门式刚架计算原理和设计实例之八

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

第八章基础设计

房屋建筑设计总体上分为上部结构设计和下部结构设计两大部分,轻型钢结构建筑也不例外,前面几章已介绍了其上部结构,本章对其下部结构——基础作一些讨论。

众所周知,在房屋建筑中,基础造价约占整个建筑物的30%左右,对于轻钢结构而言,最大优点就是重量轻,从而直接影响基础设计,与其它结构型式的基础相比,轻钢结构基础尺寸小,可以减少整个建筑物造价,另外对于地质条件较差地区,可优先考虑采用轻钢结构,这样容易满足地基承载力方面的要求。那么轻钢结构基础与砼结构基础有什么不同?轻钢结构基础是如何设计的?在轻钢结构基础设计时应注意哪些方面?本章针对这些问题进行探讨,而不涉及基础本身设计的有关内容。

第一节基础设计的特点

由于结构型式、荷载取值、支座条件等方面的不同,传至基础顶面内力是不同的,轻钢结构与传统的砼结构相比,最大差别就是在柱脚处存在较小的竖向力和较大的水平力,对于固接柱脚,还存在较大的弯矩,在风荷载起控制作用的情况下,还存在较大的上拔力。柱底水平力会使基础产生倾覆和滑移,基础受上拔力作用,在覆土较浅的情况下,会使基础向上拔起,有关这方面的问题,后面再作详述。由于轻钢结构的这些受力特点,导致其基础设计与其它结构存在很大的

不同,主要表现在以下几个方面:

接柱脚。

⒊基础破坏形式

要正确进行基础设计,首先要知道基础破坏形式,对其工作原理有所了解。

对于砼结构,通常柱网尺寸较小,故柱底水平力相对较小,基础一般不会产生滑移现象,又由于上部结构自重很大,足以抵抗风荷载作用下产生的上拔力,故基础也不会产生上拔的可能,对于这种结构,基础主要发生冲切、剪切破坏;而轻钢结构则不同,基础除发生冲切、剪切破坏之外,由于存在较大的水平力,对于固接柱脚,还存在较大的弯矩作用,从而导致基础产生倾覆和滑移破坏,另外,在风荷载较大的情况下,特别对于一些敞开或半敞开的结构,由于轻钢结构自重很轻,有可能不足于抵抗风荷载产生的上拔力,导致基础上拔破坏。为防止这些破坏的发生,最经济有效的方法是增加基础埋深,即增加基础上覆土的厚度,但增加了土方开挖和回填工程量。另外对于轻钢结构基础,还须预埋锚栓(也称地脚螺栓),用于上部结构和基础的连接,若锚栓离砼基础边缘太近,会产生基础劈裂破坏,所以我国钢结构设计规范规定了锚栓离砼基础边缘的距离不得小于150mm;若锚栓长度过短,会使锚栓从基础中拔出,导致破坏,所以规范也规定了锚栓埋入长度。

⒋基础设计内容

基础设计一般包括基础底面积确定、基础高度确定和配筋计算,还应符合有关构造措施。基础底面积可根据地基承载力确定,同时还应考虑软弱下卧层存在;基础高度由冲切验算确定;在基础底面积和高度确定的情况下计算基础配筋,这里须注意伸缩缝双柱基础处理,双柱为基础提供了两个支点,在地基反力作用下,有可能出现负弯矩,即基础上部受拉的情况,此时除基础底部配置钢筋外,基础上部也应配筋,避免因上部受拉而出现开裂现象。轻钢结构基础除上述内容以外,还须进行柱底板设计和锚栓设计,至于这两部分设计归于上部结构还是下部结构,也存在一些争议,柱底板尺寸是根据柱与基础连接部位砼的局部承压来确定的,与基础砼参数有关,但其制作又与上部结构连在一起,按照常规柱底板设计归入上部结构;锚栓在上部结构和基础之间起桥梁作用,但基础施工时应将锚栓埋入,故属于基础部分。本章避开这个问题,就锚栓和底板设计分别进行讨论。

⒌与上部结构连接

基础与上部结构是二次施工完成的,其间存在连接问题。对于砼结构的基础,通过预留插筋的方式连接上部结构(图8-2a),而对于轻钢结构基础,则通过预埋锚栓的方式进行连接(图8-2b)。

其它结构的基础,比如基础顶面须设置二次浇灌层;埋入式柱脚应在钢柱埋入部分设置栓钉;埋入式柱脚钢柱翼缘保护层厚度,对于中柱不小于180mm,对于边柱和角柱的外侧不宜小于250mm,具体详见有关构造手册。

第二节基础设计的特殊处理措施

由于轻钢结构的特殊性,使其基础设计也与一般结构不同,下面从几个方面加以讨论。

一、刚接和铰接柱脚

(d)刚接(二)

图8-3 几种常见的柱脚型式

柱脚看成接近刚接或铰接。刚接或铰接柱脚关键取决于锚栓布置,铰接柱脚一般采用两个锚栓(图8-3a),以保证其充分转动,但有时考虑锚栓质量问题,若一个锚栓质量不保证,会对整个结构受力产生较大影响,所以为安全起见,也可布置四个锚栓(图8-3b),但锚栓尽量接近,以保证柱脚转动。刚接柱脚一般采用四个或四个以上锚栓连接(图8-3c),图中采用六个锚栓,可以认为柱脚不能转动,前面讲的几种柱脚均为锚板式柱脚,构造简单,是工程上常用的柱脚型式,另外还有一种柱脚型式,即靴梁式柱脚(图8-3d),这种柱脚可看成固接柱脚,由于柱脚有一定高度,使其刚度较好,能起到抵抗弯矩的作用,但这种柱脚制作麻烦,耗工耗材,逐渐被其它柱脚型式所代替。

下面再介绍工程上比较常用的固接柱脚,即包裹式柱脚(图8-4),这种柱脚既节省钢材又构造简单,施工方便,而且安全可靠,在受力

会使人感觉不安全,左右晃动,而且还会使楼面装修材料开裂等等,这样结构柱脚应按固接设计。对工程上常见的门式刚架,柱脚通常设

直径小于M39的锚栓,一般为弯钩式(图8-5a),直径大于M39的锚栓,一般为锚板式(图8-5b)。

(a) 弯钩式(b) 锚板式

图8-5 基础锚栓

对于铰接柱脚,锚栓直径由构造确定,一般不小于M20;对于刚接柱脚,锚栓直径由计算确定, 一般不小于M30。锚栓长度由钢结构

设计手册确定,若锚栓埋入基础中长度不能满足要求,则考虑将其焊于受力钢筋上。为方便柱安装和调整,柱底板上锚栓孔为锚栓直径的1.5倍(图8-6a),或直接在底板上开缺口(图8-6b)。底板上须设置垫板,垫板尺寸一般为100

-,厚度根据计算确定,垫板上开孔较锚

100⨯

栓直径大1~2mm,待安装、校正完毕后将垫板焊于底板上。

(a) 开圆孔(b) 开缺口

图8-6 柱脚底板开孔

图8-7为铰接柱脚锚栓布置图,图8-8为刚接柱脚锚栓布置图。在图8-7中,从安全角度考虑,中柱两个锚栓可换成四个,但间距不能太大,以保证铰接。

相关文档
最新文档