美國規(guī)范鋼柱腳錨栓連接的計(jì)算研究

于子武

摘 要：在鋼結(jié)構(gòu)建筑物中，鋼柱腳是將上部結(jié)構(gòu)荷載傳給基礎(chǔ)，在上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)之間起橋梁作用。因此鋼柱腳的設(shè)計(jì)能否可靠地傳遞上部荷載變得十分重要。本文依據(jù)美國混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中柱腳錨栓的設(shè)計(jì)理念，針對(duì)柱腳錨栓的抗剪能力進(jìn)行分析，總結(jié)柱腳錨栓的實(shí)際抗剪能力，為今后的鋼柱腳抗剪設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：ACI-318；柱腳錨栓；抗剪分析

1 前言

《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017-2003）[1]8.4.13條規(guī)定：“柱腳錨栓不宜用以承受柱腳底部的水平反力，此水平反力由底板與混凝土基礎(chǔ)間的摩擦力或設(shè)置抗剪鍵承受。”國內(nèi)規(guī)范尚無對(duì)柱腳錨栓的抗剪能力的詳細(xì)規(guī)定，在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中常常是評(píng)工程經(jīng)驗(yàn)確定，缺乏理論依據(jù)。對(duì)于以輕型門式鋼架為主的一般工業(yè)廠房，由于結(jié)構(gòu)用鋼量小，自重較輕，柱軸力N不滿足柱腳以摩擦力為主的抗剪驗(yàn)算，按規(guī)定需要設(shè)計(jì)抗剪鍵。抗剪鍵的設(shè)置二次灌漿混凝土存在不易搗實(shí)和不易檢查等問題，增加了施工難度。因此，如果在滿足結(jié)構(gòu)安全可靠的前提下，在輕鋼結(jié)構(gòu)的外露式柱腳中利用錨栓連接的受剪能力，可在實(shí)際設(shè)計(jì)中減少甚至避免設(shè)置抗剪鍵，可以大大方便柱腳的安裝和基礎(chǔ)的施工，加快施工進(jìn)度，節(jié)約鋼材，取得一定的經(jīng)濟(jì)效益。

本文借鑒美標(biāo)的設(shè)計(jì)理念，針對(duì)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中指出的柱腳錨栓不能抗剪的要求，對(duì)柱腳各種破壞型式進(jìn)行分析，總結(jié)錨栓的實(shí)際抗剪能力，提供按美國標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的工程實(shí)例，為今后的鋼柱腳抗剪設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

2 錨栓受力情況分析

2.1 錨栓承受拉力荷載時(shí)的情況

在拉力荷載作用下，其破壞形式有3種：錨栓桿自身達(dá)到抗拉承載力極限，圓錐形混凝土達(dá)到抗拉承載極限，以及基礎(chǔ)混凝土與錨桿的粘結(jié)破壞。粘結(jié)破壞可以通過在埋入端的端頭設(shè)置螺母大小的六角頭來防止。下面討論前兩種破壞形式。