日本大力加強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)柱腳的抗震性能-

1、日本大力加強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)柱腳的抗震性能蔡益燕(中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)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年發(fā)布了建筑基準(zhǔn)法修訂公告1456號(hào),對(duì)鋼結(jié)構(gòu)柱腳的抗震性能進(jìn)行加強(qiáng),提出一系列具體設(shè)計(jì)規(guī)定。鑒于1995年阪神地震使鋼結(jié)構(gòu)柱腳破壞嚴(yán)重,對(duì)廠房、倉(cāng)庫(kù)等鋼結(jié)構(gòu)建

2、筑破壞較大。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),柱腳按鉸接的情況很多。文獻(xiàn)1認(rèn)為,這種柱腳只能傳遞豎向反力,而大震時(shí),建筑物上下左右搖晃,柱腳受到很大彎矩和剪力。其結(jié)果是,有的錨栓斷裂,有的底板在錨栓邊緣被拉斷。另外,鉸接時(shí)底板與柱構(gòu)件因采用角焊縫,部分焊縫斷裂的例子較多。該公告是日本建設(shè)省發(fā)布的,1999年修訂建筑基準(zhǔn)法時(shí)以告示1456號(hào)關(guān)于“柱腳部分”的形式公布實(shí)施(2000年5月。其中指出,為使大震時(shí)柱腳底板不再出現(xiàn)上述事故,規(guī)定了將柱腳與基礎(chǔ)緊密相連的設(shè)計(jì)方法。其內(nèi)容涉及外露式柱腳、外包式柱腳和埋入式柱腳。該告示在鐵構(gòu)技術(shù)1999年7月號(hào)中刊載,現(xiàn)介紹如下。1外露式柱腳1錨栓在基礎(chǔ)中的錨固長(zhǎng)度不得小于錨栓直

3、徑的20倍。錨栓端部應(yīng)做彎鉤或連接錨板。2柱腳底板厚度不得小于錨栓直徑的113倍。3底板與柱身的連接應(yīng)采用全熔透焊縫。圖1表示錨栓錨固長(zhǎng)度的計(jì)算方法和端部構(gòu)造。按此要求,當(dāng)錨栓直徑為M22時(shí),錨固長(zhǎng)度不得小于440mm 。底板厚度不得小于30mm 。圖1錨栓的固定示意4錨栓截面面積不得小于柱下端截面面積的20%。圖2說(shuō)明柱錨栓的布置。例如,柱截面為200×200×12時(shí),截面積A 為8615cm 2,錨栓截面面積不應(yīng)小于1713cm 2。當(dāng)錨栓為M24時(shí),一根錨栓的截面面積為415cm 2,需要錨栓數(shù)為4根。4根錨栓一般布置在四角。當(dāng)柱下端截面尺寸為250×250

4、×12時(shí),錨栓截面面積應(yīng)為2211cm 2。用M20錨栓需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圖2錨栓布置圖3表示錨栓的邊距,鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)此已有規(guī)定,這里只是重新強(qiáng)調(diào)。錨栓孔徑要求不大于錨栓直徑加5mm 。作者:蔡益燕男1928年2月出生教授級(jí)高工收稿日期:2003-07- 02圖3錨栓孔徑5錨栓孔徑不大于錨栓桿直徑加5mm 。過(guò)去是按鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范采用的。如前所述,

5、地震時(shí)錨栓受剪,而且是持續(xù)作用的。過(guò)去按此要求施工,現(xiàn)在將其制度化。國(guó)際科技交流2外包式柱腳1外包部分的高度不得小于鋼柱寬度的215倍。2外包部分的4根主筋頂部要設(shè)彎鉤。圖4為外包式柱腳的實(shí)例。設(shè)柱截面為200mm ×200mm ,外包層高度不得小于500mm 。因鋼筋保護(hù)層不應(yīng)小于70mm ,加上裕量和柱底板的伸出部分,要考慮底板的形狀,外包層總寬度應(yīng)為500mm 以上 。圖4外包式柱腳示意3埋入式柱腳圖5說(shuō)明埋入式柱腳。基礎(chǔ)或基礎(chǔ)梁部分的埋深應(yīng)為鋼柱截面高度的2倍以上。混凝土保護(hù)層應(yīng)大于鋼柱寬度。柱外周應(yīng)采用<9以上的箍筋。這是為了使基礎(chǔ)和基礎(chǔ)梁成為整體。通常外柱比內(nèi)柱的應(yīng)

6、力大, 地震時(shí)也要這樣考慮。D 取D 1和D 2中較大者,保護(hù)層厚度大于t 。圖5埋入式柱腳示意以上是需要注意的問(wèn)題,至于沒(méi)有什么特點(diǎn)的規(guī)定,本文不再贅述。參考文獻(xiàn)1一夫1柱腳部關(guān)構(gòu)造方法基準(zhǔn)1鐵骨技術(shù),2002(1(上接第51頁(yè)當(dāng)然,在制定萬(wàn)能軋機(jī)壓下規(guī)程時(shí)還應(yīng)具體情況具體分析,比如必須考慮鋼種變化和控溫軋制對(duì)成品表面質(zhì)量和尺寸精度的影響,但其基本原則是:在水平輥、立輥軋制力和軋制電流允許的情況下合理分配各道次壓下量,確保后續(xù)道次的翼緣與腹板的實(shí)際延伸相同。31412壓下量分配原則萬(wàn)能軋機(jī)實(shí)際的道次壓下量分配如圖6所示 。圖6道次壓下量分配示意1由于來(lái)料與萬(wàn)能軋機(jī)孔型形狀不一致,翼緣和腹板不

7、均勻變形嚴(yán)重,因此萬(wàn)能軋機(jī)第一道次的腹板與翼緣的壓下量均不能過(guò)大。2為了使成品獲得良好的表面質(zhì)量和尺寸精度并共用同一個(gè)開(kāi)坯機(jī)成型孔,應(yīng)在前面道次將軋件軋制成最適宜后續(xù)道次所需要的中間坯料,同時(shí)考慮到軋件厚度大、溫度高,因此前面道次的翼緣壓下率既可大于亦可小于腹板壓下率。3后續(xù)道次由于鋼溫低,翼緣寬展較大導(dǎo)致翼緣的絕對(duì)延伸量較小,為保證翼緣與腹板的絕對(duì)延伸量一致,應(yīng)使翼緣壓下率大于腹板壓下率。4U F 道次軋件溫度低,軋輥磨損快,為提高軋件表面質(zhì)量和降低輥耗,U F 道次一般只給很小的壓下量。31413運(yùn)用控溫控軋技術(shù)開(kāi)發(fā)高附加值產(chǎn)品1相繼開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)了鋼種為SM490B 、SM490Y B 、S

8、M400B 的海洋石油平臺(tái)用H 型鋼,其-20橫向V 型沖擊功達(dá)到34J 以上。2開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)了鋼種為SM400B 、Q345T 的鐵道車(chē)輛用H 型鋼,其-40縱向V 型沖擊功達(dá)到了18J 以上。3配合控溫控軋技術(shù),對(duì)不同型號(hào)與規(guī)格采用最優(yōu)的加熱溫度、開(kāi)軋溫度、壓下量分配與軋制節(jié)奏,成功開(kāi)發(fā)了W8W24系列的美標(biāo)H 型鋼產(chǎn)品并大批量生產(chǎn),總產(chǎn)量近20萬(wàn)t ,產(chǎn)品的內(nèi)部性能同時(shí)滿(mǎn)足A36/A572/A992三個(gè)不同強(qiáng)度級(jí)別的標(biāo)準(zhǔn)要求。4香港市場(chǎng)專(zhuān)用的55C 高強(qiáng)度級(jí)H 型鋼樁,產(chǎn)品的厚度為2530mm 、總壓縮比僅為315,且用戶(hù)要求在碳當(dāng)量不大于0142的前提下,成品屈服強(qiáng)度須大于455MPa 。針對(duì)此苛刻條件,制訂了專(zhuān)門(mén)的壓下制度與控溫制度,并在試制與生產(chǎn)中不斷探討與摸索,最終形成了大批量的生產(chǎn),今年的月平均生產(chǎn)量在5000t 左右,成品屈服強(qiáng)度比標(biāo)準(zhǔn)要求高3090MPa 。5結(jié)合成熟的控溫控軋工藝,采用最優(yōu)化的孔型設(shè)計(jì)與道次壓下量的分配制度,將產(chǎn)品的