钢结构柱脚抗剪承载力计算分析及设计

抗压强度设计值 ;ε0 为混凝土轴心受压极限压应变
(一般取 0. 002) [8] ; b 为抗剪键的宽度 ; l 为基础混凝
土沿受力方向的计算长度 ,一般取 3 b 与抗剪键到基
础边缘距离两者中的较小值[7] .
式 (2) 可简化为
d4 y d x4
+
k1
d2 y d x2
-
k2 y = 0.
(3)
剪 ,水平力应由底板和混凝土之间的摩擦力或设置 抗剪键来承担[2] . 对于这条规定有两个问题值得思 考 :一是柱脚锚栓不能参加抗剪的问题 ,许多研究工 作都提出柱脚锚栓是具有一定抗剪能力的 ,国外甚 至有只能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[326] ;二是若需设置抗剪 键 ,该如何设置的问题 ,我国规范和欧洲规范都没有 给出具体的设计公式 ,对这方面的研究工作也很少 , 在实际设计工作中常常是凭工程经验确定的.
y (0) = 0 , y″(0) = 0 , y ( h) =δ= εl 0 , y′( h) = 0 , 可解得
C1 = - μδ(eμh + e - μh ) /τ, C2 = 0 C3 = - λδco s (λh) /τ, C4 =λδco s (λh) /τ τ=μ(eμh + e - μh ) sin (λh) +λ(e - μh - eμh ) co s (λh) .
EI
d4 y d x4
+
E I d2 p1 k′A G d x2
=
fcb
εl 0
y
.
(2)
式中 : E I 为抗剪键的抗弯刚度 ; G 为剪切模量 ; k’A
为有效剪切面积 ,其中 k’为截面有效剪切系数 (与断

"+ # $%.0&/
（&）
"#
式 中 ：%102"$*3／00#，$ 是 锚 栓 数 量 。 （$）国 外 研 究 的 结 论 文［##］等对栓钉（锚固不足）和锚栓（锚 固 足）的 抗
剪公式做了 总 结。 在 剪 力 作 用 下，破 坏 可 能 发 生 在 锚
栓中（锚栓剪坏），也可能发生在混凝土 中，锚 栓 受 剪 承
（)）圆 锥 形 混 凝 土 达 到 抗 拉 承 载 极 限（ 图 $）。 拉 应力沿破坏锥 体 面 的 分 布 是 变 化 的，在 埋 设 的 最 底 端
最大，在混凝土表面为 %，取 破 坏 面 上 混 凝 土 平 均 抗 拉 应力为（$／)）#2，并 视 整 个 破 坏 面 的 应 力 相 同（ 这 个 假 设得到了试验证实）。采用水平投影面 进 行 计 算，混 凝
转 换 为 设 计 公 式 时 要 改 为 抗 拉 强 度 设 计 值 #21。 （$）基 础 混 凝 土 与 锚 杆 的 粘 结 破 坏 。
!.$ " "%3&#2
（$）
式中 & 为锚栓 杆 直 径，%3 为 锚 固 长 度，#2 为 混 凝 土 抗 拉强度。
此决定受拉锚 栓 附 近 应 该 具 有 的 配 筋 量，而 锚 栓 的 埋 入 深 度 理 论 上 可 以 有 所 减 小 ，实 际 则 不 减 。
有锚栓屈服的第"种破坏形式才是合理的破坏模式， 其它六种破坏 模 式，应 在 基 础 设 计 中 使 之 有 足 够 的 尺
寸 ，或 配 足 够 的 加 强 筋 ，保 证 这 些 破 坏 形 式 不 出 现 。
图’ 柱底板和基础相对位置
%) 锚 栓 抗 剪 的 计 算 方 法 对一个柱脚来说，其抗剪能力可分 为 两 个 部 分，一

钢结构工程中柱脚设计初论钢结构建筑中，柱脚是必不可少的结构连接节点，其对整个结构的承载力及稳定性有着非常重要的作用，作为连接钢柱与钢筋混凝土基础或者基础梁的重要节点，其合理的受力分析和节点设计也就显得尤为必要。

柱脚按结构的内力分析，可大体分为铰接连接柱脚和刚性固定连接（刚接）柱脚两大类。

其中刚接柱脚包含外露式柱脚、埋入式柱脚及外包式柱脚。

刚接柱脚除了承受轴心压力和水平剪力外，还要承受弯矩。

对于工业厂房、多层及高层钢结构常采用刚接柱脚，《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）亦仅对钢结构的刚接柱脚加以规定。

本文即针对三种钢结构刚接柱脚节点形式的受力分析及设计做以探讨。

1 外露式柱脚外露式柱脚主要由底板、加劲肋、锚栓及锚栓支承托座等组成（图1），各部分的板件都应具有足够的强度和刚度，而且相互之间应有可靠的连接。

1.1 受力分析从力学角度看，外露式柱脚更适合作为半刚接性柱脚。

震害表明：其破坏特征是锚栓剪断、拉断或拔出。

结构设计中应考虑柱脚支座的非完全刚性连接，必要时按刚接和半刚接柱脚采用包络设计方法。

当仅采用刚接柱脚计算时，应考虑柱反弯点的下移引起的柱顶弯矩及相关构件的内力增大问题。

外露式柱脚由外露的柱脚螺栓承担钢柱底的弯矩和轴力，柱脚承载力不宜小于柱截面塑形屈服承载力的1.2倍。

底板的尺寸由基础混凝土的抗压设计强度确定，计算底板厚度时，可偏安全地取底板各区格的最大压力进行计算。

由于底板与基础之间不能承受拉应力，拉力应由锚栓来承担，当拉力过大，锚栓直径大于60mm时，可根据底板的受力实际情况，按压弯构件确定锚栓。

柱底剪力应由钢底板与其下钢筋混凝土之间的摩擦力承受（摩擦系数可取0.4）。

当水平剪力超过摩擦力时，可设置抗剪键及柱脚外包混凝土等有效抗剪措施承担。

1.2 节点构造设计外露式柱脚底板的一般厚度不应小于柱子较厚板件的厚度，且不宜小于30mm。

当需增设加劲肋和锚栓支承托座等补强措施时，底板长度和宽度外伸尺寸，每侧不宜超过底板厚度的18 倍。

第5章
多层及高层钢筋混凝土结构 6.3 框架柱抗震设计来自6.3.3 受剪承载力验算
验算步骤：
1. 剪压比限值－截面尺寸验算(实际上应该先做)
2. 剪力设计值的强剪弱弯调整
Vc
vc
(M
t c
M
b c
)
Hn
3. 配箍筋：按构造要求确定箍筋直径和类型
(6 13b)
(1) 抗剪承载力要求的箍筋间距
(2) 体积配箍率要求的箍筋间距
剪跨比
2时： V
1
RE
0.20c
fcbh0
剪跨比
2时： V
1
RE
0.15c
fcbh0
与梁的情况 一样，这实 际上是剪压 比限值。
V — 柱剪力设计值； b —矩形截面宽度，T形、工字形截面的腹板宽度；
h0 —截面有效高度 c —混凝土强度的折减系数 ；
如果不满足上式应增大柱截面或提高混凝土强度等级。
例题－剪压比验算
框架柱的剪跨比 M c /(V chc0 )
本例题中剪跨比：
剪跨比
2时： V
1
RE
0.20c
fcbh0
REV 0.20
c fcbh0
Vc：计算剪跨比时采用组合 弯矩设计值；而在计算剪压比 时则采用调整后的剪力设计值
说明截面尺寸符合要求。
梁端箍筋加密区
框架柱端箍筋加密区
v
k lk
l1l2s
式中 k —箍筋单肢截面面积； lk —对应于k 的箍筋单肢总长度，重叠段按一肢计
算 l1、l2 —柱核芯混凝土面积的两个边长；
s —箍筋间距
当柱的纵向钢筋每边4根及4根以上时，宜采用井字形箍

第23卷第4期合肥工业大学学报(自然科学版)V o l.23№4 2000年8月JOU RNAL O F H EFE I UN I V ER S IT Y O F T ECHNOLO GY A ug.2000钢筋混凝土约束短柱抗剪承载力计算黄慎江,　柳炳康,　周　安(合肥工业大学土木建筑工程学院,安徽合肥　230009)摘　要:根据12根配有中间筋的钢筋混凝土约束短柱试验与分析,建立了弯、剪、压复合应力状态下构件受力分析的力学模型,由此导出了考虑中间筋作用的构件抗剪承载力计算公式。

通过对比表明,公式计算值与试验值吻合较好,对于钢筋混凝土约束短柱的抗剪设计与计算具有实用的参考价值。

关键词:约束短柱;桁架机构;压力拱机构;抗剪承载力中图分类号:TU.3 文献标识码:A 文章编号:100325060(2000)0420510205Ca lcula tion of shear bear i ng capac ity of shortrestra i ned re i nforced concrete colu mn sHUAN G Shen2jiang,　L I U B ing2kang,　ZHOU A n(Schoo l of C ivil Engineering,H efei U niversity of T echno logy,H efei230009,Ch ina)Abstract:B ased on the test and analysis of12sho rt restrained reinfo rced concrete co lum n s w ith in ter2 m ediate longitudinal bars,an analysis m odel is estab lished to calcu late the shear bearing cap acities of the sho rt co lum n s sub jected to ax ial load,bending m om en t and shear fo rce,and w ith the in ter m ediate longitudinal bars con sidered,the calcu lating fo r m u lae are derived.T he calcu lated resu lts based on the p ropo sed equati on are in good agreem en t w ith the test resu lts,and they can be u sed fo r the shear de2 sign and com pu tati on of sho rt restrained reinfo rced concrete co lum n s.Key words:sho rt restrained co lum n;tru ss m echan is m;arch m echan is m;shear bearing capacity钢筋混凝土框架中的短柱两端受到横梁约束,在弯、剪、压复合应力作用下往往发生脆性的剪切破坏,对于这种约束短柱,目前国内外采用的设计方法仅仅是基于试验分析上的经验公式,缺乏适当的力学模型,并且在已有的计算公式中只考虑了截面上与弯矩方向对应的两侧纵筋,而没有考虑另两侧中间纵筋(简称中间筋)的作用。

科 技
浅议钢 结构 柱脚抗剪键 的设 计
刘 劫
（ 大庆市城 乡规划编制研究 中心 ， 黑龙江 大庆 １ ６ ３ ０ ０ ０ ） 摘 要： 铜结构建筑物是 当前最为常见的一种建筑物 结构形 式， 钢柱脚是连接钢 结构 与混凝土之间的重要媒介 ， 主要承担 着上部 结 构所带来的承栽力 ， 因此钢柱脚 的设计合理与否直接 关 系到上部结构是否能够将 内力传递于此。钢结构柱脚抗 剪键的设计是 当前钢结构 设计者极其 重视的 问题 。本 文就钢结构柱脚抗 剪键 的设计进行分析 ， 以供 相关技术人 员参考。 关键词 ： 钢 结构 ； 钢柱脚 ； 抗剪键 ； 设计 推导出来 的抗剪键设计公式 ，抗剪键的设计埋深为 ５ ４ ｍ ｍ。而按 非 目前 ， 由于钢结构具有质轻 、 刚度 大 、 承载力好等优点而受到业 线性设计 ， 推导出来的抗剪键设计公式 ， 抗剪键 的设计 埋深为最 小 界人士 的认可与青 睐 ， 也 正因为钢结构质轻 ， 导致在工程设计 过程 值为 ４ ２ ０ ａ ｒ ｍ， 最 大值 为 ４ ８ ５ ｍ ｍ， 通过 以上论述 ， 可以看 出 ， 基 于线性 中， 钢结构柱脚极容易受 到水平荷载的作用 ， 从 而产 生较 大的建立 。 理论计算得到 的抗剪键埋 深和基于非线性理论得 出的抗剪键埋 深 为 了使其具有抗 剪能力 ，越来越多 的设计者 开始 对钢柱脚进行 研 相差很大 ， 按线性理论计算的抗剪键埋深较小 ， 偏于不安全 ， 所以在 究， 目前 已有 了一定 的成绩 ， 柱脚锚栓是提 高结构抗剪能力 的重要 实际工程应用 中应该按非线性理论进行计算 ， 从而得出抗剪键的设 措施 ， 针对于此 ， 技术人员还提 出了相应 的设计公式来对其 进行合 计埋深应该取值为 ４ ５ ０ ｍｍ。 理分析 ， 但是从我 国现行 的规 定制度来看 ， 柱脚锚栓并不 能够用于 ５ 抗 剪 键 设计 技 术 抗剪的分析当中， 因此我们只能够在其 中设置抗剪键或者是增加底 抗剪键 的设置还需要在基础 中设置预 留槽 ， 大型柱脚地 板还需 板与混凝 土之间的摩擦力来提高其抗剪能力 。 要设 置灌浆孑 Ｌ ， 所以施工 比较困难 ， 二次灌浆不容易密室 ， 养护工作 ２ 在 水 平 力 作 用 下钢 柱 脚 的 影 响 不容易开展 ， 为 了让抗剪键承受更 大的水平剪力 ， 必须要求施 工单 般来说 ， 我们在对钢柱脚进行施 工时 ， 会在基础短柱 的顶部 位确保施工质量 ， 即灌浆时要把灌浆材 料充满预 留槽 ， 从而保 证抗 预 留相应 的沟槽 ， 等 到柱 安装 完成之后 ， 我们需要在预 留的沟槽 中 剪键 与混凝土之 间的有效传力 ， 也可以在柱脚底板上 开设 ８ ０ ｍ ｍ的 设计抗剪键 ， 然后在采用灌浆材料来灌注沟槽 ， 此时 ， 抗剪键与混凝 排气孔 ， 方便排气 ， 从而提高整个 系统 的抗剪能力。 为了让抗剪键更 土之间就会 紧密 的联 系 ， 我们 在考虑钢柱脚 的抗剪能力 时 ， 还需要 好地承担水平荷载 ， 抗剪键应该尽 量宽而短 ， 在满 足安装要求 的基 将混凝土的性 能与作用考虑在其 中。 础上二次灌浆层 的厚度应 该尽量薄 ， 这样一来 ， 无 论从施工 角度和 在水平力作用下 ， 底板会将水 平力直接传递 给抗 剪键 ， 最后再 设计角度都 比较经济且合理。 由抗剪键传递给周边 的混凝土 ， 此 时， 如果剪力过大 ， 那么抗剪键就 源于抗剪 键与混凝 土是不可分割 的整体 ， 所 以应该 考虑抗剪键 会逐渐弯曲 ， 并将其压力 直接传递给混凝土。 也就是说 ， 由于混凝土 和混凝土 的协 同工作 ， 为 了保证 这两者的有效协 同工作 ， 应该 在抗 的强度 小于钢材的强度 ， 在受到过大 的水平作用力 的影响时 ， 那么 剪键与柱脚底板之问进行相应的衔接 ， 从而避免 了抗剪键先于混凝 柱脚就会出现裂缝 ， 最终导致 建筑 的底板 以及抗剪键周边 的混凝土 土 遭 到破 坏 。 出现变形 的情况 ， 此 时抗 剪键的强度也就 明显 降低 ， 最终 造成坍塌 确定 了抗 剪键 的理论埋 深之后 ，还需要考 虑柱脚的受力状态 ， 等不 良后果 。因此在对钢柱脚进行施工的过程中 ， 施工人员首先需 并且 以此为依据进行 相应地调整 ， 当柱脚处于压剪状态 时 ， 源于双 要考虑到其埋设深度 ， 这样才 能够从根本上避免上述情况的发生。 向压力作用于混凝土上 ， 所 以其抗压强度的提高会增加抗剪键 的抗 除此之外 ， 施工人员还应该 注意到的是 ， 抗 剪 键 的抗 剪 能 力 主 剪键性能 ， 这时可以适 当地缩小抗剪键 的设计埋深 。 反之 ， 当柱脚处 要取决于钢柱脚 的拉剪状态 ， 因此 ， 如果钢柱脚受到剪力的作 用 ， 那 于拉剪状态 时，其抗压强度的减 弱则会 降低抗 剪键 的抗 剪性 能 ， 可 么不可避免的也会 受到一定 的拉力作用 ， 这 就对抗剪键 的设置提 出 以适当地放大抗剪键 的设计埋深。另外 ， 抗剪键 的设计埋深还与抗 了更高 的要求。 剪键的截面有效 回转半径 、 抗剪键与混凝土相对刚度 的抵抗惯性矩 ３ 柱 脚 水 平 反 力 的 传 递 方式 以及抗剪键承担 的剪力大小 等诸多 因素有关。 当前我 国严禁 采用柱脚锚栓来提高其抗剪能力 ， 因此我们 可以 显然 由于地震时的情况较为复杂 ， 再加上荷 载组合情况的变化 采用设 置抗 剪键或者增加地 面与混 凝土之间 的摩擦力 来提高其抗 系数较大 ，这样在计算 的过程中不可能考虑周 全所 有的受力 状态 ， 剪能力 。其 中在施 工过程 中， 通过增加底板 与混凝土之 间的摩擦力 更别提进行详 细计算 了，所 以施 工人员应 该根 据 自身的实践 经验 ， 是最 简单的一种方法 ， 但是在施工之前 ， 我们需要确保 钢柱脚具有 对 一 些 重 要 的 构架 设 置 柱 脚 抗 剪 键 。 虽 然 利用 抗 剪 键 传 递水 平 力 ， 较 大的压力 ， 这 样才能够承受建立与拉力 ， 因此这一方 式并不能够 构造简单 ， 受力明确 ， 有效方便 ， 与此 同时也会增加设计和施工 的工 将水平 反力 传递到基础部分 当中 ， 无法满 足设 计要 求 ， 因此我们在 作量 ， 但是 ， 为了保证整个工程的施工质量 ， 这种增加又是忽略不计 实际工作中最常用的方法也就是在钢柱脚 的底板设置抗剪键 ， 而我 的 ， 为 了达到提高抗剪键设计 效率的 目的 ， 希望有关部 门制 定相应 们一般会采用方刚或者 Ｈ型钢来作为抗剪键进行设计与施工。 的规 定 和 要 求 。 ４抗剪键的设计方法 结 束 语 过去 ， 施工人员一般会在 钢柱脚底部设置抗 剪键 ， 这样虽然可 在实际工作 中， 钢结构柱脚抗剪键 的设计一 直是设 计人员头疼 以克服基础部分与顶部 之间摩擦力不足 的问题 ， 但是 如果抗剪键埋 的问题 。 通过上述 ， 相信设计人员 已有 了一定的了解 ， 在设计钢结构 设 的深 度不足 ， 东阳会导致柱脚 的水平承 载力 过小 ， 最 终无法提高 柱脚抗剪键的过程 中， 设计人员首先需要分析其水平力作用 以及水 钢结构柱脚的抗剪 能力 。为 了避免这一问题的发生 ， 我们在施工过 平反力 的传 递 ， 然后 在根据实际情况来设置埋设深 度 ， 尽 量避免基 程 中将抗剪键与混凝土两个部分有机 的结合起来 ， 然后根据现行弹 顶之间摩擦力不足的问题 。以此来提高工程 的抗剪能力。 性 以及非线性来 了解混凝 土的应力与应变之 间的关系 ， 最 后再 采取 参考文献 有效 的措施来对抗剪键进行设计 。 ［ １ 慷 介莲． 柱脚锚栓抗剪性能分析 山东建材， ２ ０ ０ ８ （ ５ ） ： ９ ５ — １ ８ ２ ． 设计案例 ： 假设钢结构柱脚的地板设计轴压力是 ２ ５ ｋ Ｎ， 设计剪 【 ２ ］ 黄 崇为， 朱善春， 王大领 ． 『 ］ 式 刚架设计 中柱脚抗剪键 的设 置 科 力是 １ ８ ０ ｋ Ｎ， 基础混凝± 的强度等级为 Ｃ ２ ５ ， 确定抗剪键的尺寸。首 技 创 新 导报 ， ２ ０ ０ ９ （ ３ ） ： ３ ０ — ３ １ ． 先 ，需 要验 算摩 擦 力是 否 满 足钢 结构 的规范 要 求 ，即 ｆ ＝ ２ ５ ０× ［ ３ 】 张昭云． 关于门式轻钢 结构柱底抗 剪键设置 的探讨叽 有 色金 属设 ０ ． ４ ＝ ｌ Ｏ ０ ｋ Ｎ＜Ｖ ＝ Ｉ ８ ０ ｋ Ｎ，也就是指柱 脚地板和混凝土 间的摩擦 力小 计 ， ２ ０ １ ０ （ ２ ） ： ２ ８ — ３ ４ ． 于设计剪力 ， 不 满足规范要求 ， 应该设置抗剪键 。按线性 弹性设计 ，

外包柱脚在多高层钢结构及钢 －混组合结构中 较为常见，在结 构 设 计 中 有 着 广 泛 的 应 用。 外 包 柱 脚在结构设计中主要分为弹性设计和抗震设计。鉴 于之前的国内规范 对 于 抗 震 要 求 不 明 确，在 新 旧 规 范更 新 之 际，对 于 外 包 柱 脚 的 抗 震 设 计，根 据 ＧＢ ５００１１－２００１《建 筑 抗 震 设 计 规 范》［１］（以 下 简 称 “旧 抗规”）和 ＧＢ ５００１１－２０１０《建 筑 抗 震 设 计 规 范 》［２］ （以下简称“新抗规”）的 要 求，对 比 新 旧 抗 规 下 的 计 算 分 析 ，并 结 合 工 程 实 例 做 进 一 步 探 讨 ，从 而 得 出 结 论及建议。
４ 钢 筋 混 凝 土 的 塑 性 及 极 限 承 载 力 的 计 算
根 据 文 献 ［５］，外 包 混 凝 土 受 拉 主 筋 屈 服 时 的 受
弯承载能力为：
Ｍｕｆ ＝ Ａｅ（ｈ０ －ａｓ）ｆｙｋ
（３）
式中：Ａｅ 为受拉一侧竖向钢筋（主筋）截面面积；ｆｙｋ为
１２
钢 结 构 ２０１２ 年 第 ７ 期 第 ２７ 卷 总 第 １６１ 期
孙 学 水 ，等 ：外 包 柱 脚 塑 性 抗 弯 承 载 力 计 算 分 析
外包柱脚塑性抗弯承载力计算分析
孙 学 水１ 关 超２ 张 卫 东２
（１．浙 江 杭 萧 钢 构 股 份 有 限 公 司 ，杭 州 ３１０００３；２．广 东 杭 萧 钢 构 有 限 公 司 ，广 东 珠 海 ５１９０５５）
但 对 筏 板 厚 度 要 求 较 低。３ 种 形 式 具 体 如 图 １ 所 示。 １．２ 规范规定
目前对于外包柱脚的抗震计算研究并不多见， 文献［３ －６］涉及 了 相 关 外 包 柱 脚 的 研 究 内 容，其 设 计方法主要参照ＪＧＪ ９９－９８《高 层 民 用 建 筑 钢 结 构 技术规程》［７］（以下简称“高钢规”）中的相关方 法，但 对于抗震设计时，“高钢规”以及 “旧抗规”均未作明 确规定，２０１０年出版并实施的“新抗 规”做 出 了 相 关 规定。

钢结构柱脚抗剪键抗剪承载力计算钢结构柱脚抗剪键是指为了增加钢结构柱脚的抗剪承载力而设置的一种连接形式。

抗剪键的设计和计算非常重要，可以确保钢结构柱脚在受到水平荷载时能够有效地传递力引导到其它构件上，以保证结构的整体稳定性和安全性。

在进行钢结构柱脚抗剪键抗剪承载力计算之前，首先需要确定所选材料的强度和物理力学性能参数。

一般来说，抗剪键的材料可选用高强度钢材，如Q345B等。

钢结构柱脚抗剪键抗剪承载力的计算方法主要有以下几种：剪切层法、双剪栓法和剪力传递法。

1.剪切层法：该方法是将抗剪键视为一个矩形剪切层，计算抗剪键的承载力。

首先需要确定抗剪键的宽度（一般为柱脚厚度的 1.5倍）和长度，然后根据材料的抗剪强度和剪切层的面积计算抗剪键的承载力。

2.双剪栓法：该方法是将抗剪键视为两个剪切连接，通过计算双剪栓的抗剪承载力确定抗剪键的承载力。

首先需要确定双剪栓的直径和间距，然后根据材料的抗剪强度计算双剪栓的抗剪承载力，最后乘以双剪栓的个数得到抗剪键的承载力。

3.剪力传递法：该方法是根据结构的受力机理，通过计算剪力传递路径的承载力确定抗剪键的承载力。

首先需要确定剪力传递路径的长度和宽度，然后根据材料的抗剪强度计算剪力传递路径的承载力，最后乘以路径个数得到抗剪键的承载力。

以上三种方法都可以用来计算钢结构柱脚抗剪键的承载力，具体选择哪种计算方法可以根据实际情况进行确定。

在进行计算时，需要考虑抗剪键的尺寸、材料强度、荷载大小和加载方式等因素，确保计算结果的准确性和合理性。

需要注意的是，在进行钢结构柱脚抗剪键抗剪承载力计算时，还需要考虑其它因素，如局部剪切和压力等，以确保抗剪键的受力状态和承载能力符合设计要求，并且能够满足结构的整体稳定性和安全性。

最后，钢结构柱脚抗剪键的设计和计算需要根据国家和地区的相关规范进行，以确保设计和计算的合理性和安全性。

同时，需要进行结构的静力和动力等多方面的分析和计算，以提高设计的可靠性和经济性。

面≮
图４柱底抗剪键大样
２．４柱底板锚筋计算（图５） 底板锚筋计算采用偏心压力法。先按构造要求
进行布置，然后计算锚筋的最大拉力，考察是否满足 要求。由弯矩平衡关系可知：
尬＝Ｆ１ｙｌ＋Ｆ２Ｙ２＋Ｆ３ｙ３＋…＋Ｆ。ｙ。 式中 Ｅ——锚筋拉力；
Ｙ。——锚筋距形心轴ｚ的距离。
＋ｌ Ｉ
Ｉ
十Ｉ
＋＋＋＋＋＋ ＋＋＋＋＋＋ ｊ｛ ｉ
４００×３０，材质Ｑ３４５一Ｂ；柱脚反力：Ｎ＝４ ４６１ ｋＮ，
Ｕ－－－－５８ ｋＮ，Ｕ＝－－３７１ ｋＮ，尬＝１ ０３２ ｋＮ·１２１，鸠
一１９３ ｋＮ·ｍ。
图２ ２１号柱脚
２．１锸板尺寸及厚度的确定 锚板的尺寸主要考虑板底混凝土的局部承压破
坏，即底板的尺寸由基础混凝土的抗压设计强度确 定，计算底板厚度时，各区格应力可偏于安全地取底 板的最大应力计算。根据构造，初选底板尺寸为： ａ ｘ ｂ—ｌ １００ ｒａｍ×６００ ｍｍ，在轴力、弯矩共同作用 下，柱底板最大压应力为：
ｌ工程概况 ，西安市广电世纪园剧场钢结构工程Ｂ区分为
舞台和观众厅两部分，屋盖为空间管桁架结构，柱子 为箱形截面钢柱，截面尺寸为９００ ｍｍ×４００ ｍｍ，板 厚３０ ｔｒｉｍ，材质Ｑ３４５一Ｂ钢，外露式刚接柱脚。
２箱形钢柱柱脚的理论计算 该工程结构部分采用ＳＡＰ２０００有限元分析软
件进行设计，柱脚平面布置如图１所示，柱脚厦力见 表１。
板底应力寸。＝１８．２１２ ＭＰａ，板厚按Ｉ区和Ⅱ区 悬臂板计算（图３），为了计算方便同时考虑偏于安 全，暂不考虑角部三角区域（图３中板的４个角部除 阴影部分外的区域）的有利作用。由图３可知，悬臂 板Ｉ、Ⅱ分别在Ｙ向、ｚ向的悬挑长均为１００ ｍｍ， 即，ｓ＝Ｚ，＝１００ ｍｌＴｌ，则ＭＩ＝Ｍｎ＝０．５ａ。《，＝ ，９１ ０６０ Ｎ·ｍｍ，按板的弹性强度理论可知，单位板

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。

钢结构柱脚抗剪键设计方法研究钢结构柱脚抗剪键设计方法研究摘要：在钢结构建筑物中，钢柱柱脚作为上部钢结构和混凝土根底间的重要连接，其担负着将作用在上部结构的荷载传递到根底的作用，因此，柱脚的设计能否可靠地传递上部荷载变得非常重要，那么钢结构柱脚抗剪键的设计就成了钢结构设计人员面临的重要课题。

本文通过分析柱脚所受到的水平力，重点介绍了钢结构柱脚抗剪键设计方法，以便满足钢结构柱脚传递给根底较大水平力的要求。

关键词：钢柱脚；抗剪键；设计方法中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：1.引言随着钢结构形式的开展，钢结构中越来越追求轻质高效的受力形式，但是，目前来说，由于钢结构中所用的钢量比拟少，自重较轻，所以在水平力的作用下，钢结构的柱脚承受着巨大的剪力，许多研究人员提出柱脚锚栓具有一定的抗剪能力，并且提出了用于考虑锚栓抗剪的设计公式，但是我国钢结构标准明确规定柱脚锚栓不能参加抗剪，所以必须通过设置抗剪键或是由地板和混凝土的摩擦力来承当水平力。

2.柱脚受水平力分析在柱脚施工的过程中，根底短柱的顶部会有预留槽，当柱子安装就位后，抗剪键的设置通常是在根底中预留槽，然后用灌浆材料将预留槽以及找平层进行灌满充实，这样一来，抗剪键和混凝土是紧密地结合在一起的，在分析柱脚承受的剪力时，应该考虑混凝土的作用。

柱脚的水平力通过底板传递给抗剪键，抗剪键再把产生的剪力传递给其周围的混凝土，强大的剪力使得抗剪键变得弯曲，无形中就给混凝土造成了压力，如此一来，假设水平力比拟大时，由于混凝土抗压的强度比钢材的抗压强度要小很多，所以，极易产生斜裂缝，这些裂缝使得在底板和抗剪键处的混凝土发生变形甚至完全破碎，直接导致了抗剪键的刚度减小，从而有发生整体坍塌的可能。

所以，在柱脚的施工时，应该确定抗剪键的埋设深度，以确保混凝土到达破坏时的承载力大于柱脚承受的水平力。

另外，还需要注意抗剪键的抗剪性能是由柱脚处于处于压剪或拉剪的状态所决定的，所以，柱脚在承受较大剪力的同时也承受着较大的拉力，相对来说，也提高了对抗剪键设置的要求。

钢柱脚H型钢抗剪键设计方法卢家森【摘要】抗剪键是钢结构柱脚设计中经常被采用的抵抗水平剪力的重要构件,它的可靠性直接影响到整个结构的安全性,所以在设计中至关重要.虽然现行《钢结构设计规范》规定可以设置抗剪键抵抗柱脚底部的水平反力,但并没有明确规定抗剪键的设计方法,特别是被广泛采用的H型钢抗剪件.提出了H型钢抗剪键的分析模型,推导了相关的设计公式,并通过理论分析和试验的对比,验证了本文提出设计方法的可靠性.【期刊名称】《结构工程师》【年(卷),期】2015(031)006【总页数】5页(P7-11)【关键词】钢柱脚;抗剪键;H型钢;设计方法【作者】卢家森【作者单位】上海市城市建设设计研究总院,上海200125【正文语种】中文Design Method for an H Type Steel Shear Key for the Steel Column Base AbstractShear keys as important components at the steel column base are used to resist to the horizontal shear forces. The reliability of these shear keys have a direct influence on the safety of the entire structure. Although the current code for the steel structure design allows using the shear key to resist to the horizontal forces, it does not give specific methods for shear key desig n, especially for the widely used H type steel shear key. This paper presents an analytical model for the shear key with H type steel. The derivation of r elevant mathematical formula was described. The reliability of the propose d method was validated by physical tests.Keywords steel column base, shear key, H type steel, design method抗剪键锚栓组合钢柱脚一般用于承受较大剪力的压剪铰接连接,当柱脚摩擦力小于设计剪力时,需要设置抗剪键抵抗水平剪力,锚栓通常是构造要求。

说明：洋红色字体为需要输入的数据，黄色背景为输出结果。

柱底截面最不利组合的内力：柱底x向剪力V x =404.00kN 柱底y向剪力V y =520.00kN 对应剪力工况的柱底反力N=2050.00kN (压力为正)柱底剪力合力V=658.50kN0.4N=820.00kN≥V ，可不计算抗剪键。

抗剪键截面规格：高度h=300mm 翼缘宽度b=300mm 腹板厚度t w =10mm 翼缘厚度t=15mm 抗剪键长度L=150mm材料属性：钢材等级Q 345(可选Q235,Q345)抗拉、抗压和抗弯强度f=310N/mm 2抗剪强度f v =180N/mm 2端面承压强度f ce =400N/mm 2角焊缝抗剪强度设计值f f w =200N/mm 2基础混凝土强度等级C 35(可选C20~C 45)轴心抗压强度f c =16.7N/mm 2轴心抗拉强度f t =1.57N/mm 2牛腿截面参数：截面塑性发展系数γx = 1.05柱脚抗剪键计算(焊接H型钢)截面面积A=117.00cm2截面惯性矩I x=19932.75cm4I y=6752.25cm4截面抵抗矩W x=1328.85cm3W y=450.15cm3中和轴以上截面面积距S xmax=732.38cm3腹板边缘处至中和轴距离y1=135.00mm 翼缘对形心轴的面积矩S x'=641.25cm3A.混凝土局部承压计算：局部承压面积A lx =bL=45000mm 2A ly =hL=45000mm 2混凝土局部受压时的强度提高系数1.732混凝土局部受压承载力1.35 βc βl f c A lx =1757.21kN ≥404.00kN 1.35 βc βl f c A ly =1757.21kN≥520.00kN混凝土局部承压满足要求。

B.抗剪键强度计算：弯矩M x =V x L/2=30.3kN•m M y =V y L/2=39kN•m 抗弯强度21.72N/mm 272.20N/mm 2σ=σx +σy =93.91N/mm 2≤310.00N/mm 2抗剪强度τx ＝V x /(t w h w )=149.63N/mm 2τy ＝V y /(2tb)=57.78N/mm 2x向复合应力259.90N/mm 2≤341.00N/mm 2y向复合应力137.24N/mm 2≤341.00N/mm 2抗剪键强度满足要求。

浅议钢结构柱脚抗剪键的设计与施工摘要：抗剪键的设计是柱脚设计的重要组成部分,本文对抗剪键设置的条件及抗剪键的受力特点进行了分析,对抗剪键的材料和施工做了系统的阐述，供设计及施工人员参考。

关键词：轻钢结构；柱脚设计；抗剪键abstract：shear key column design is an important part of the design, the article on the shear keys to set the conditions and shear bond stress distribution characteristics are analyzed, on the shear bond materials and construction described,for the design and construction of reference.keywords: light steel structure；column base design；shear key中图分类号：tu392.5文献标识码：a文章编号：2095-2104（2012）1引言近年来，随着钢结构在我国的迅猛发展，尤其轻钢结构因其自身施工速度快、建筑造型美观、造价低廉等优点在各领域的广泛应用，怎样设计才能使得结构形式安全可靠、用钢量最省、社会经济效益比较突出成为设计人员讨论的热门话题。

而在工业厂房钢结构设计中，柱脚起着将上部荷载传递到基础的重要作用,因此在整个设计过程中，钢结构柱脚设计能否可靠地传递上部荷载就变得十分重要。

一般来说钢结构柱脚分为铰接和刚接两种形式，两种柱脚均要承受水平力。

而《钢结构设计规范》明确规定，柱脚锚栓不宜用于承受柱脚底部的水平反力，此水平反力由底板与混凝土基础间的摩擦力承受或者设置抗剪键来承受，所以在设计中通常不考虑锚栓抗剪部分。

另外柱脚受剪破坏发生在混凝土基础中，不易发现且通常难以采取加固措施，因此，钢结构抗剪键的设计在整个钢结构设计中非常重要。

贡献 的部分 要折 减 ２ ％ 。 ５
的摩擦系数¨ ： 当柱脚底板埋置于混凝土 内， ２① Ｊ 顶
面与混凝 土平 齐 ［ 图 １ ａ 所 示 ］ 如 （） 时取 为 ０９； ． ② 柱 脚底板 底 面 与 混 凝 土 顶 面 平 齐 ［ 图 １ ｂ 所 如 （）
（ ） 置剪力 键 。当柱 脚 垂 直 反 力 引 起 的摩 ２设 擦力 不足 以抵 抗 柱 脚 底 板 水 平 反 力 的时 候 ， 常用
混 凝 土基 础 Ｃ３ ５
Ｍ ａ同样满足要求 。较 之 Ｈ ０ Ｐ， Ｗ１０×１０× ８ ０ ６× ，
图 ４ 计算 简图示 意
最 大弯 曲正应 力 减 小 了约 ２ ％ ， 钢 材 用 量 基 本 ４ 但
式 ， ｌ （ ．５Ｌ￣ Ａ ≥ １３ｔｔ Ｚ） 式 中 ： Ａ —— 混凝 土局 部受 压净 面积 ， ｍｍ ； 柱脚水 平反力 ，Ｎ； ｋ
一
般都 比较 大 （ 栓 直 径 加 ４ｍ 。这 导 致 了在 锚 ｍ）
柱 脚水 平反 力作 用下 ， 当柱 脚发 生 滑 移 时 ， 所有 锚 栓 是不 可 能 同 时 达 到 承 压 、 剪状 态 的 。为 解 决 受
这 一 问题 ， 以采 用一 块 开孔 较 小 的垫板 ， 和柱 可 并
图 １ 柱脚底板与基础 的关系
１ 一钢柱 ；一柱脚底板 ；～混凝 土基础 ；～二次灌浆层 ２ ３ ４
工结构的设 计工作 ， 已发表 论文 １ 。联 系电话 ：１ ． 篇 ００
８ ８ ７ ７ Ｅ ｍａ ｌ ｗ ｎ ｑ ｎ ｓ ｉ ｓ ｏ ｅ ． ｏ ４ ７ ９ ２： － ｉ ： ａ ｇ ｕ ． ｅ ＠ ｉ ｐ ｃ ｃ ｍ ｎ
２ 剪 力键 的设计 方法
实际工程设计 中， 普遍采用剪力键来传递柱

Sheji yu Fenxi♦设计与分析钢柱脚抗剪承载力的有限元分析刘阳(武昌工学院城市建设学院，湖北武汉430061)摘要:钢柱脚的抗剪承载力是在水平荷载作用下，保证其节点强度的关键。

通常情况下柱脚受弯剪共同作用，其相互作用机理比较复杂，为进一步明确弯剪共同作用下钢柱脚的抗剪性能及其承载力，用ANSYS有限元软件建立钢柱脚的三维有限元模型，通过低周反复加载，在分析钢柱脚应力及变形情况的基础上，提出了钢柱脚抗剪承载力的有限元分析。

关键词：钢柱脚；抗剪承载力；有限元分析0引言钢柱脚的抗剪承载力通常为分，一部分为柱脚基础间的力，另一分为成系统的抗剪能力。

一般钢柱脚的抗剪承载力计算可简上分力进力口。

通用有限元软件ANSYS的模分析计算和后处理功能，能较准确地对钢柱脚的力学性能进行分析，进一步对其抗剪承载力进行计算。

1有限元模型的建立1.1材料参数及单元选取柱身及锚栓钢材，均可视其为性强化弹塑性，用性强BKIN其关系进模。

柱身及锚栓钢材取Q235，其屈服强度及切线模量分别取235MPa 和790MPa，弹性模量和泊松比分别为2.06X105MPa和0.3。

基础采用C40 ，性模 3.35"104MPa。

钢柱脚用8节点三维元Solid45模，柱下基础用的元Solid65模拟，分析基础钢力作，用模型来建立基础钢。

接触对采用元TARGET170和面-面接触单元CONTACT174,在钢柱脚基础设了。

系数，参考美国AIC349-85中的规定取0.4。

根据工程实际，分别建立柱为H型钢钢的柱脚ZJ-1ZJ-2，分-在柱，模型1所示。

屈服准则。

采用力、位移双收敛准贝IJ，应用Newton-Raphson平衡迭代进非性解，解器选用预件共扼梯度求解器(PCG)，打开自动时步长控制及性搜索。

2有限元计算结果分析2.1柱脚及各部分计算结果(1)无论有无轴压，柱脚发生破坏的主要形式基本相同，柱脚基础局出现脱离。

轴压力的增加，柱脚底板竖向位移增加(当$2=80kN时，ZJ-2底板最大竖向位移为5.87mm)，脱离造成的破坏先于锚栓应力过大的破坏。

谈型钢混凝土梁柱节点抗剪承载能力计算方法朱琴美【摘要】介绍和分析了当前常用的型钢混凝土梁柱节点构造形式，以及国内关于型钢混凝土梁柱节点的抗剪承载力计算公式和节点受力机理，并对其节点的抗震性能和设计研究中存在的主要问题进行分析，以期为型钢混凝土梁柱节点设计提供指导。

%This paper introduces and analyzes the current commonly used steel reinforced concrete beam-column joints structure form and the shear bearing capacity calculation formula and nodes stress mechanism of domestic steel reinforced concrete beam-column joints, it also analyzes its seismic performance and the main problems in design and research, in the purpose of offering useful reference for the steel reinforced concrete beam-column joints design.【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2012(038)017【总页数】3页(P56-58)【关键词】型钢混凝土;梁柱节点;抗震性能;抗剪设计【作者】朱琴美【作者单位】宁波市经济技术开发区大港开发有限公司,浙江宁波315800【正文语种】中文【中图分类】TU3120 引言型钢混凝土(SRC)结构是由钢筋混凝土和其内置型钢骨架组成的一种新型结构，作为钢—混凝土组合结构的一种主要形式，其内置的型钢骨架可以是工字钢、十字型钢、角钢等。

与我们熟悉的传统钢筋混凝土结构相比，承载能力高，刚度大，抗震性能好是型钢混凝土组合结构的主要优点，同时可有效减少构件截面、增加建筑使用空间、改善钢筋混凝土的脆性剪切破坏，加快施工进度;与钢结构相比，可以节约钢材(可比采用纯钢结构节约50%以上［1，2］)，增大刚度，有效阻止型钢的屈曲，提高结构的抗火性能和耐久性。