中华钢结构论坛 China Structure Forum

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）K_BS的计算式。据此可计算柱脚与柱子的刚比k_BS。
    计算式：k_BS = K_BS / {2E×K_c}。
    K_c = 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。

欢迎光临中华钢结构论坛 China Structure Forum (http://okok.org/)