柱脚--钢结构

[解]
采用右图所示柱脚形式。
1、底板尺寸
需要的底板净面积：
An
N fc
226700mm2
图4.42 例4.5图
采用宽为450mm，长为600mm的底板，毛面积为450×600
=270000mm2，减去锚栓孔面积，大于所需净面积。
基础对底板的压应力为：
N 1700103 6.4N / mm2
f
205
2、隔板计算
将隔板视为两端支于靴梁的简支梁，其线荷载为：
q1 2006.4 1280N / mm 隔板与底板的连接（仅考虑外侧一条焊缝）为正面角焊缝
f 1.22 。取 h f 10mm ，焊缝强度计算：
f
1280 1.22 0.7 10
150N
/
mm2＜f
w f
160N / mm2
Vmax 178000 86 6.4175 274300N
1.5 Vmax ht
1.5
274300 40010
103N
/
mm2＜fV
125N / mm2
M max
178000 75
1 86 6.4 1752 2
21.78106 N mm
M max 6 21.78106 81.7N / mm2＜f 215N / mm2
W
10 4002
靴梁与底板的连接焊缝和隔板与底板的连接焊缝传递全部柱的
压力，设焊缝的焊脚尺寸均为 h f 10mm 。
所需的焊缝总计算长度应为：
lw
N
1.22 0.7h f
f
w f
1700103
1244mm
1.22 0.7 10160
显然焊缝的实际计算总长度已超过此值。
柱脚与基础的连接按构造采用两个20mm的锚栓。
An 270000 4000
底板的区格有三种，现分别计算其单位宽度的弯矩。
区格①为四边支承板 b1 / a1 278/ 200 1.39 0.0744 M1 a12 0.0744 6.4 2002 19050N mm
区格②为三边支承板 b1 a1 100 278 0.36 0.0356
4.5.2 柱脚
(b)
(a)
图4.38 平板式铰接柱脚
图4.39 平板式柱脚
柱脚的构造 应使柱身的 内力可靠地 传给基础， 并和基础有 牢固的连接.
(c)
(d)
图4.38 平板式铰接柱脚
（1）底板的计算
①底板的面积
A n
N
c fc
②底板的厚度
M t2 1/6
f
1
t
t 6 M max f
1
t
图4.40 底板的计算
W
8 2702
3、靴梁计算 靴梁与柱身的连接（4条焊缝），按承受柱的压力N=1700kN。
计算，此焊缝为侧面角焊缝，设 h f 10mm ，求其长度：
lw
N 4 0.7h f
f
w f
1700 10 3 4 0.7 10160
379m
取靴梁高400mm。
靴梁作为支承于柱力的悬臂梁，设厚度t=10mm，验算其抗剪和 抗弯强度。
底板的厚度通常为20-40mm，不得小于14mm
③单位宽度上的最大弯矩
四边支撑板 M qa 2
α—系数, 由b/a查表4.7
三、二边支撑板
M
qa
2 1
β—系数, 由b1/a1查表4.8
一边支撑板
图4.40 底板的计算
M 1/ 2qc2
q=N/An—作用于底板上的压力
讲解：
靴梁按支承在柱身焊缝上的双悬臂梁计算。 每根靴梁承受B/2宽度内的基础反力（B： 底板宽度）验算悬伸段支承点处
M 2 a12 0.0356 6.4 2782 17610N mm
区格③为悬臂部分
M3
1 2
c2
1 6.4 762 2
18480N mm
这三种区格的弯矩值相差不大，不必调整底板平面尺寸和
隔板位置。最大弯矩为：
M max 19050N mm
底板厚度：
t 6M max 6 19050 23.62mm ，取t =24mm。
验算隔板抗剪、抗弯强度：
Vmax R 178000N
1.5 Vmax ht
1.5
178000 2708
124N
/Leabharlann Baidu
mm2＜f
V
125N / mm2
M max
1 1280 2782 8
12.37106 N mm
M max 612.37106 127N / mm2＜f 215N / mm2
隔板与靴梁的连接（外铡一条焊缝）为侧面角焊缝，所受
隔板的支座反力为： R 1 1289 278 178000N 2
设 h f 8mm ，求焊缝长度（即隔板高度）：
lw
R 0.7h f
f
w f
178000 199mm 0.7 8160
取隔板高270mm，设隔板厚度t=8mm> b/50=278/50=5.6mm。
靴梁截面强度，该处弯矩和剪力为：
M=1/2(q×B/2)b12 V=(q×B/2)b1 q：基础向上反力
b:柱的翼缘到底板边缘的距离。
靴梁厚度一般取10-14mm
（2）靴梁的计算
按悬臂梁计算,验算抗弯和抗剪强度 靴高--与柱边连接所需焊缝长度决定
隔板受荷范围
图4.41 靴梁的计算(a)
肋板受荷范围
图4.41 靴梁的计算(b)
(3)隔板与肋板的计算
隔板按简支板计算,厚度为 1/50宽度 肋板按悬臂板的计算
[例4.5]设计柱脚。轴心压力
设计值为1700kN,柱脚钢材为 Q235钢,焊条E43型。基础砼采 用C15，其抗压强度设计值 fc=7.2N/mm2。
图4.39 平板式柱脚
(a)
(b) 图4.42 例4.5图