较小的弯矩应取0;——为节点左右梁端截面按反时针或顺时针方向采用实配钢筋截面面积和材料标准值,且考虑承载力抗震调整系数计算的正截面抗震受弯承载力所对应的弯矩值之和的较大者。
其可按有关公式计算。
——为柱端弯矩增大系数,一级取 1.4,二级取 1.2,三级取 1.1。
求得节点上下柱端的弯矩设计值之和后,一般情况下可按弹性分析所得的节点上下柱端弯矩比进行分配。
对于顶层柱和轴压比小于0.15的柱,可不调整,直接采用内力组合所得的弯矩设计值。
当反弯点不在柱的层高范围内时,柱端截面组合的弯矩设计值可直接乘以上述柱端弯矩增大系数。
一、二、三级框架底层柱下端截面组合的弯矩设计值,应分别乘以增大系数 1.5,1.25,1.15,且底层柱纵筋宜按上下端的不利情况配置。
(二)斜截面受剪承载力计算1、柱剪力设计值(混凝土规范11.4.4为了保证“强剪弱弯”,柱的设计剪力应调整。
一、二、三级的框架柱的剪力设计值按下式调整:(3-67)一级框架和9度各类框架还应满足:(3-68)其中:——柱端截面组合的剪力设计值;——考虑地震作用组合,且经调整后的框架柱上、下端弯矩设计值,分别按顺时针和反时针进行计算,取其中较大者;——分别为柱上、下端截面反时针或顺时针方向按实配钢筋面积、材料强度标准值,且考虑承载力抗震调整系数的正截面抗震受弯承载力所对应的弯矩,且取两个方向的较大者。
“外柱柱脚”节点计算书一.节点基本资料设计依据:《钢结构连接节点设计手册》(第二版)节点类型为:圆柱埋入刚接柱截面:φ299×12,材料:Q355柱与底板全截面采用对接焊缝,焊缝等级为:二级,采用引弧板;底板尺寸:1×B=700mm×700mm,厚:T=30mm锚栓信息:个数:4采用锚栓:双螺母弯钩锚栓库_Q345-M24方形锚栓垫板尺寸(mm):B×T=70×20底板下混凝土采用C30基础梁混凝土采用C30埋入深度:1.2m栓钉生产标准:GB/T10433栓钉抗拉强度设计值:f=215N∕mm2栓钉强屈比:γ=1.67沿Y向栓钉采用:M19×100行向排列:12OmmX9列向排列:45o×2沿X向栓钉采用:M19×100行向排列:120mm×9列向排列:45o×2实配用冈筋:4HRB400C20+10HRB400C20÷10HRB400C20近似取X向钢筋保护层厚度:Cx=30mm近似取Y向钢筋保护层厚度:Cy=30mm节点示意图如下:二.荷载信息设计内力:组合工况内力设计值工况N(kN)Vx(kN)Vy(kN)Mx(kN∙n Q)My(kN∙m)组合工况-813.227261.830.0 0.0 5.219三.验算结果一览验算项数值限值结果最大压应力(MPa) 1.39最大14.3满足等强全截面1满足基底最大剪力(kN)219最大273满足绕X轴抗弯承载力(kNXm)1311 最小1019满足绕y轴抗弯承载力(kN×m)1873 最小1019满足沿Y向抗剪应力比 5.29最大71.3满足沿X向抗剪应力比O最大71.3满足X向栓钉直径(mm)19.0最小16.0满足X向列间距(mm)117最大200满足X向列间距(mm)76.0最大200满足X向行间距(mm)120最大200满足X向行间距(mm)120最小114满足X向边距(mm)149最小为29.5满足Y向栓钉直径(mm)19.0最小16.0满足Y向列间距(mm)117最大200满足Y向列间距(mm)76.0最大200满足Y向行间距(mm)120最大200满足Y向行间距(mm)120最小114满足Y向边距(mm)149最小为29.5满足绕Y轴承载力比值0.65最大1.00满足绕X轴承载力比值0最大1.00满足绕Y轴含钢率(%) 0.65最小0.20满足绕X轴含钢率(%) 0.65最小0.20满足沿Y向主筋中距(mm)83.3 最小45.0 满足沿Y向主筋中距(mm)83.3最大200满足沿X向主筋中距(mm)83.3最小45.0满足沿X向主筋中距(mm)83.3最大200满足沿Y向锚固长度(mm)920最小700满足沿X向锚固长度(mm)920最小700满足四.混凝土承载力验算控制工况:组合工况1N=(-813.227)kN;底板面积:A=1×B=700×700×10-2=4900cm2底板承受的压力为:N=813.227kN底板下混凝土压应力:σc=813.227/4900×10=1.6596N∕mm2<14.3,满足五.柱对接焊缝验算柱截面与底板采用全对接焊缝,强度满足要求六.柱脚抗剪验算控制工况:组合工况1N=(-813.227)kN;Vx=261.83kN;Vy=OkN;锚栓所承受的总拉力为:Ta=OkN柱脚底板的摩擦力:Vfb=O.4X(-N+Ta)=0.4x(813.227+0)=325.29kN柱脚所承受的剪力:V=(Vx2+Vy2)0.5=(219.322+02)0.5=219.32kN<325.29,满足七.柱脚节点抗震验算1绕X轴抗弯最大承载力验算绕X轴柱全塑性受弯承载力:Wp=3953712mm3Mp=WpXfy=3953712×235=929.12232kN∙m因为N∕Ny=813227/2542616.6=0.268742837>0.2,所以Mpc=1.25(1-N/Ny)Mp=849.284kN∙m绕X轴柱脚的极限受弯承载力:Mu,basej=fckBc1[((21+hb)2+hb2)0.5-(21+hb)]=20.1×209.3×4000×[((2×4000+1200)2+12002)0.5-(2×4000+1200)]=1311.398kN∙m>=1.2Mpc=1.2×8.492842e+008=1019.141kN∙m,满足2绕y轴抗弯最大承载力验算绕y轴柱全塑性受弯承载力:WP=3953712mm3Mp=Wp×fy=3953712×235=929.12232kN∙m因为N∕Ny=813227/2542616.6=0.268742837>0.2,所以Mpc=1.25(1-N∕Ny)Mp=849.284kN∙m绕y轴柱脚的极限受弯承载力:Mu,basej=fckBc11((21+hb)2+hb2)0.5-(21+hb)]=20.1×299×4000×[((2×4000+1200)2+12002)0.5-(2×4000+1200)]=1873.425 kN∙m>=1.2Mpc=1.2×8.492842e+008=1019.141kN∙m,满足八.栓钉验算栓钉生产标准:GB/T10433栓钉抗拉强度设计值:f=215N∕mm2栓钉强屈比:γ=1.67沿Y向栓钉采用:M19×100行向排列:120mm×9列向排列:45o×2沿X向栓钉采用:M19×100行向排列:12OmmX9列向排列:45o×21沿Y向栓钉验算承载力验算控制工况:组合工况1控制内力:N=(-813.227)kN,My=5.219kN∙m,Vx=261.83kN顶部箍筋处弯矩设计值:Myu=∣16.37+0.21932×50∣=27.336kN∙mX向截面高度:hx=299mmX向翼缘厚度:tx=12mm沿Y向一侧栓钉承担的翼缘轴力:Nf=27.336∕(299-12)×103=95.247kN单个栓钉受剪承载力设计值计算:栓钉钉杆面积:As=πd2∕4=3.142×192/4=283.529mm2Nvs1=0.43×As(Ec×fc)0.5=0.43×283.529×(429000)0.5×10-3=79.854kNNvs2=0.7×As×f×γ=0.7×283.529×215×1.67×10-3=71.261kNNvs=min(Nvs1,Nvs2)=71.261kN沿Y向栓钉抗剪等效列数:Nr=ZCOSa=2沿Y向单根栓钉承受剪力:V=95.25∕9∕2=5.292kN<71.26,满足2沿X向栓钉验算承载力验算控制工况:组合工况1控制内力:N=(-813.227)kN,Mx=OkNm,Vy=OkNY向顶部箍筋处弯矩设计值:Mxu=∣0-0×50∣=0kN∙mY向截面高度:hy=299mmY向翼缘厚度:ty=12mm沿X向一侧栓钉承担的翼缘轴力:Nfy=0∕(299-12)×103=0kN沿X向栓钉承受剪力为零,承载力满足要求九.钢筋验算1内力计算Y向承载力验算控制工况:组合工况1控制内力:My=5.219kN∙m,Vx=261.83kNY向柱脚底部弯矩设计值:Myd=∣5.219+261.83×1.2∣=319.42kN∙m2承载力计算外包混凝土X向长度:X=580mm外包混凝土Y向长度:Y=580mm实配钢筋:4HRB400.20÷10HRB400_20+10HRB400_20单侧角筋面积:Ac=628,319mm2沿Y向中部筋面积:Amy=1570.796mm2外包混凝土X向计算长度:X0=580-30-20×0.5=540mm构造要求沿Y向配筋量:Aymin=0.002×XO×Y=626.4mm2沿Y向单侧实配面积:Asy=Ac+Amy=2199.115mm2≥Aymin=626.4,满足要求沿X向中部筋面积:Amx=1570.796mm2外包混凝土Y向计算长度:Y0=580-30-20×0.5=540mm构造要求沿X向配筋量:Axmin=0.002×YO×X=626.4mm2沿X向单侧实配面积:Asx=Ac+Amx=2199.115mm2>Axmin=626.4,满足要求沿Y向钢筋中心间距:X00=500mm角筋绕Y轴承载力:Mcy=Ac×Fyc×X0=628.319×360×540×10-6=122.145kN∙m 中部筋绕Y轴承载力:Mmy=Amx×Fym×XO=1570.796×360×540×10-6=305.363kN∙m实配钢筋绕绕Y轴承载力:MSy=MCy+Mmy=I22.145+305.363=427.508kN∙m Msy>∣My∣=319.42,满足要求沿X向钢筋中心间距:Y00=500mm角筋绕X轴承载力:Mcx=Ac×Fyc×Y0=628.319×360×540X10-6=122.145kN∙m 中部筋绕X轴承载力:Mmx=Amx×Fym×YO=1570.796×360×540×10-6=305.363kN∙m实配钢筋绕X轴承载力:Msx=Mcx+Mmx=122.145+305.363=427.508kN∙m Msx>∣Mx∣=0,满足要求“内柱柱脚”节点计算书一.设计依据本工程按照如下规范、规程、设计手册进行设计:1.《钢结构设计标准》(GB500I7-2017)2.《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)3.《建筑抗震设计规范》(GB500U-2010)(2016年版)4.《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ99-2015)5.《钢结构连接节点设计手册》(第三版)李星荣魏才昂秦斌主编6.《钢结构设计方法》童根树著7.《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)(2015年版)二.计算软件信息本工程计算软件为钢结构软件PKPM-STSV5计算日期为2023年4月8日18时12分2秒计算书中未标注单位的数据,单位均为mm三,计算结果一览四.节点基本资料节点编号=44;柱截面尺寸:圆管299X16;材料:Q355;柱脚混凝土标号:C30;柱脚底板钢号:Q355;埋入深度:1.20叱柱脚底板尺寸:B×H×T=540X540X30;锚栓钢号:Q355;锚栓直径D=24;锚栓垫板尺寸:BXT=70X25;环向锚栓数量:4柱与底板采用对接焊缝连接;加劲肋与柱连接采用对接焊缝;埋入部分顶面加劲肋设置:T=16;栓钉直径:16;栓钉长度:65;单列侧栓钉数:4个;竖向受力筋强度等级:HRB(F)400;箍筋强度等级:HRB(F)335;保护层厚度:250;实配钢筋(埋入式柱脚已按极限承载力进行调整):横向单侧受力筋:3Φ22;横向单侧架立筋:2Φ16;竖向单侧受力筋:3Φ22;竖向单侧架立筋:2Φ16;顶部附加箍筋:3Φ12@50;一般箍筋:4>10@100;五.计算结果1.栓钉抗剪承载力校核说明:高钢规已取消,结果仅供参考;栓钉抗剪承载力内力设计值N=721199kN,V=0.429kN,M=0.789kN∙m栓钉直径:16;栓钉长度:65;单列侧栓钉数:4个;单个栓钉的抗剪承载力:N:=min(0.43AJEJ c0.7AYf)y O MU r VV=ιnin(0.43×201.06×y∣30000.00×14.30,0.7×201.06×167×235.00)=50.53kN合力弯矩作用力臂(相对X轴为):y1nax=105.7i各位置栓钉的力臂总和为:¾≡=4470050单个栓钉承受剪力为:MEV XymC1XNNF=-5⅛ ------------ +7=3776730.00×105.71/(2×44700.50)+758729.00/4=194.17kNN v =N p ∕n v =194169.0()/4=48.54kNNVVN 栓钉抗剪承载力满足要求!2 .侧面混凝土承压计算钢标算法: 计算配筋为:_My+/X ,_]328540().()()+13050.6()X897.0() AS =0.9f y b 0= 0.9X360.00X697构造配筋为:=0.87N∕mtn 2_________ / _________ 26548.80+(2×1001.53/897.00+I)2299X89700OCW0%=14.30N∕mm2,侧面混凝土承压验算满足要求!3.柱脚配筋校核(1)翼缘侧配筋计算: 高度方向拉延筋形心间距:h 0=697计算配筋为:心+… A109Wo构造配筋为:A min =0.002b 0h 0=0.002×697×697=97162mn?(2)腹板侧配筋计算: 宽度方向拉延筋形心间距: 23068200.00÷23154.70X897.000.9×360.00X697194.12mm 22×1(X)1.53 897.00+Du +A min=0.002h0h0=0.002×697×697=97162nιf n2(3)实配钢筋(埋入式柱脚已按极限承载力进行调整):横向单侧受力筋:3Φ22;横向单侧架立筋:2Φ16;竖向单侧受力筋:3Φ22;竖向单侧架立筋:2Φ16;顶部附加箍筋:3Φ12@50;一般箍筋:<M0@100;4.柱脚极限承载力验算结果连接系数:∏j=1.20柱脚最大轴力和轴向屈服承载力的比值0.10圆管柱:N∕N v W0.2圆管柱截面全塑性受弯承载力:W p=1282.79cm3MP=W p×f y=1282790.00×345.00=442.56kN・m取M nr=Mn=442.56kN∙m圆管柱脚连接的极限受弯承载力:M U=SJH⑵+〃/+幼2.⑵÷hβ)∣20.IO×299×12(X).00×{y∣(2×1200.00+897.00)2+897.0()2-(2×12(X).(X)+897.00)}864.29kN∙mM11>Q i M nr=531.07kN-m,满足要求!u J∕7c“裙房柱脚”节点计算书一.设计依据本工程按照如下规范、规程、设计手册进行设计:1.《钢结构设计标准》(GB50017-2017)2.《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)3.《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)(2016年版)4.《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ99-2015)5.《钢结构连接节点设计手册》(第三版)李星荣魏才昂秦斌主编6.《钢结构设计方法》童根树著7.《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)(2015年版)二.计算软件信息本工程计算软件为钢结构软件PKPM-STSV5计算日期为2023年4月8日18时3分23秒计算书中未标注单位的数据,单位均为mm三.计算结果一览柱截面尺寸:圆管299X12;材料:Q355;柱脚混凝土标号:C30:柱脚底板钢号:Q355;埋入深度:1.20m;柱脚底板尺寸:BXHXT=540×540X30;锚栓钢号:Q355:锚栓直径D=24;锚栓垫板尺寸:BXT=70X14;环向锚栓数量:4柱与底板采用对接焊缝连接:加劲肋与柱连接采用对接焊缝;埋入部分顶面加劲肋设置:T=13:栓钉直径:16;栓钉长度:65;单列侧栓钉数:4个;竖向受力筋强度等级:HRB(F)400:箍筋强度等级:HRB(F)335;保护层厚度:250;实配钢筋(埋入式柱脚已按极限承载力进行调整):横向单侧受力筋:3Φ22;横向单侧架立筋:2Φ16;竖向单侧受力筋:3Φ22;竖向单侧架立筋:2Φ16;顶部附加箍筋:3Φ12Θ50;一般箍筋:<MO@100;五.计算结果1栓钉抗剪承载力校核说明:高钢规已取消,结果仅供参考;栓钉抗剪承载力内力设计值:N=351.958kN,V=11.028kN,M=20.194kN∙m栓钉直径:16;栓钉长度:65;单列侧栓钉数:4个:单个栓钉的抗剪承载力:N:=min(0.43A sγ∣E c f cc,0.7A sγf)=min(0.43×201.()6Xyj25500.0()×9.60,0.7×201.06×167×235.00)=42.78kN合力弯矩作用力臂(相对X 轴为):y f nax=105.71各位置栓钉的力臂总和为:⅛n=4470050单个栓钉承受剪力为:NF=A +^=/7900900.00×105.71/(2×44700.50)+337571.00/4=130.45kN Z ysum4 N v =Nm=130450.00/4=32.61kNNVVN 栓钉抗剪承载力满足要求!2 .侧面混凝土承压计算钢标算法:/ 22510.47 +(2×1730.32∕897.00+I)2299X897.00=1.06N∕mm 2OC^0.8f c =9.60Λ½ww 2,侧面混凝土承压验算满足要求! 3 .柱脚配筋校核(1)翼缘侧配筋计算:高度方向拉延筋形心间距:(2h(∕d+1)2/,o σc=(~T+DU+2×1730.32897.00+Du+计算配筋为: 22310600.00+9788.28X897KX) 0.9X360.00X697 构造配筋为: A min =0.002h 0h 0=0.002×697×697=97162nιf n 2(2)腹板侧配筋计算:计算配筋对应的内力组合号:1(非地震组合);内力设计值:M v =-34.59kN ・m ;V r =-20.34kN;宽度方向拉延筋形心间距:%=697计算配筋为:_MV+½y X>_34593200.00+20341.50X897.0()A S =0.9fyb 0 = 0.9×360.00X697构造配筋为:A min =0.002b 0h 0=0.002X697×697=971.62mm 2(3)实配钢筋(埋入式柱脚已按极限承载力进行调整):横向单侧受力筋:3Φ22;横向单侧架立筋:2Φ16;竖向单侧受力筋:3Φ22;竖向单侧架立筋:2616;顶部附加箍筋:3Φ12@50;一般箍筋:4>10@100;4 .柱脚极限承载力验算结果连接系数:∏j =1.20柱脚最大轴力和轴向屈服承载力的比值:0.09圆管柱:N∕N v W0.2yM r +V v Xh A s =0.9f y h 0137.67mιn^=233.98nun^圆管柱截面全塑性受弯承载力:W p=989.00cm3MP=W p×f y=989004.00X345.00=341.21kN∙in取M nr=M n=341.21kN∙m圆管柱脚连接的极限受弯承载力:MM=f*"∖∕⑵+hB)2+a2-(21÷hβ))=13.40×299X3400.00×(y∣(2×3400.00+897,00)2+897.002-(2×3400.00+897,00)) =709.61kN*mM1t>H i M nr=409.45kN・〃i,满足要求!。
浅谈钢框架外露式刚接柱脚与 基础连接的极限承载力张宗昌1 李娟2摘要:钢框架柱脚一般采用刚接柱脚。
刚接柱脚形式一般有外露式、插入式和埋入式。
通常情况下,6度时,采用外露式柱脚;7度、8度时,有吊车的框排架或重屋盖框排架柱宜采用外露式刚接柱脚;8度、9度时,多层框架柱、可采用埋入式柱脚;8度、9度时,单层排架格构柱和实腹式均可采用杯口式插入柱脚。
本文通过实际工程浅谈一下钢结构框架外露式钢结构柱脚与基础连接的极限承载力。
关键词:外露式;框架结构;刚接柱脚;极限承载力本文将通过为某公司高压粉煤气化示范项目中钢结构管廊来说明此问题。
该项目管廊比较多,有新建,有改建。
通常情况下,工程中管廊都做成钢结构。
本工程中管廊型式多样,有柱在横向是钢筋混凝土的,纵向梁是钢结构的;也有全是钢的。
基础型式业主统一要求都做成弹性地基梁模式,但由于现场实际原因,有些基础只能做成独立基础,有些基础还需要新旧联合基础。
该项目气化界区桥架管廊段长度244.5m,地下部分情况复杂,地上部分需要在原有管廊之间插空立柱子(见图1),由于管廊新建钢柱是在原有管廊之间插空设置,故新建管廊无法在电缆走向方向做成框架形式,只能做成排架型式,纵向框架梁分别向里偏移600mm再做梁,然后再钢梁之间做水平支撑,增加结构平面内刚度,以弥补钢梁不能直接连接到钢柱而造成钢梁对钢柱约束较弱缺憾。
图1 (管廊平面布置图局部)该管廊共三层,该管廊标高5.600m恒荷载40KN/m,标高8.500m恒荷载30KN/m,标高9.800m恒荷载35KN/m;固定架位置共2处,集中水平力作用于9.800m,大小为120KN,其它位置及标高钢柱轴线处水平力为10KN。
经用PKPM计算,计算中发现固定架柱间支撑处柱脚螺栓需要6M45;无柱间支撑处的螺栓为8M45,还显示节点屈服承载力不满足。
无柱间支撑处螺栓太大,从直觉上,感觉很不合理(给人的感觉荷载相对较小的地方反而需要的螺栓越大了,不符合常识)。
混凝土柱的受压承载力计算方法一、前言混凝土柱是建筑结构中常见的承重构件,其受压承载力的计算是结构设计的重要环节,对于确保建筑结构的安全性和可靠性具有重要的意义。
本文将详细介绍混凝土柱的受压承载力计算方法,包括计算公式、参数选择、计算过程等方面的内容。
二、计算公式混凝土柱的受压承载力计算一般采用极限状态设计法,按照国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009-2012的要求,其计算公式如下:Nc=RbAc其中,Nc为混凝土柱的承载力,单位为N;Rb为强度折减系数,根据混凝土强度等级和构件形状进行选择;Ac为混凝土柱的截面面积,单位为mm²。
三、参数选择1. 强度折减系数Rb的选择强度折减系数Rb是根据混凝土强度等级和构件形状进行选择的,其取值范围在0.5~1.0之间。
具体选择方法如下:(1)混凝土强度等级根据混凝土的强度等级选择相应的强度折减系数Rb,具体取值如下:- C15:Rb=0.5- C20:Rb=0.5- C25:Rb=0.6- C30:Rb=0.7- C35:Rb=0.8- C40:Rb=0.9- C45:Rb=1.0- C50及以上:Rb=1.0(2)构件形状混凝土柱的形状和尺寸对其受压承载力也有影响,根据构件形状选择相应的强度折减系数Rb,具体取值如下:- 矩形截面:Rb=1.0- 圆形截面:Rb=0.8- 其他形状的截面:根据实际情况进行选择,一般取0.8~1.0之间。
2. 混凝土柱的截面面积Ac的选择混凝土柱的截面面积Ac应根据实际情况进行选择,一般采用截面面积法计算。
对于矩形截面和圆形截面,其截面面积分别为:(1)矩形截面Ac=bh其中,b为矩形截面的宽度,单位为mm;h为矩形截面的高度,单位为mm。
(2)圆形截面Ac=πr²其中,r为圆形截面的半径,单位为mm;π≈3.14。
四、计算过程以矩形截面的混凝土柱为例,介绍其受压承载力的计算过程。
1. 确定混凝土的强度等级和构件形状假设混凝土的强度等级为C30,混凝土柱的宽度为300mm,高度为500mm,属于矩形截面。
yjk 外包式柱脚的极限受剪承载力验算yjk 外包式柱脚的极限受剪承载力验算一、引言在建筑结构中,柱脚是连接柱子与基础的重要部分。
为了确保柱子的稳定性和结构的安全性,柱脚的受力性能需要经过严格的验算。
yjk 外包式柱脚是一种常用的柱脚结构形式,本文将对其极限受剪承载力进行全面评估,以便更好地理解该结构形式的设计原理和安全性能。
二、概述yjk 外包式柱脚是一种由外部包裹着混凝土柱脚的钢制构件,通常采用槽钢、工字钢等材料制作。
其设计原理是通过加强柱脚的剪力传递路径,提高其受剪承载力。
在进行极限受剪承载力验算时,需要考虑以下几个因素:柱脚内混凝土孔隙率、钢筋的配置密度、材料的强度等。
下面将分步骤进行详细介绍。
三、步骤1. 柱脚内混凝土孔隙率的计算柱脚内的混凝土孔隙率是影响其受剪承载力的重要因素之一。
通常,孔隙率越小,混凝土的抗剪能力越强。
计算孔隙率的方法可以通过测量柱脚的净体积和实际体积,根据公式:孔隙率 = (净体积-实际体积)/净体积。
2. 钢筋的配置密度钢筋的配置密度也是决定柱脚抗剪能力的关键因素。
配置过少会导致柱脚抗剪能力不足,配置过多则可能影响柱脚的受力传递路径。
在进行钢筋配置时,需要根据结构的载荷和要求,合理确定钢筋的直径、间距和层数等参数。
3. 材料的强度yjk 外包式柱脚的材料强度是进行极限受剪承载力验算时必须考虑的因素。
钢材的强度一般可以通过试验或查表得到,而混凝土的强度则需要根据混凝土配合比和抗压强度设计等要求进行计算。
四、验算结果与讨论在进行完柱脚内混凝土孔隙率、钢筋配置密度和材料强度的计算后,可以得到yjk 外包式柱脚的极限受剪承载力。
由于具体的计算过程和参数涉及一定的复杂性和机密性,具体的验算结果在此无法给出。
然而,我们可以根据结构的要求和实际情况进行评估和讨论。
根据个人理解,yjk 外包式柱脚的设计理念是通过增加柱脚的剪力传递路径,提高其受剪承载力,从而增强柱子与基础之间的连接性能。
钢结构柱承载力的计算方法由于构架柱主要承受承台上层Φ32@150×150钢筋网片及施工荷载,因此验算构架柱时可简化为轴心受压构件。
1、荷载计算:(每平方米)1、钢筋自重(恒载):14m×6.32/m=88.48Kg2、施工荷载(活载):250 Kg∑q=1.2×88.48+250=356 Kg/m 2核心筒承台底宽为23.6m×23.6m,斜坡最宽处距底边3.579m ,因此计算荷载的承台面积为S=(23.6+3.579/2)2=645.16m 2,由于核心筒部位的36根桩在平面上均匀分布,所以每根桩上的构架柱所受的轴向压力N 为:N=S×∑q÷36=356 Kg/m 2×645.16m 2÷36=6380Kg=62.5KN2、构架柱截面验算:A(1)、井架式构架柱的力学特征主肢:L63×6, A 0=7.29 cm 2 Z 0=1.78cm Ix=Iy=27.1 cm 4缀条:Φ25钢筋 A 01=4.91 cm 2 Ix=Iy=1.92 cm 4井架式构架柱最小总惯矩Ix=Iy=4[Ix+ A 0(b/2- Z 0)2]=4[27.1+ 7.29(50/2- 1.78)2] =15830 cm 4(2)、井架式构架柱的整体稳定性验算:004//A I l Y y =λ=36.05换算长细比λ0y =0102/40A A y +λ=91.4229.744005.362⨯⨯⨯+=37.66<[λ]=150查《钢结构设计规范》得φ=0.908 =A=φσN 62.5×103/0.908×2916=23.6N/mm 2<[σ]=215N/mm 2 所以整体稳定性满足要求(3)、井架式构架柱的主肢稳定性验算:主肢计算长度 l 0=1.732m一个主肢的横截面积A 0=7.29 cm 2一个主肢的轴力N 0=N/4=15.6KN主肢的最小回转半径i min =1.24cmmin 0/i l =λ=140<[λ]=150查《钢结构设计规范》得φ=0.345 =A=φσN 15.6×103/0.345×729=62.13N/mm 2<[σ]=215N/mm 200iy=1.41 cm l 0=5.7m缀板:5厚钢板350mm ×150mm ,沿柱高间距1500mm(2)、对实轴验算整体稳定性和刚度x i l /0=λ=570/3.95=144.3<[λ]=150查《钢结构设计规范》得φ=0.330 =A=φσN 62.5×103/0.330×2540=74.56N/mm 2<[σ]=215N/mm 2 满足要求(3)、对虚轴验算整体稳定性I 0=25.6 cm 4 Z 0=1.52cm iy=1.41 cm b=350mm整个截面对虚轴的惯矩为:I X =2[I 0+2A 0×(b/2- Z 0)2]= 2[25.6+25.4×(35/2- 1.52)2]=13023.5 cm 4对虚轴的回转半径i X =A I x /=4.25/5.13023=22.64x i l /0=λ=570/22.64=25.18<[λ]=150其换算长细比为λ0=()222/3.14418.25+=76.42<[λ]=150 查《钢结构设计规范》得φ=0.711=A=φσN 62.5×103/0.711×2540=34.6N/mm 2<[σ]=215N/mm 2 满足要求(4)、缀板的刚度验算柱分肢的线刚度为I 0/缀板中心距=25.6/150=0.17两块缀板线刚度之和为2×1/12×0.5×153/31.96=8.8两者比值8.8/0.17=51.76>6所以缀板的刚度是足够的。
框架柱正截面受弯承载力计算在结构工程中,框架柱承载力是设计过程中必须考虑的关键因素之一。
本文将重点介绍框架柱正截面受弯承载力的计算方法,为工程师们提供一个详细的指南。
1. 框架柱的基本概念框架结构是指由纵向和横向构件组成的结构系统。
在框架结构中,框架柱起到支撑和传递荷载的作用。
框架柱一般是由钢材、混凝土或木材制成的,其截面形状可以是矩形、圆形或其他形式。
框架柱的正截面受弯承载力是指柱子在受到弯矩荷载作用下能够承受的最大力量。
在进行承载力计算时,通常需要考虑荷载作用下的弯矩大小,柱材料的强度以及截面形状等因素。
2. 承载力计算方法框架柱正截面受弯承载力的计算涉及到材料力学和结构力学的知识。
一般而言,可以使用强度设计方法和变形设计方法进行计算。
2.1 强度设计方法强度设计方法是基于材料强度和截面抵抗能力的计算方法。
在计算过程中,考虑柱子截面对弯矩的抵抗能力,以及柱材料的强度。
具体的计算公式如下:M = α * f * W * h其中:M:柱子受到的弯矩(Nm)α:系数,与柱子截面形状相关f:材料的强度(N/m²)W:柱子截面的惯性矩(m^4)h:柱子的高度(m)2.2 变形设计方法变形设计方法是基于柱子在受到弯矩作用下的变形性能进行计算。
在计算过程中,需要考虑柱子的刚度和变形,以确保变形不会过大。
具体的计算公式如下:δ = M * L / (E * W * h^3)其中:δ:柱子在受到弯矩作用下的最大变形(m)M:柱子受到的弯矩(Nm)L:柱子的长度(m)E:材料的弹性模量(N/m²)W:柱子截面的惯性矩(m^4)h:柱子的高度(m)3. 示例计算假设某框架柱的长度为10m,柱子截面形状为矩形,宽度为0.5m,高度为0.8m。
柱材料的强度为300N/m²,弹性模量为200GPa。
根据强度设计方法,计算柱子能承受的弯矩为:M = α * f * W * h= 1 * 300 * (0.5 * 0.8^3) / 3≈ 38.4 kNm根据变形设计方法,计算柱子能承受的弯矩为:δ = M * L / (E * W * h^3)= 38.4 * 10^6 / (200 * 10^9 * 0.5 * 0.8^3)≈ 0.0024 m根据以上计算,我们可以得出结论:柱子能够承受的最大弯矩约为38.4 kNm,并且柱子在受到弯矩作用下的最大变形约为0.0024 m。
各位大侠,规范看得云里雾里,下面是我整的,有空帮忙看下是不是理解上有错误!【总结】外露式刚接柱脚锚栓和短柱配筋计算方法勝蛇的梦查《高层钢-混凝土混合结构规程》8.1.2条:验算局部受压按《混凝土结构设计规范》D.5.1-2条:显然本条=0.85 ; 其中局部受压的计算底面积Ab,可由局部受压面积与计算底面积按同心、对称的原则确定;常用情况按下图取用:本条用于计算单侧锚栓面积.工程意义为:按柱底范围配筋(指锚栓)的混凝土短柱按压弯计算,其受弯承载力钢柱柱脚弯矩设计值!计算假定:B、受拉边仅计入锚栓拉力(不考虑混凝土短柱外边缘配筋作用,因为锚栓和钢筋无连接,由其间混凝土传递内力);C、锚栓和混凝土的强度都取强度标准值。
查《混凝土结构设计规范》6.2.10,按以下步骤计算锚栓面积(对称配筋):另外,计算得到的锚栓面积要满足构造规定:轻钢结构最小锚栓M24;重钢结构最小锚栓M30.而且也要满足《高层建筑钢-混混合结构规程》8.1.1条规定:刚接柱脚时,对于6°及其以上抗震设防的结构,柱脚锚栓截面面积不宜小于钢柱下端截面面积的20%。
其中钢柱全塑性受弯承载力Mpc计算按照本条第4项计算(见下)。
柱脚(混凝土短柱)压弯极限受弯承载力可以按《混凝土结构设计规范》11.4.3条条文说明计算:本条用于计算混凝土短柱配筋.本条要求照8.1.2-2计算M1的方法计算Mu,计算假定应该调整为:A、混凝土柱截面按照柱底板范围记取【为啥不取全短柱截面?这样会偏于保守】;B计算假定含糊不清,按如上处理肯定偏于安全】短柱上筋上端不考虑锚固是考虑与锚栓“搭接”长度25d作用。
计算得到的就是受弯计算平面混凝土柱单侧配筋面积,应该不小于同抗震等级框架柱单侧配筋下限:.同样,箍筋抗剪计算满足外还要满足同抗震等级混凝土柱加密区箍筋构造要求.另外参考《机械工业厂房结构设计规范》(GB 50906-2013)7.4.1:锚栓边距和柱底板边距本条工程意义为:按柱底范围配筋的混凝土柱按压弯计算,其受弯极限承载力不小于钢柱全塑性受弯承载力!【疑惑的是:为什么混凝土短柱守?对非混合结构比如多层钢结构房屋这样做是否保守呢?它们是否有自己的一套计算方法?】当短柱柱顶设置锚板,钢柱和锚板之间不设置抗剪连接件的时候,锚栓就承担了水平剪力(比如混凝土排架柱顶和钢梁的不完全抗剪连接)。
混凝土柱的抗弯承载力计算规程一、前言混凝土柱是建筑结构中常用的承载元件之一。
其主要承受竖向荷载,同时还要承受弯矩和剪力等荷载。
因此,混凝土柱的抗弯承载力计算是建筑结构设计中一个重要的技术问题。
本文将介绍混凝土柱的抗弯承载力计算规程。
二、相关理论知识1.混凝土强度设计值混凝土强度设计值是指在标准养护条件下,经过一定时间的养护后,混凝土的强度达到设计要求的概率大于等于95%的数值。
混凝土强度设计值可以根据混凝土抗压强度和标准偏差计算得出。
2.截面性质计算混凝土柱的截面性质包括截面面积、截面惯性矩、截面模量等参数。
这些参数可以根据混凝土柱的几何尺寸和材料性质计算得出。
3.受弯承载力计算混凝土柱在受弯时,由于混凝土的强度不均匀,会发生一定程度的裂缝。
因此,混凝土柱的受弯承载力计算需要考虑混凝土的裂缝性质。
根据拱杆理论和裂缝控制理论,混凝土柱的受弯承载力计算可以分为两种情况:无裂缝状态和有裂缝状态。
三、混凝土柱抗弯承载力计算规程1.截面性质计算混凝土柱的截面性质包括截面面积、截面惯性矩、截面模量等参数。
这些参数可以根据混凝土柱的几何尺寸和材料性质计算得出。
具体计算公式如下:(1)截面面积:$A=bh$(2)截面惯性矩:$I=\frac{1}{12}bh^3$(3)截面模量:$W=\frac{1}{6}bh^2$其中,b为混凝土柱的宽度,h为混凝土柱的高度。
2.混凝土强度设计值计算混凝土强度设计值可以根据混凝土抗压强度和标准偏差计算得出。
具体计算公式如下:$fcd=\frac{fck}{\gamma_c}$$fctd=\frac{0.3fck^{2/3}}{\gamma_c}$$fck$为混凝土的标准抗压强度,$\gamma_c$为混凝土的安全系数,$fcd$为混凝土的强度设计值,$fctd$为混凝土的弯曲拉应力设计值。
3.无裂缝状态下的受弯承载力计算混凝土柱在无裂缝状态下的受弯承载力计算可以采用弯矩-曲率法进行计算。
钢管柱承载力计算
1.欧拉稳定性理论:欧拉稳定性理论是计算钢管柱承载力的最基本理论之一、按照该理论,当钢管柱发生屈曲时,其承载力可以通过以下公式进行计算:
Pcr=π²EI/(KL)²
其中,Pcr为临界轴向力(屈曲载荷),E为钢管柱的弹性模量,I 为钢管柱的截面转动惯量,K为属性系数,L为钢管柱的有效长度。
需要注意的是,K值与钢管柱的端部支承情况有关。
2.直接弯矩法:直接弯矩法是一种简化的计算方法,适用于一些特定情况下的钢管柱承载力计算。
在该方法中,承载力可以通过以下公式进行计算:
Pcr=Mc/(KL/4)
其中,Mc为钢管柱的弯矩能力,K为属性系数,L为钢管柱的有效长度。
3.荷载-弯矩法:荷载-弯矩法是一种常见的用于钢管柱承载力计算的方法之一、该方法先通过受力分析确定钢管柱所承受的荷载和弯矩,然后根据钢管材料的弯矩-应力关系曲线计算出钢管柱的应力分布,最后通过计算钢管柱截面处的最大应力来确定其承载力。
柱的承载力计算建筑结构柱截面承载力的计算公式3%>ρmin>ρ =0.6%柱的截面复核计算【解】(1)求稳定系数φ柱的长度为L。
=1.0H=1.0×6.4m=6.4mL。
/b=6400/400=16查表φ=0.87一、公式N ≤ 0.9φ(f cA + AS’f y′)N—轴向力设计值φ—轴心受压构件稳定系数f c混凝土轴心抗压强度设计值A 构件截面面积为矩形时A=b×hAS’全部纵向钢筋的截面面积当纵向钢筋配筋率大于3%时,式中A应改用A-AS’f y′纵向钢筋的抗压强度设计值二、公式的适用条件【例A】已知多层现浇钢筋混凝土框架结构,底层中柱按轴心受压构件计算,柱高H=6.4m,柱截面尺寸b×h=400×400,轴向压力设计N=3000kN,采用C30级混凝土(f c=14.3N/mm2),已配箍筋Ф6@300,纵向钢筋8 Ф22(A s′=3042mm2,f y′=300N/mm2)。
计算该柱是否满足承载力要求。
(2)验算配筋率ρ = A s′×100%b×h=3041mm 2×100%400mm × 400mm=1.9 %3% >ρmin>ρ =0.6%配筋率符合要求 (3)、验算轴向力 NuNu=0.9 φ(fcA+AS ’ fy ′)=0.9x0.87(14.3N/mm 2x400mm 2 +3041mm 2x 300N/mm 2)= 2505834.9N=2505.83kNNu=2505.83kN <N=3000kN此中柱承载力不满足要求。
【例B 】已知某多层现浇钢筋混凝土框架结构,首层柱轴向力设计N =2030kN ,截面尺寸b ×h=400mm ×400mm,,采用C20级混凝土(f c=9.6N/mm2),已配箍筋Ф6@300,纵向钢筋8 Ф22( A s ′=2513mm 2,f y ′=300N/mm 2)。