图4-71格构式框架的框架脚
例4-4 设计一工字形截面框架柱脚(图4-72),已知柱的截面中翼缘板尺寸为-340×14,腹板尺寸为-1000×10,柱脚和锚栓的最大内力组合为 N=60kN,M=960kN·m,采用3号钢,焊条E43,混凝土C25。
[解] 选用整体式柱脚
图4-72框架柱脚计算
(1)柱脚底板计算 底板宽度:
B?a1?2t?2c?340?2?10?2?20?400mm
底板长度:
L?1000?2?2?b1?1000?2?2?50?1200mm
已知混凝土C25的抗压强度设计值fc?12.5N/mm,则基础右、左边缘实际应力为:
?maxN6M600006?960?10??2??BLBL400?1200400?12002
N6M600006?960?106??2??BLBL400?1200400?12002
262?0.125?10?10.125N/mm2(压应力)?fc?12.5N/mm2
?min?0.125?10??9.875N/mm(拉应力)
中和轴位置
L?c1 ?maxL?(?max??min)c1
c1?max??min10.125?1200?(10.125?9.875)?c1
最大应力σ
max处至中和轴距离:
c1=607.5mm
柱右翼缘边处至中和轴距离:
c2=c1-100=607.5-100=507.5mm
柱右翼缘处基础应力:
c2507.5?1??max??10.125?8.458N/mm2
c1607.5锚栓右隔板处基础应力:
(607.5?50)2?2??10.125?9.292N/mm
607.5柱中心距基础受压区合力点:
221200eD?c1?e?c1?(c1?)3322?c1?(c1?600)?397.5mm 3最大应力σ
max处至左边受拉锚栓处距离为:
h0?1200?50?1150mm
左锚栓处距基础受压区合力点:
c1607.5(ez?eD)?h0??1150??947.5mm
33确定底板厚度,计算底板各部分弯矩: 悬臂部分:
c20M1??max??10.125??2025N?mm
2222三边支承部分:
b1/a1?50/340?0.147
查表 4-3得 β=0.005
M2???maxa12?0.006?10.125?3402?7022.7N?mm
四边支承部分:
b2/a2?340/50?6.8
查表4-2得 α=0.12 5
2M4???2a2?0.125?9.292?502?2903.8N?mm
靴梁与腹板和翼缘与隔板围成四边支承部分:
b3/a3?340/170?2.0
查表4-2得 α=0.102
1M4???1a2?0.102?8.458?1702?24932N?mm
需要底板厚度:
6Mmax6?24932t???27.35mm,取 t=28 mm
f200(2)靴梁计算
a.柱翼缘与靴梁连接处焊缝①
NM60960N1?????30?933.85?963.85kN
21.02821.028取 hf1=8mm,
N963850?Lw1?0.7hfw?0.7?8?160?1075.7mm
f1f每条焊缝长度:
11Lw1?10??1075.7?10?547.86mm ?22取靴梁高度:
h1=550mm
靴梁与底板连接水平焊缝②
翼缘外端的4条靴梁与底板连接水平焊缝
hf2??max?B?14?0.7?1.22ffw?1?B?12?0.7?1.22ffw10.125?400?1??7.68mm 4?0.7?1.22?1608.452?400?1??12.37mm 2?0.7?1.22?160翼缘内部的2条靴梁与底板连接水平焊缝
h?f2?统一取 hf2=12mm c. 靴梁强度验算