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外露式刚接柱脚计算书

项目名称_____________日期_____________
设计_____________校对_____________

一、柱脚示意图

二、基本参数
1．依据规范
《钢结构设计规范》(GB50017-2003)
《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS102:2002)

2．柱截面参数
柱截面高度hb=500mm
柱翼缘宽度bf=500mm
柱翼缘厚度tf=14mm
柱腹板厚度tw=14mm

3．荷载值
柱底弯矩M=350
柱底轴力N=500kN
柱底剪力V=50kN

4．材料信息
混凝土C25
柱脚钢材Q235-B
锚栓Q235

5．柱脚几何特性
底板尺寸a＝75mmc＝100mmbt＝85mmlt＝75mm
柱脚底板长度L=800mm
柱脚底板宽度B=800mm
柱脚底板厚度t=30mm
锚栓直径d=39mm
柱腹板与底板的焊脚高度hf1=10mm
加劲肋高度hs=210mm
加劲肋厚度ts=10mm
加劲肋与柱腹板和底板的焊脚高度hf2=10mm

三、计算过程
1.基础混凝土承压计算
（1）底板受力偏心类型的判别
=800/6+75/3=158.333mm
偏心距=350×1000/500=700mm
根据偏心距e判别式得到：
abs(e)>(L/6+lt/3)底板计算应对压区和拉区分别计算
（2）基础混凝土最大压应力和锚栓拉力
a.
锚栓拉力

b.
锚栓拉力

c.
若d<60mm则：

柱脚底板的受压区长度xn＝
若则：
解下列方程式得到柱脚底板的受压区长度xn：

其中，Aea为受拉区锚栓的有效面积之和，n=Es/Ec。

锚栓拉力
综上解得：
基础混凝土的最大压应力4.88N/mm2=11.9N/mm2
柱脚底板的受压区长度xn＝476.19mm
锚栓拉力Ta=405.045kN

2.锚栓的强度校核
柱脚中部的锚栓主要起到安装定位作用，承受拉力较小，忽略其抗拉贡献。
锚栓直径d=39mm锚栓有效面积Aea=976mm2
Q235锚栓抗拉强度=140N/mm2
锚栓拉应力(考虑20%的锚栓强度富裕量):
=1.2×405.045×1000/(4×976)=124.501N/mm2=140N/mm2

3.水平剪力计算
V=50kN
=362.01kN
V<0.4(N+Ta)不需设置抗剪键

4.底板厚度计算
柱腹板、翼缘与加劲肋分割底板，形成若干板块区。
（1）受压侧底板厚度计算
a.中部三边支承板块区：
b2/a2=185/480=0.38
若b2/a2，则
=0.041
=0.041×4.88×(476.19-800/2)/476.19×4802×10-3
否则，
=0.05×4.88×(476.19-800/2)/476.19×1852×10-3
解得M2=7.5
b.压区三边支承板块区：
b2/a2=150/200=0.75
若b2/a2，则
=0.091
=0.091×4.88×2002×10-3
否则，
=0.05×4.88×1502×10-3
解得M2=17.96
c.压区两边支承板块区：
b2/a2=116.51/238.17=0.48
若b2/a2，则
=0.058
=0.058×4.88×238.172×10-3
否则，
=0.05×4.88×116.512×10-3
解得M2=16.14
d.中部四边支承板块区：
b3/a3=472/198=2.38，=0.125
=0.125×4.88×(476.19-800/2)/476.19×1982×10-3=3.82
上述计算中，若有负值则略去，得到的最大弯矩值M2max为17.96。
由压区确定的底板厚度=22.93mm。
（2）受拉侧底板厚度计算
单个螺栓的拉力=405.045/3=101.261kN
按照力扩散宽度计算，若大于板块边缘长度则取板边缘长度。
a.两边支撑板：
a
c
l1
P1
P2
P
l2

板1的竖向位移
板2的竖向位移
由得
又，得

因此，区格板边缘线弯矩

Mmax=max{M1，M2}
=29.92mm
b.三边支撑板：（注：按连续梁比拟板的特性）
a
c
l1

l2
P1
P
P2
l1

板1的竖向位移
板2的竖向位移
由得
又，得

因此，区格板边缘线弯矩

Mmax=max{M1，M2}
=18.81mm
由拉区确定的底板厚度t=29.92mm。
综合底板拉区与压区的计算结果，取底板厚度t=30mm。

5.柱与底板焊缝:翼缘采用完全熔透的坡口对接焊缝，腹板采用双面角焊缝。
角焊缝焊脚高度hf1=10mm
翼缘与底板对接焊缝面积AF=tf×Bf=