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标题: 从一个计算例,看日本外露式半刚性柱脚的新计算方法 [打印本页]

作者: myorinkan    时间: 2006-10-12 16:35     标题: 从一个计算例,看日本外露式半刚性柱脚的新计算方法

1995年1月17日日本阪神地震,相对于其他结构,钢结构震害较小。调查结果显示,钢结构受害较多的有:梁柱节点焊缝断裂,钢柱脆断,柱脚拔起。使人们更进一步地认识到,连接与节点设计的重要。
  
2001年4月,日本建筑学会编制了【钢结构节点设计指针】,将原【钢结构设计基准】中的有关内容分离出来,以单行本发行。
  
本贴通过一个外露式半刚性柱脚的计算书(见附件),扼要说明日本【钢结构节点设计指针】第7章  “第7.1节 柱脚的设计”,“第7.2节 外露式柱脚的设计”  所规定的计算方法。仅供大家讨论,参考。
如果要用于设计等,请参考日文原版【钢结构节点设计指针】。
作者: myorinkan    时间: 2006-11-8 16:13     标题: 回复: 从一个计算例,看日本外露式半刚性柱脚的新计算方法

逾百人次点击本话题,使我萌发继续补充这个话题的想法。
先发一个日本九州产业大学九谷 和秀在日本《钢结构柱脚的设计施工技术万无一失吗?》研讨会上的讲演(摘要),题目是:地震被害和施工实态与我们的研究。
有两个附件,解压后生成一个1.09MB大小的PDF文件:《地震被害和施工实态与我们的研究.pdf》,计10页,日文。
  
内容如下:
  
研讨会《钢结构柱脚的设计施工技术万无一失吗?》
主持:日本建筑学会中国支部
协助:日本钢构造协会,全国钢构工业协会,日本建筑结构技术者协会中国支部
  
讲演者:九州产业大学 工学部 建筑学科 九谷 和秀
日期:平成15年10月25日(2003年10月25日)
题目:地震被害和施工实态与我们的研究
  
讲演内容:
1.钢结构柱脚的地震被害(有照片8张)
   照片1-1 柱脚形状的破坏
   照片1-2 柱脚的局部下沉?
   照片1-3 施工不良,垫圈不良(上左),缺螺母(上右),锚栓错位和单螺母(下)
   照片1-4 锚栓的状态
   照片1-5 螺纹部被拉断(左),锚栓杆部被拉断(右)
   照片1-6 施工不良,锚栓拔出和破断,底板切口过大
   照片1-7 钢柱与底板的焊接不良
   照片1-8 国外的柱脚破坏例
  
2.钢结构柱脚的施工实态(有照片14张)
   照片2-1 埋入式柱脚,配筋过密,施工混乱
   照片2-2 外包式柱脚,偏心(左),锚栓倾斜,螺纹部过长,锚栓过密(右)
   照片2-3 外包式柱脚,中心置半球状水泥砂浆块,无垫圈?
   照片2-4 外包式柱脚,扩大孔的处理,大致还算可以
   照片2-5 将木制柱脚模版与灌浆型板固定
   照片2-6 钢筋与锚栓相碰,钢筋弯钩变形,锚栓错位
   照片2-7 钢制模版可确保本组锚栓相互位置,但其绝对位置难以保证
   照片2-8 大小不合理
   照片2-9 现场加工锚栓孔
   照片2-10 方管柱脚开口过大
   照片2-11 现场钻锚栓孔作业(左上)
   照片2-12 底板下垫水泥砂浆块过高,危险
   照片2-13 施工知识不足
   照片2-14 填沙子,扩大孔的垫圈没有施焊
   
3.钢柱脚与钢制基础梁连接节点的加载实验
4.使用铸钢制柱脚与基础铰接的结构的加载实验
5.利用变形能力强的圆筒形垫圈,改善柱脚变形的研究
6.钢柱脚的弹性刚性的调节机制的研究
作者: myorinkan    时间: 2006-11-8 16:18     标题: 回复: 从一个计算例,看日本外露式半刚性柱脚的新计算方法

第二个附件,完成。
作者: myorinkan    时间: 2006-11-21 20:19     标题: 回复: 从一个计算例,看日本外露式半刚性柱脚的新计算方法

谢谢大家(二百余人次)关心本话题.
  
我想对我的楼顶的帖子,陆续作一些补充.欢迎讨论.
  
今天的话题是:外露式半刚性柱脚抗震设计不得使用L型锚栓,慎用J型锚栓
详细内容请看PDF附件,共2页。
  
内容提要:
1.1995年的日本阪神地区地震,外露式半刚性柱脚破坏形式及其原因
(1)  锚栓被拔出。
(2)  螺纹处被拉断。
(3)  柱脚混凝土台崩溃。
(4)  二次浇灌水泥砂浆层被破坏。
...............
2.外露式半刚性柱脚抗震设计不得使用L型锚栓,慎用J型锚栓
...............
同一埋深(例如20d,d=锚栓直径)的外露式半刚性柱脚,分别采用L型,J型,直杆型(带锚板)地脚螺栓固定,进行弯曲试验。施加交变弯曲荷载,当荷载在锚栓的弹性范围内时,3种锚栓锚固均稳定可靠。但是,当荷载增加到锚栓的屈服点时,3种锚栓都先出现螺纹部屈服,然后开始杆部屈服。杆部的屈服是由上端开始,逐渐向下发展,随着锚栓杆部的塑性化,混凝土对锚栓的握裹力也由上向下逐渐消失。L型锚栓和J型锚栓仅靠弯钩固定,此时由于锚固力大大削弱,L型锚栓首先拔出,其后J型锚栓也被拔出,因此J型锚栓杆部未能全部塑性化,不能满足柱脚转角0.03弧度的抗震要求。继续加大荷载,直杆型锚栓表现出极大的抗拉力,直到发生混凝土基础锥形破坏,也没有被拔出。...........
..............
3.螺纹部有效截面积×抗拉强度> 杆部截面积×屈服点
满足上面的不等式,才能保证杆部屈服之前螺纹部不被拉断。
..............
  
请大家来探讨几个问题:
(1)J型锚拴抗震设计,必须考虑锚拴塑性伸长引起的杆部握裹力丧失,其埋深如何计算?
(2)采用直杆锚拴加锚板,地震时,混凝土对锚拴杆部的握裹力妨碍锚拴杆部的塑性化,日本有的设计,干脆在锚拴杆部外套上薄塑料套管,或缠绕塑料布,即所谓的“Unbond”,你认为有这个必要吗?

作者: myorinkan    时间: 2006-11-25 15:13     标题: 回复: 从一个计算例,看日本外露式半刚性柱脚的新计算方法

超过280人点击此帖令人鼓舞,但遗憾的是没有人回帖。
  
上面写了两个帖子,转载了两个帖子。如果大家感兴趣的话,打算有空再写几个帖子,继续这个话题。
除楼上的两个探讨题外,在加一个:
   外露式半刚性柱脚抗震设计不得使用L型锚栓,慎用J型锚栓,您认为如何?
  
为了减少混凝土握裹力对锚栓塑性伸长的阻碍,有人在设计中使用薄塑料套管。为便于说明,请看JPG附件:Unbonded Sleeve for Anchor Bolt.jpg。
  
在这里,握裹力成为 “有害” 的了。
联想起本版块,有一个话题,讨论螺纹钢筋头部车削螺纹后作锚栓,如果是受拉,J型锚栓埋的又比较深,相对于螺纹部的抗拉能力,“有害的”握裹力比较大,往往会造成螺纹部被拉断(钢筋根本来不及产生塑性变形)。
作者: myorinkan    时间: 2006-12-20 19:35     标题: 回复: 从一个计算例,看日本外露式半刚性柱脚的新计算方法

[转贴] 值得注意:美国AISC推荐,受拉锚栓不要用弯钩式,宜用锚杆锚板式
能够登陆老虎的朋友,请详见《老虎空间》/《钢结构》,网址是:
http://www.tigerspace.net/bbs/vi ... &extra=page%3D1
  
内容摘要:
1.新版的美国AISC《钢结构设计手册》,推荐承受拉力的锚栓,不要用弯钩形式,宜采用锚杆锚板式。
2.有关理由,请看该话题里的第二个帖子《弯钩锚栓与螺杆锚板锚栓的耐拔力计算》。
  
在我上面的帖子中,提出了“外露式半刚性柱脚抗震设计不得使用L型锚栓,慎用J型锚栓”。国内的《钢规》和《地震规范》都忽视了这个问题,转贴这个帖子的目的,是希望引起大家注意。
作者: myorinkan    时间: 2007-1-6 09:33     标题: 回复: 从一个计算例,看日本外露式半刚性柱脚的新计算方法

通常外露式柱脚连接可分为刚接、铰接和半刚性连接三种形式。刚接和铰接是一种理想化的连接形式,半刚性连接才是实际工程中最常遇到的一种连接形式。
  
对外露式柱脚,现在国内的规范,规定用刚接和铰接来设计,显然这种规定与实际是有误差的,有的甚至相差甚远。引入半刚性的设计方法,也带有某种程度的近似,但毕竟向实际靠近了一步。
  
为此我在一楼的计算例中,介绍了日本外露式半刚性柱脚的弹性刚性(即转动弹性系数)KBS的计算式。据此可计算柱脚与柱子的刚比kBS
    计算式:kBS = KBS / {2E×Kc}。
    Kc = 柱子的刚度
  
请教,欧美规范里是如何计算半刚性柱脚的?希望交流。
相信国内规范会有半刚性柱脚的内容出台,以便设计更加接近实际。
作者: tingh    时间: 2007-2-5 17:38     标题: 回复: 从一个计算例,看日本外露式半刚性柱脚的新计算方法

下载了附件,看了一下,感觉不错,有个问题想请教了一下,受拉锚栓的锥形破坏面的大小是根据什么来确定的,也就是实例中的1400mmx1400mm。
作者: myorinkan    时间: 2007-2-23 15:20     标题: 回复: 回复: 从一个计算例,看日本外露式半刚性柱脚的新计算方法

tingh wrote:
下载了附件,看了一下,感觉不错,有个问题想请教了一下,受拉锚栓的锥形破坏面的大小是根据什么来确定的,也就是实例中的1400mmx1400mm。

基础混凝土的锥形破坏面的确定,是从受拉锚栓的锚梁(扁钢FB140x16)的两侧边缘起,向斜上方划45度线(与水平线成45度),如《图2.混凝土基础的有效投影面积(mm)》中的虚线所示(可参看附件)。
  
理由:日本钢混结构设计规范,认为混凝土的受拉破坏,沿45度破坏线。
顺便说一下:美国规范认为沿35度线,即破坏线与水平面成35度。
  
这两条虚线代表两个锥面,另外,垂直于纸面也有两个锥面,四个锥面组成四角锥,四个锥面的水平投影面积为正方形(1400x1400mm),计算书中用的是水平投影面积Ac。
  
这样说明,是否清楚?如不清楚,欢迎回帖。
作者: 5372527    时间: 2007-2-25 16:25     标题: 回复: 从一个计算例,看日本外露式半刚性柱脚的新计算方法

下的好多都是日语,看不懂啊?有翻译吗
作者: myorinkan    时间: 2007-2-27 21:17     标题: 馗矗?回复: 从一个计算例,看日本外露式半刚性柱脚的新计算方法

5372527 wrote:
下的好多都是日语,看不懂啊?有翻译吗

现将本人5楼的贴图,加上中文翻译(图中的蓝色文字),重新贴上来,请你参考.
  
这是目前日本比较常用的外露式方钢管柱脚,有以下特点:
  
1.采用高脚底板,在传统的底板上面加上一段短柱,整体铸钢.
2.将高脚底板与方钢管柱坡口熔透式对接焊接(焊接部位如图所示).
3.在锚栓外面套上薄壁塑料套管,避免混凝土握裹力.
   (对此日本有争论,一种主张加塑料套管(或缠塑料布),另一种主张不用,理由是,在强震下,当锚栓屈服时产生塑性变形,握裹力自行消失)
作者: ustbwangkai    时间: 2010-9-14 13:35

看了您的这个外露式柱脚计算方法的帖子,受益匪浅!
   附件里面日本柱脚方面的照片感觉不是很清楚,是否是我的机器问题?
   小弟最近一直在做柱脚方面的有限元分析,设计了一种新的柱脚,与前期开发的梁柱节点是可以配合使用的,其形式上和您这个铸钢柱脚比较接近,想咨询一下您是否有这方面埋入式或者外包式的柱脚计算例子,因为新设计的柱脚时想用于多高层的钢结构建筑,而抗震规范要求超过12层钢结构的刚接柱脚宜采用埋入式,6、7度时也可采用外包式。对于有混凝土参与受力的埋入式或外包式柱脚,个人感觉受力复杂不是很清楚,急需一些参考资料!
    对于锚栓的算法,请教埋入式能否像您提供的外露式一样的算法?
    期待您的回帖
作者: xudebiao    时间: 2010-9-16 11:10

楼主的帖子非常好。在国内的没发现这方面的书籍,本人认为日本的理论比中国的要先进一些。具体的问题分析的非常全面、透彻!很值得我们学习!
作者: xudebiao    时间: 2010-9-16 11:17

楼主,再帮你顶!楼主发的两个压缩文件我怎么解压不了,下了很多次解压的时候都是少文件,楼主能不能传给我,谢谢!我的QQ42310794
作者: zcq586567    时间: 2010-10-20 22:49

采用锚板施工单位不大愿意,密密麻麻的钢筋,怎么插进去啊。




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