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标题: 柱脚极限承载力大于基础承载力 [打印本页]

作者: bcxf669 时间: 2024-3-28 17:51 标题: 柱脚极限承载力大于基础承载力

计算钢柱柱脚时需要考虑柱脚极限承载力。可是计算基础时没有考虑，这样就造成了当结构破坏时基础破坏先于柱脚破坏。而且这个承载力有时候相差很大。大家对这个问题是怎么看法呢？计算的时候又是如何计算的呢？

作者: bjdtm2001 时间: 2024-3-29 09:10

在计算基础时也是有考虑柱脚传递来的反力进行承载力验算的（抗弯、抗剪、抗冲切等）。例如，对于刚接的钢柱脚+砼独立基础，柱脚反力按基本组合得到，其中的弯矩和轴力的组合可按《建筑地基基础设计规范》第8.2.11条、8.2.12条计算基础受弯承载力；抗冲切由8.2.8条验算。

验算钢结构柱脚的主要依据是《钢结构设计标准》，而验算砼基础的依据则是《建筑地基基础设计规范》以及《混凝土结构设计规范》，两者间的“桥梁”是柱脚处的反力，但要注意荷载效应的不同组合。

作者: bcxf669 时间: 2024-4-7 18:40

可是，脚连接的极限抗弯承载力会远大于柱脚反力。比如我计算的一个钢结构框架，钢柱选用HW300×300，柱脚为外包式柱脚。钢柱保护层厚度为250mm。计算结果如下：
柱脚配筋校核：
竖向受力筋强度等级: HRB(F)400
设置保护层厚度: 50 mm
翼缘侧配筋设计结果:
   计算控制内力组合号: 36
    设计弯矩值Mx: -131.67 kN*m
   设计剪力值Vy: 59.69 kN
   高度方向拉、压筋形心间距: 700 mm
   计算需要配筋面积，单侧Asx: 580.56 mm
腹板侧配筋设计结果:
   计算控制内力组合号: 30
    设计弯矩值My: 28.06 kN*m
   设计剪力值Vx: 13.47 kN
   宽度方向拉、压筋形心间距: 700 mm
   计算需要配筋面积，单侧Asy: 324.01 mm

  柱脚极限承载力验算：
外包式柱脚的连接系数Nj = 1.2

绕x轴柱脚连接的极限抗弯承载力Mu = 653.84 kN*m
绕x轴柱截面全塑性抗弯承载力(考虑轴力影响)Mpc = 519.99 kN*m
绕x轴极限承载力验算满足:Mu>Nj*Mpc

绕y轴柱脚连接的极限抗弯承载力Mu = 349.31 kN*m
绕y轴柱截面全塑性抗弯承载力(考虑轴力影响)Mpc = 242.02 kN*m
绕y轴极限承载力验算满足:Mu>Nj*Mpc

这种情况设计基础时，柱脚反力的弯矩值肯定是按组合号36和30的弯矩值设计吧。我个人理解是当外力达到结构破坏时，基础首先破坏了而柱脚连接节点还远没有达到破坏的强度。请问我这样理解对不对呢？

作者: bjdtm2001 时间: 2024-4-8 09:41

回复楼上：从#3楼给出的数据看，确实有楼主提出的问题。外包式柱脚，我没有计算过，楼主能否给出了详细的计算书，特别是钢柱脚的极限抗弯承载力Mu是如何算出来的？
谢谢

作者: erzao 时间: 2024-4-8 20:19

bjdtm2001 wrote:
回复楼上：从#3楼给出的数据看，确实有楼主提出的问题。外包式柱脚，我没有计算过，楼主能否给出了详细的计算书，特别是钢柱脚的极限抗弯承载力Mu是如何算出来的？
谢谢 ...

1、找个TSSD的算构件看看，应该有柱脚计算的详细文本。
2、对楼主的问题，我没仔细看计算过程，不过除了用极限承载力用来复核连接之外，应该还可以用加大地震作用来复核连接。参考抗规8.1.3.2条，可以降低抗震等级；参考9.2.11.3.2条，连接能扛得住设防地震的话，也就不用按极限承载力来验算连接了。

作者: smomo 时间: 2024-4-8 20:51

柱脚做不做极限承载力验算，都是可以人为控制的；而且柱脚配筋还有构造要求；再加上包裹柱脚截面比较大，适当调整配筋就可以满足要求。
MTS-Tools工具箱以上参数均能控制，最终得出满足需要的结果。
根据3楼提供的HW300x300，内力及柱脚构造，结果如下图：
[attach]157278[/attach]

其中绕Y轴抗弯最大承载力验算：
绕Y轴柱全塑性受弯承载力：
Wp=1464750mm3
Mp=Wp×fy=1464750×355×10-6=519.986 kN·m
因为N/Ny=200000/4206750=0.0475<=0.13, 所以Mpc=Mp=519.986 kN·m（轴力按200kN计算）
绕Y轴柱脚的极限受弯承载力：
As=0.25π×252×4+0.25π×252×2=2945.243mm2
Mu1=Mpc/(1-lr/l)=519986250/(1-2000/12000)=623.983 kN·m（JGJ99-2015 8.6.3-4）
钢柱脚极限受弯承载力Mu3=0 kN·m（钢柱认为在混凝土中为铰接，即包裹柱根部）
Mu2=0.9Asfykh0+Mu3=0.9×2945.243×400×747.5×10-6+0×10-6=792.565 kN·m
Mu,basej=min(Mu1,Mu2)=623.983 kN·m≥1.2Mpc=623.983 kN·m, 满足

比较配筋结果，可以看到如果直接用3楼的计算配筋，是不满足要求的。
影响柱脚极限受弯承载力的指标有两个：
一是配筋，本例中配筋率达到0.46%，远大于构造配筋率0.2%；
二是包裹高度，本例中柱脚弯矩反弯点夸张地取到12m，则包裹高度达到2100，才能满足承载要求，采用一般构造的2.5*h=750就远远不够了。
所以当极限受弯承载力计算不下来时，通过调整以上两个参数最终可以达到规范要求。

附件: 包裹柱脚极限抗弯承载力.png (2024-4-8 22:04, 273.76 K) / 下载次数 0
http://okok.org/attachment.php?aid=157278

作者: bjdtm2001 时间: 2024-4-9 09:00

我对外包式柱脚的计算不熟悉，请教楼上smomo（北风）前辈：
（1）为何用#3楼的计算配筋不满足要求。#3楼的计算配筋不是按柱脚反力来计算的吗？
（2）柱脚极限受弯承载力的配筋和包裹高度为何会算的这么离谱？是什么原因造成的？
（3）哪本规范对这类柱脚有较为详尽的计算方法？我查了《钢结构设计标准》，好像没有详细的规定。
谢谢！

作者: bcxf669 时间: 2024-4-9 09:27

smomo wrote:
柱脚做不做极限承载力验算，都是可以人为控制的；而且柱脚配筋还有构造要求；再加上包裹柱脚截面比较大，适当调整配筋就可以满足要求。
MTS-Tools工具箱以上参数均能控制，最终得出满足需要的结果。
根据3楼提供的HW300x300，内 ...

我的问题不是这些，而是柱脚节点按极限承载力设计，可是基础（假如我想用独立基础）是按内力设计，这时候极限承载力会远大于刚柱脚内力的。在极限状态下基础破坏了可是柱脚节点还远远没达到破坏的条件。是不是柱脚节点设计太过保守了呀。

作者: okok 时间: 2024-4-9 14:47

这条的意思本就是避免大震时关键部位（柱脚节点）先于其它构件破坏。

作者: smomo 时间: 2024-4-9 21:45

bjdtm2001 wrote:
我对外包式柱脚的计算不熟悉，请教楼上smomo（北风）前辈：
（1）为何用#3楼的计算配筋不满足要求。#3楼的计算配筋不是按柱脚反力来计算的吗？
（2）柱脚极限受弯承载力的配筋和包裹高度为何会算的这么离谱？是什么原因造成的？
（3）哪本规范 ...

该柱脚的计算，高钢规内容详细一些，见 JGJ99-2015 8.6.3。

作者: bcxf669 时间: 2024-4-12 21:30

okok wrote:
这条的意思本就是避免大震时关键部位（柱脚节点）先于其它构件破坏。

可是，这强度相差也太悬殊了。如果采用独立基础的话，按设计强度，都能把钢柱和基础拿起来当大锤用了（说的夸张了）。

作者: kaboy0801 时间: 2024-4-28 16:04

楼主的意思应该是，在钢柱脚极限承载力达到之前，基础早已经破坏了，甚至地基也破坏了。。。所以规范上要求的这个钢柱脚的极限承载力是不是过于严格了

作者: clivecen 时间: 2024-4-29 10:52

看12楼的解读，想起来规范学习的一个解释。就是基础的重要性系数为什么为1。大概意思是，由于建筑物基础和地基的相互作用机制不能用简单的线性理论解释，就算是用非线性理论也还有地基参数无法准确的确定等等问题。3、6楼的验算，粗看，默认基本条件是地基能把基础完整“刚接”，基础不会位移。估计规范编制的时候，考虑到地基承载力有很大的富裕(一般都是2以上的系数啦)，则认为只要构件到基础的连接不被破环，在地基和基础变形协调工作的情况下，能够保证结构完整。

作者: bcxf669 时间: 2024-5-24 17:03

kaboy0801 wrote:
楼主的意思应该是，在钢柱脚极限承载力达到之前，基础早已经破坏了，甚至地基也破坏了。。。所以规范上要求的这个钢柱脚的极限承载力是不是过于严格了 ...

对，我就是这个意思。如果柱脚按极限承载力设计，那么基础就不适合采用独立基础了吧

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