7.4 管道支架结构柱脚
7.4.1 钢结构管道支架的柱脚可采用插入式或露出式(锚栓式)。采用插入式柱脚时,柱插入深度应符合现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017的有关规定。
7.4.2 露出式(锚栓式)柱脚可按下列规定计算:
1 锚栓总拉力可按下列公式计算(图7.4.2-1):
式中:Nb——锚栓的总合拉力;
M、N——柱脚截面的弯矩、轴力设计值;
L——柱脚底板长度;
L0——受拉一侧锚栓合力至压力最大侧底板边的距离;
R——混凝土的压应力合力。
图7.4.2-1 锚栓柱脚受力
注:hs为柱截面高度;A 和 B 为螺栓;S 为锚栓至柱脚底板边缘的距离。
2 公式(7.4.2-4)仅用于ε>1.65,且计算结果λ>0.85时,λ 应取0.85;当 ε≤1.65时,可按构造要求配置锚栓。
3 柱脚底板下混凝土的抗压强度,可按下列公式验算:
1) ε≤1.65时,底板下最大压应力应满足下式要求:
式中:bz——柱脚底板宽度;
xn——柱脚底板下压应力分布长度;
fcc——素混凝土轴心抗压强度设计值,按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010取值;
βL——混凝土局部受压时的强度提高系数,按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010取值。
2) ε>1.65时,底板下最大压应力应满足下式要求:
4 柱脚底板厚度的计算应按受拉、受压区域分别计算,应取计算厚度的最大值。
5 锚栓区受拉底板厚度应根据支承条件(图7.4.2-2)按下列公式计算,但不应小于柱较厚板材厚度,且不宜小于30mm:
1) 伸臂类底板[图7.4.2-2(a)]:
式中:Nt——单根锚栓承受的拉力设计值;
f——底板钢材的抗拉强度设计值;
b——底板宽度;
ef——锚栓中心至柱脚翼缘板表面的距离。
2) 两边支承类底板当时[图7.4.2-2(b)]:
式中:ew——锚栓中心至柱脚腹板(或加劲)表面的距离;
c、d——锚栓中心至底板边缘的距离。
3) 两边支承类底板当时[图7.4.2-2(b)]:
4) 三边支承类底板[图7.4.2-2(c)]:
式中:b1——支承肋间净距。
图7.4.2-2 承受锚栓拉力的柱脚底板
6 受压区底板的厚度可按下式计算:
式中:M——根据底板的支承条件,分别按双向板、简支或悬臂板计算得出的底板弯矩,底板所受的混凝土反力可由公式(7.4.2-6)、公式(7.4.2-7)计算 Pmax时求得,压力图形可分别取为梯形和三角形。
7 钢柱底部的剪力可由底板与混凝土之间的摩擦力传递至基础,摩擦系数应取0.4;对剪力大于底板下的摩擦力时,可采用下列方式承受全部剪力:
1) 设置抗剪键,由抗剪键承受全部剪力。抗剪键的抗剪承载力可按下式计算:
式中:fc——基础混凝土抗压强度设计值;
bv——垂直于剪力作用方向的抗剪键宽度;
hv——抗剪键高度。
2) 有可靠经验时可以用锚栓抵抗全部剪力,但底板上的锚栓孔直径不应大出锚栓直径5mm,且柱安装就位后螺母下的垫板应与柱脚底板焊接。当受拉侧锚栓同时受拉、受剪时,单根锚栓的承载力应按下式计算:
式中:Nt——单根锚栓承受的拉力设计值;
Vv——单根锚栓承受的剪力设计值;
Ntb——单根锚栓的受拉承载力;
Vtb——单根锚栓的受剪承载力。
7.4.3 半铰接管道支架的柱脚锚栓直径,可按下式计算:
式中:d0——锚栓有效直径(mm),大于或等于20mm;
M——作用于基础顶面的弯矩设计值;
Nt——操作状态时作用于基础顶面的竖向力设计值;
S——锚栓中心距离。