外露式柱脚锚栓预拉力的取值研究

摘要

在钢结构建筑中，框架结构的性能主要受到结构中连接节点性能的控制。其中最重要的连接节点就是柱脚连接节点和梁柱连接节点。外露式柱脚以其良好的抗震性能和易于加工的优点在我国低层钢结构建筑中被广泛应用。但是在地震荷载作用下，可能会由于底板翘曲、锚栓外拔导致柱脚刚度发生变化，原本是刚接或半刚接的柱脚会变成铰接柱脚，承载力和刚度都受到影响。外露式柱脚主要依靠锚栓将柱脚底板与基础相连，在应用时需要对锚栓施加一定的预拉力。依据现行《钢结构设计规范》，同高强螺栓一样考虑预拉力值的话，一般要使锚栓的拉力设计值达到预拉力设计值的80％，但事实上我国普通柱脚锚栓设计时对预拉力没有考虑，设计强度也偏低。作者在实际工作中发现，实际对锚栓预拉力的施加并没有严格的界限标准指导，超张拉或张拉不足对柱脚受力性能产生的影响尚处于未知状态，有必要进行深入研究。
　　本文结合工程实际进行—外露式柱脚设计，采用ABAQUS有限元分析软件对柱脚建立计算模型，锚栓预拉力分别按照为材料抗拉设计强度的40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％计算，建立9组模型进行对比研究，从而明确锚栓预拉力对柱脚受力性能的影响，以便更加合理地控制锚栓预拉力的大小，为钢结构工程设计与施工提供有益的参考，具有实际应用价值与理论意义。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题目的及其意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 论文主要研究内容

1．4 论文的构成

第2章 柱脚的工程设计与施工

2．1 调查研究

2．1．1 规范相关规定

2．1．2 实际工程

2．2 柱脚模型的确定

2．2．1 工程概况

2．2．2 荷载信息

2．2．3 柱脚节点基本资料

2．2．4 柱脚节点验算结果

2．2．5 混凝土承载力验算

2．2．6 锚栓承载力验算

2．2．7 底板验算

2．2．8 对接焊缝验算

2．2．9 X向加劲肋验算

2．2．10 Y向加劲肋验算

2．2．11 边缘加劲肋验算

2．2．12 抗剪键验算

2．2．13 抗剪键角焊缝验算

2．3 工程实际中的问题

2．4 本章小结

第3章 外露式柱脚的计算模型

3．1 外露式刚接柱脚的预应力锚栓

3．1．1 应用高强度锚栓的外露式柱脚

3．1．2 普通锚栓外露式柱脚考虑预拉力的算例

3．2 柱脚模型的简化处理

3．3 柱脚模型

3．4 模型的材料设置

3．5 网格划分与单元的选取

3．6 接触条件、约束条件及边界条件的设置

3．7 预拉力的分组与荷载分析步的设置

3．8 有限元结果的后处理

3．9 本章小结

第4章 锚栓预拉力的影响研究

4．1 柱脚应力场分布云图

4．1．1 预拉力对应力场影响

4．1．2 单向荷载对应力场的影响

4．2 预拉力对柱脚的影响分析

4．2．1 分析样点及路径的设置

4．2．2 承载力分析

4．2．3 锚栓受力的影响分析

4．2．4 锚栓位移的影响分析

4．2．5 柱脚底板受力的影响分析

4．2．6 柱板件的影响分析

4．2．7 柱底板变形的影响分析

4．2．8 底座反力的影响分析

4．3 预拉力的合理选择

4．4 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 研究结论

5．2 研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研工作

致谢