外露式刚接柱脚计算书

外露式刚接柱脚计算书

项目名称____xxx_____ 日期_____________

设计_____________ 校对_____________

一、柱脚示意图

二、基本参数

1．依据规

《钢结构设计规》(GB 50017-2003)

《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS 102:2002) 2．柱截面参数

柱截面高度h b =500mm

柱翼缘宽度b f =500mm

柱翼缘厚度t f =14mm

柱腹板厚度t w =14mm

3．荷载值

柱底弯矩M=350m

kN

柱底轴力N=500kN

柱底剪力V=50kN

4．材料信息

混凝土C25

柱脚钢材Q235-B

锚栓Q235

5．柱脚几何特性

底板尺寸a＝75mm c＝100mm b t＝85mm l t＝75mm

柱脚底板长度 L =800mm

柱脚底板宽度 B =800mm

柱脚底板厚度 t =30mm

锚栓直径 d =39mm

柱腹板与底板的焊脚高度 h f1 =10mm

加劲肋高度 h s =210mm

加劲肋厚度 t s =10mm

加劲肋与柱腹板和底板的焊脚高度 h f2 =10mm

三、计算过程

1. 基础混凝土承压计算

（1） 底板受力偏心类型的判别

3

6t l L +=800/6+75/3=158.333mm 偏心距 N

M e ==350×1000/500=700mm 根据偏心距e 判别式得到：

abs(e)>(L/6+lt/3) 底板计算应对压区和拉区分别计算

（2） 基础混凝土最大压应力和锚栓拉力

a. 6/0L e ≤<

锚栓拉力 0a =T

)/61(max L e LB

N +=σ b.)3/6/(6/t l L e L +≤<

锚栓拉力 0a =T

)

2/(32max e L B N -=σ c. )3/6/(t l L e +>

若d <60mm 则：

2max 6L

B M L B N ⋅⋅+⋅=σ 2

min 6L B M L B N ⋅⋅-⋅=σ 柱脚底板的受压区长度 x n ＝m in

m ax m ax σσσ-⋅L 若mm 60≥d 则：

解下列方程式得到柱脚底板的受压区长度x n ：

0))(2/(6)2/(3n t t a e 2n 3n =---+--+x l L l L e B

nA x L e x 其中，A e a 为受拉区锚栓的有效面积之和，n =E s /E c 。

)

3/()2/(2n t n t max x l L x B l L e N --⋅-+⋅=σ

锚栓拉力 3

/)3/2/(n t n a x l L x L e N T --+-⋅= 综上解得：

基础混凝土的最大压应力 ==max c σσ 4.88 N/mm 2c f l β≤=11.9 N/mm 2 柱脚底板的受压区长度 x n ＝476.19mm

锚栓拉力 T a =405.045kN

2. 锚栓的强度校核

柱脚中部的锚栓主要起到安装定位作用，承受拉力较小，忽略其抗拉贡献。 锚栓直径 d =39mm 锚栓有效面积 A e a =976mm 2

Q235锚栓抗拉强度 a t f =140N/mm 2

锚栓拉应力(考虑20%的锚栓强度富裕量):

a e

a t 42.1A T ⋅⋅=σ=1.2×405.045×1000/(4×976)=124.501 N/mm 2 a t f ≤=140N/mm 2

3. 水平剪力计算

V =50kN

)(4.0a T N +⋅=362.01kN

V<0.4(N+Ta) 不需设置抗剪键

4. 底板厚度计算

柱腹板、翼缘与加劲肋分割底板，形成若干板块区。

（1）受压侧底板厚度计算

a. 中部三边支承板块区：

b 2/a 2=185/480=0.38

若b 2/a 2 > 0.3，则

α=0.041

22n n c 2/)2/(a x L x M ⋅-⋅⋅=σα=0.041×

4.88×(476.19-800/2)/ 476.19×4802×10-3 mm/mm kN ⋅

否则，

22n n c 2/)2/(05.0b x L x M ⋅-⋅⋅=σ=0.05×

4.88×(476.19-800/2)/ 476.19×1852×10-3 mm/mm kN ⋅

解得 M 2=7.5mm/mm kN ⋅

b. 压区三边支承板块区：

b 2/a 2=150/200=0.75

若b 2/a 2 > 0.3，则

α=0.091

22c 2a M ⋅⋅=σα=0.091×

4.88×2002×10-3 mm/mm kN ⋅ 否则，

22c 205.0b M ⋅⋅=σ=0.05×

4.88×1502×10-3 mm/mm kN ⋅ 解得 M 2=17.96mm/mm kN ⋅

c. 压区两边支承板块区：

b 2/a 2=116.51/238.17=0.48

若b 2/a 2 > 0.3，则

α=0.058

22c 2a M ⋅⋅=σα=0.058×

4.88×238.172×10-3 mm/mm kN ⋅ 否则，

22c 205.0b M ⋅⋅=σ=0.05×

4.88×116.512×10-3 mm/mm kN ⋅ 解得 M 2=16.14mm/mm kN ⋅

d. 中部四边支承板块区：

b 3/a 3=472/198=2.38，β=0.125

23n n c 2/)2/(a x L x M ⋅-⋅⋅=σβ=0.125×

4.88×(476.19-800/2)/ 476.19×1982×10-3 =3.82mm/mm kN ⋅

上述计算中，若有负值则略去，得到的最大弯矩值M 2max 为17.96mm/mm kN ⋅。 由压区确定的底板厚度f

M t max 26⋅==22.93mm 。 （2）受拉侧底板厚度计算

单个螺栓的拉力 3/a ta T N ==405.045/3=101.261kN

按照力扩散宽度L a /5.15.3⋅-计算，若大于板块边缘长度则取板边缘长度。 a. 两边支撑板：

板1的竖向位移 13

113EI a P u = 板2的竖向位移 2

3

223EI c P u = 由21u u =得 33

2121a

c I I P P ⋅= 又P P P =+21，得

3231311a

I c I P c I P ⋅+⋅⋅⋅=