長春鋼結(jié)構(gòu) 2023年 02月 28日
長春鋼結(jié)構(gòu)錨栓能不能抗剪？不同的規(guī)范是怎么規(guī)定的
一、相關(guān)規(guī)定
1、 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) GB 50017-2017
12.7.4 柱腳錨栓不宜用以承受柱腳底部的水平反力，此水平反力由底板與混凝土基礎(chǔ)間的摩擦力(摩擦系數(shù)可取0.4)或設(shè)置抗剪鍵承受。
【條文說明】12.7.4 按我國習(xí)慣，柱腳錨栓不考慮承受剪力，特別是有靴梁的錨栓更不能承受剪力。但對于沒有靴梁的錨栓，國外有兩種意見，一種認(rèn)為可以承受剪力，另一種則不考慮(見G.BALL10，F(xiàn).M.MAZZOLANI著《鋼結(jié)構(gòu)理論與設(shè)計(jì)》，冶金部建筑研究總院譯，1985年12月)。另外，在我國亦有資料建議，在抗震設(shè)計(jì)中可用半經(jīng)驗(yàn)半理論的方法適當(dāng)考慮外露式鋼柱腳(不管有無靴梁)受壓側(cè)錨栓的抗剪作用，因此條文中采用“不宜”。至于摩擦系數(shù)的取值，現(xiàn)在國內(nèi)外己普遍采用0.4，故列入。
2、門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范 GB 51022-2015
10.2.15 柱腳節(jié)點(diǎn)應(yīng)符合下列規(guī)定：
3 帶靴梁的錨栓不宜受剪，柱底受剪承載力按底板與混凝土基礎(chǔ)間的摩擦力取用，摩擦系數(shù)可取0.4，計(jì)算摩擦力時(shí)應(yīng)考慮屋面風(fēng)吸力產(chǎn)生的上拔力的影響。當(dāng)剪力由不帶靴梁的錨栓承擔(dān)時(shí)，應(yīng)將螺母、墊板與底板焊接，柱底的受剪承載力可按0.6倍的錨栓受剪承載力取用。當(dāng)柱底水平剪力大于受剪承載力時(shí)，應(yīng)設(shè)置抗剪鍵。
4 柱腳錨栓應(yīng)采用Q235鋼或Q345鋼制作。錨栓端部應(yīng)設(shè)置彎鉤或錨件，且應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50010的有關(guān)規(guī)定。錨栓的小錨固長度la(投影長度)應(yīng)符合表10.2.15的規(guī)定，且不應(yīng)小于200mm。錨栓直徑d不宜小于24mm，且應(yīng)采用雙螺母。
【條文說明】10.2.15 在進(jìn)行柱腳錨栓抗拔計(jì)算和設(shè)計(jì)時(shí)，與柱間支撐相連的柱要考慮支撐豎向風(fēng)荷載的影響。
柱底水平剪力由底板與基礎(chǔ)表面之間的摩擦力承受，摩擦系數(shù)取0.4。當(dāng)剪力超過摩擦力，剪力僅由錨栓承受時(shí)，要采取措施。底板和錨栓間的間隙要小，應(yīng)將螺母，墊板與底板焊接，以防止底板移動(dòng)。另外，錨栓的混凝土保護(hù)層厚度要確保。考慮錨栓部分受剪，柱底承受的水平剪力按0.6倍的錨栓受剪承載力取用。
當(dāng)需要設(shè)置抗剪鍵時(shí)，抗剪鍵可采用鋼板、角鋼或工字鋼等垂直焊于柱底板的底面，并應(yīng)對其截面和連接焊縫的受剪承載力進(jìn)行計(jì)算?？辜翩I不應(yīng)與基礎(chǔ)表面的定位鋼板接觸。
3、機(jī)械工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 GB 50906-2013
7.4.2 露出式柱腳基礎(chǔ)，鋼柱軸力應(yīng)由底板直接傳至混凝土基礎(chǔ)；鋼柱底部的水平力，應(yīng)由底板與混凝土基礎(chǔ)間的摩擦力承受；當(dāng)水平力大于底板下的摩擦力時(shí)，應(yīng)設(shè)置抗剪件且承受全部水平力；鋼柱底部的彎矩，應(yīng)由柱腳錨栓的拉力和底板與基礎(chǔ)混凝土間的承壓力承受；柱腳錨栓在基礎(chǔ)中的埋置應(yīng)滿足錨固要求，埋入長度不應(yīng)小于其直徑的25倍；錨栓底部應(yīng)設(shè)錨板或彎鉤，錨板厚度宜大于錨栓直徑的1.3倍。柱腳底板下混凝土的局部承壓，應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50010的有關(guān)規(guī)定驗(yàn)算。
4、有色金屬工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 GB 51055-2014
7.3.25 外露式剛性柱腳的設(shè)計(jì)應(yīng)符合下列規(guī)定：
1 柱腳應(yīng)按柱腳處不利組合內(nèi)力進(jìn)行計(jì)算，抗震設(shè)計(jì)時(shí)，柱腳承載力不宜小于柱截面塑性屈服承載力的1.2倍。
2 柱腳錨栓的直徑和數(shù)量應(yīng)根據(jù)組合內(nèi)力作用下產(chǎn)生的大拉力計(jì)算確定。柱腳底部的水平剪力應(yīng)由柱腳鋼底板與基礎(chǔ)間的摩擦力，或設(shè)置抗剪鍵及其他措施承擔(dān)，不應(yīng)由柱腳錨栓承擔(dān)。
4、高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程 JGJ 99-2015
8.6.2 外露式柱腳的設(shè)計(jì)應(yīng)符合下列規(guī)定：
5、鋼柱底部的剪力可由底板與混凝土之間的摩擦力傳遞，摩擦系數(shù)取0.4；當(dāng)剪力大于底板下的摩擦力時(shí)，應(yīng)設(shè)置抗剪鍵，由抗剪鍵承受全部剪力；也可由錨栓抵抗全部剪力，此時(shí)底板上的錨栓孔直徑不應(yīng)大于錨栓直徑加5mm，且錨栓墊片下應(yīng)設(shè)置蓋板，蓋板與柱底板焊接，并計(jì)算焊縫的抗剪強(qiáng)度。
【條文說明】8.6.2 外露式柱腳應(yīng)用于各種柱腳中，外包式柱腳和埋入式柱腳中鋼柱部分與基礎(chǔ)的連接，都應(yīng)按抗彎要求設(shè)計(jì)。錨栓承載力計(jì)算參考了高強(qiáng)度螺栓連接(承壓型)同時(shí)受拉受剪的承載力計(jì)算規(guī)定。錨栓抗剪時(shí)的孔徑不大于錨栓直徑加5mm左右的要求，是參考國外規(guī)定，國內(nèi)已有工程成功采用。當(dāng)不能做到時(shí)，應(yīng)設(shè)置抗剪鍵。
6、混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范 GB 50367-2013
16.2.1 錨栓鋼材的承載力驗(yàn)算，應(yīng)按錨栓受拉、受剪及同時(shí)受拉剪作用等三種受力情況分別進(jìn)行。
16.2.4 錨栓鋼材受剪承載力設(shè)計(jì)值，應(yīng)區(qū)分無杠桿臂和有杠桿臂兩種情況(圖16.2.4)按下列公式進(jìn)行計(jì)算：
式中：Va——錨栓鋼材受剪承載力設(shè)計(jì)值(kN)；
ψE,v——錨栓受剪承載力抗震折減系數(shù)；對6度區(qū)及以下，取ψE,v＝1.00；對7度區(qū)，取ψE,v＝0.80；對8度區(qū)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類場地，取ψE,v＝0.70；
As——錨栓的有效截面面積(mm2)；
We1——錨栓截面抵抗矩(mm3)；
σ——被驗(yàn)算錨栓承受的軸向拉應(yīng)力(N/mm2)，其值按Nat/As確定；符號Nat和As的意義見式(16.2.2)；
αm——約束系數(shù)，對圖16.2.4(a)的情況，取αm＝1；對圖16.2.4(b)的情況，取αm＝2；
l0——杠桿臂計(jì)算長度(mm)；當(dāng)基材表面有壓緊的螺帽時(shí)，取l0＝l；當(dāng)無壓緊螺帽時(shí)，取l0＝l＋0.5d。
圖16.2.4 錨栓杠桿臂計(jì)算長度的確定
1—錨栓；2—固定件；l0—杠桿臂計(jì)算長度
【條文說明】16.2.1～16.2.4 這三條規(guī)定基本上是參照歐洲標(biāo)準(zhǔn)制定的，但根據(jù)我國鋼材性能和質(zhì)量情況對設(shè)計(jì)指標(biāo)稍作偏于安全的調(diào)整。此外，還在條文內(nèi)容的表達(dá)方式上作了適當(dāng)改變：一是與現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范相協(xié)調(diào)，給出錨栓鋼材強(qiáng)度的設(shè)計(jì)值；二是直接以錨栓抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值?ud,v取代原公式中的0.5?ud,t，使該表達(dá)式(16.2.4-1)在計(jì)算結(jié)果相同的情況下概念較為清晰。這次修訂，又參照ACI 318附錄D的規(guī)定，對ψE,V的取值作了偏于安全的調(diào)整。
二、結(jié)論
1、從直觀意義上，錨栓肯定能抗剪。
2、目前現(xiàn)行的規(guī)范大部分均不支持錨栓抗剪，外露式柱腳抗剪由底板摩擦力和額外設(shè)置的抗剪鍵共同抗剪。
3、高鋼規(guī)規(guī)定由錨栓抵抗全部剪力時(shí)，要求底板上的錨栓孔直徑不應(yīng)大于錨栓直徑加5mm，且錨栓墊片下應(yīng)設(shè)置蓋板，蓋板與柱底板焊接，并計(jì)算焊縫的抗剪強(qiáng)度。
4、混凝土加固設(shè)計(jì)規(guī)范給出了后置錨栓抗剪承載力計(jì)算方法。