日本大力加强钢结构柱脚的抗震性能-

1、日本大力加强钢结构柱脚的抗震性能蔡益燕(中国建筑标准设计研究所北京100044MAJOR EFFORTS DEV OTE D T O STRENGTHENING ASEISMICPERFORMANCE OF STEE L FOOTING S IN JAPANCai Y iyan(Chinese Institute of Building Standard Design and Research Beijing 100044日本于2000年发布了建筑基准法修订公告1456号,对钢结构柱脚的抗震性能进行加强,提出一系列具体设计规定。鉴于1995年阪神地震使钢结构柱脚破坏严重,对厂房、仓库等钢结构建

2、筑破坏较大。在结构设计时,柱脚按铰接的情况很多。文献1认为,这种柱脚只能传递竖向反力,而大震时,建筑物上下左右摇晃,柱脚受到很大弯矩和剪力。其结果是,有的锚栓断裂,有的底板在锚栓边缘被拉断。另外,铰接时底板与柱构件因采用角焊缝,部分焊缝断裂的例子较多。该公告是日本建设省发布的,1999年修订建筑基准法时以告示1456号关于“柱脚部分”的形式公布实施(2000年5月。其中指出,为使大震时柱脚底板不再出现上述事故,规定了将柱脚与基础紧密相连的设计方法。其内容涉及外露式柱脚、外包式柱脚和埋入式柱脚。该告示在铁构技术1999年7月号中刊载,现介绍如下。1外露式柱脚1锚栓在基础中的锚固长度不得小于锚栓直

3、径的20倍。锚栓端部应做弯钩或连接锚板。2柱脚底板厚度不得小于锚栓直径的113倍。3底板与柱身的连接应采用全熔透焊缝。图1表示锚栓锚固长度的计算方法和端部构造。按此要求,当锚栓直径为M22时,锚固长度不得小于440mm 。底板厚度不得小于30mm 。图1锚栓的固定示意4锚栓截面面积不得小于柱下端截面面积的20%。图2说明柱锚栓的布置。例如,柱截面为200×200×12时,截面积A 为8615cm 2,锚栓截面面积不应小于1713cm 2。当锚栓为M24时,一根锚栓的截面面积为415cm 2,需要锚栓数为4根。4根锚栓一般布置在四角。当柱下端截面尺寸为250×250

4、×12时,锚栓截面面积应为2211cm 2。用M20锚栓需8根 。柱200×200×12(250×250×12;A =8615cm 2(11015;A a =1713cm 2(2211×-4M25,A a 2015cm 2;-8M20,A a 2510cm 2图2锚栓布置图3表示锚栓的边距,钢结构设计规范对此已有规定,这里只是重新强调。锚栓孔径要求不大于锚栓直径加5mm 。作者:蔡益燕男1928年2月出生教授级高工收稿日期:2003-07- 02图3锚栓孔径5锚栓孔径不大于锚栓杆直径加5mm 。过去是按钢结构设计规范采用的。如前所述,

5、地震时锚栓受剪,而且是持续作用的。过去按此要求施工,现在将其制度化。国际科技交流2外包式柱脚1外包部分的高度不得小于钢柱宽度的215倍。2外包部分的4根主筋顶部要设弯钩。图4为外包式柱脚的实例。设柱截面为200mm ×200mm ,外包层高度不得小于500mm 。因钢筋保护层不应小于70mm ,加上裕量和柱底板的伸出部分,要考虑底板的形状,外包层总宽度应为500mm 以上 。图4外包式柱脚示意3埋入式柱脚图5说明埋入式柱脚。基础或基础梁部分的埋深应为钢柱截面高度的2倍以上。混凝土保护层应大于钢柱宽度。柱外周应采用<9以上的箍筋。这是为了使基础和基础梁成为整体。通常外柱比内柱的应

6、力大, 地震时也要这样考虑。D 取D 1和D 2中较大者,保护层厚度大于t 。图5埋入式柱脚示意以上是需要注意的问题,至于没有什么特点的规定,本文不再赘述。参考文献1一夫1柱脚部关构造方法基准1铁骨技术,2002(1(上接第51页当然,在制定万能轧机压下规程时还应具体情况具体分析,比如必须考虑钢种变化和控温轧制对成品表面质量和尺寸精度的影响,但其基本原则是:在水平辊、立辊轧制力和轧制电流允许的情况下合理分配各道次压下量,确保后续道次的翼缘与腹板的实际延伸相同。31412压下量分配原则万能轧机实际的道次压下量分配如图6所示 。图6道次压下量分配示意1由于来料与万能轧机孔型形状不一致,翼缘和腹板不

7、均匀变形严重,因此万能轧机第一道次的腹板与翼缘的压下量均不能过大。2为了使成品获得良好的表面质量和尺寸精度并共用同一个开坯机成型孔,应在前面道次将轧件轧制成最适宜后续道次所需要的中间坯料,同时考虑到轧件厚度大、温度高,因此前面道次的翼缘压下率既可大于亦可小于腹板压下率。3后续道次由于钢温低,翼缘宽展较大导致翼缘的绝对延伸量较小,为保证翼缘与腹板的绝对延伸量一致,应使翼缘压下率大于腹板压下率。4U F 道次轧件温度低,轧辊磨损快,为提高轧件表面质量和降低辊耗,U F 道次一般只给很小的压下量。31413运用控温控轧技术开发高附加值产品1相继开发和生产了钢种为SM490B 、SM490Y B 、S

8、M400B 的海洋石油平台用H 型钢,其-20横向V 型冲击功达到34J 以上。2开发和生产了钢种为SM400B 、Q345T 的铁道车辆用H 型钢,其-40纵向V 型冲击功达到了18J 以上。3配合控温控轧技术,对不同型号与规格采用最优的加热温度、开轧温度、压下量分配与轧制节奏,成功开发了W8W24系列的美标H 型钢产品并大批量生产,总产量近20万t ,产品的内部性能同时满足A36/A572/A992三个不同强度级别的标准要求。4香港市场专用的55C 高强度级H 型钢桩,产品的厚度为2530mm 、总压缩比仅为315,且用户要求在碳当量不大于0142的前提下,成品屈服强度须大于455MPa 。针对此苛刻条件,制订了专门的压下制度与控温制度,并在试制与生产中不断探讨与摸索,最终形成了大批量的生产,今年的月平均生产量在5000t 左右,成品屈服强度比标准要求高3090MPa 。5结合成熟的控温控轧工艺,采用最优化的孔型设计与道次压下量的分配制度,将产品的