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柱脚极限承载力大于基础承载力
bcxf669






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2024-3-28 17:51    QQ 顶部


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?
bjdtm2001 (印象大红袍)






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2024-3-29 09:10    QQ 顶部
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。



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bcxf669






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2024-4-7 18:40    QQ 顶部
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?
bjdtm2001 (印象大红袍)






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2024-4-8 09:41    QQ 顶部
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



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erzao






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帖子 541
2024-4-8 20:19    顶部
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。
smomo (北风)






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2024-4-8 20:51    QQ 顶部
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:


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。
smomo 修改于2024-04-08 22:04
bjdtm2001 (印象大红袍)






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2024-4-9 09:00    QQ 顶部
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!



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bcxf669






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2024-4-9 09:27    QQ 顶部
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。
okok






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帖子 6096
2024-4-9 14:47    QQ 顶部
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。



微信号:nixnauy
smomo (北风)






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帖子 1031
2024-4-9 21:45    QQ 顶部
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。
bcxf669






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帖子 123
2024-4-12 21:30    QQ 顶部
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)。
kaboy0801






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帖子 79
2024-4-28 16:04    顶部
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
clivecen






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帖子 199
2024-4-29 10:52    顶部
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。
bcxf669






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帖子 123
2024-5-24 17:03    QQ 顶部
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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