平板柱脚对钢柱转动约束性能的试验研究

对于平板柱脚轴心受压柱,《钢结构设计规范》将柱脚当作铰接看待,不考虑其转动约束作用.研究表明,钢结构平板柱脚具有较大的转动刚度.为研究钢结构平板柱脚对钢柱的转动约束作用,对10个采用平板柱脚的H型钢柱进行了试验研究,分析了锚栓数量、底板厚度及柱子长细比等因素对柱脚转动约束性能的影响,得到了柱脚弯矩-转角曲线和柱脚转动刚度.提出了平板柱脚转动刚度计算公式,得出了柱子计算长度系数的近似计算公式.

平板柱脚的转动刚度和柱的计算长度

平板柱脚在设计中通常作为铰接支座看待,而实际上却具有相当可观的转动约束作用。已发表的平板柱脚转动刚度的研究,大多结合框架柱的平面内稳定问题,本文则着重分析平板柱脚对轴心受压柱屈曲的约束作用。在细致分析现有试验资料的基础上提出转动刚度的计算公式,进而推出依据刚度系数得出柱计算长度系数的近似公式及利用规范表格查找这一系数的方法。为了进一步简化计算,又提出避开刚度计算直接采用0.75为计算长度系数的论证。最后,还分析了平板柱脚对轻型门式刚架柱平面外屈曲的约束作用,认为可以和平面内稳定一样取计算长度系数0.85。

轴压柱平板柱脚有限元分析

目前,我国《钢结构设计规范》(GB50017—2003)对于采用平板柱脚的轴心受压柱,柱脚均当作理想铰接对待,而实际上却具有相当可观的转动约束作用。考虑平板柱脚的约束作用后,可使柱子的计算长度减小。关于平板柱脚柱计算长度系数的计算,通常是由平板柱脚转动刚度进而推出柱计算长度系数的近似公式。通过有限元建立轴心受压柱平板柱脚模型,避开转动刚度直接求得柱计算长度系数,并分析底板厚度、锚栓直径及截面尺寸等因素对轴压柱平板柱脚转动约束的影响。

钢结构平板铰接柱脚的有限元分析

本文采用有限元分析的方法研究了钢结构平板式柱脚在轴力作用下的应力分布,通过对不同类型柱脚的分析,给出了柱脚设计的一些基本建议。