Annex 2:Form of Submission for JCPL Best Practice(Submit your contribution (Annex 2 form and soft copy of the proposal) via email to kmd@)Author (s)/作者: 徐丽惠Originator:Dept/部门: 设计部Title of Submission /题目: 钢结构柱脚锚栓计算方法A. Types of Submission /类型: ( ✓ Please tick 1 of the submission type /请选择其中一项)B. Category/专业分目:( ✓ Can tick more than 1 field/可多选)☐Research Papers/研究报告❑Design Resources & Details/设计资源及细节✓Procedures/过程❑Forms & templates/表格及样本❑Others/其它By Discipline:✓Architectural❑Civil❑Structural❑Mechanical❑Electrical❑Quantity Surveying❑Masterplanning☐Others: FacilityManagementBy ProjectPhases:☐BusinessDevelopment❑Design &Documentation❑Authority Submission❑Construction❑Post Construction❑Others_____________C. Synopsis/ 摘要:关于钢结构柱脚锚栓的计算方法D.Keywords/关键词:柱脚锚栓计算方法E. Contents/内容:见附件F. Date of Submission/上交日期: 8／10／２００３G. Signature of Originator/作者签名:徐丽惠钢结构柱脚锚栓计算方法设计部结构工程师徐丽惠裕廊国际顾问（苏州）有限公司苏州工业园区215021关键词：柱脚锚栓计算方法一、前言钢结构柱脚锚栓的计算方法在我国1974年的《钢结构设计规范》（T J17-74）第78条中有明确规定，但在修订后的《钢结构设计规范》（G BJ17-88）中，取消了这一条，为什么呢？我认为有两个原因：（一），考虑到这是一个普通的力学计算问题，不必在规范中作出明确的规定；（二），对于钢结构柱脚锚栓计算方法较多，拘于一种计算显然不合适。
锚栓的计算是结构设计中经常遇到的问题，同样也是十分重要的问题，有些设计者甚至把它当作是钢结构设计中最重要的问题之一，因此，科学、合理地计算锚栓是十分必要的，本文从此观点出发，针对曾在设计过的工程应用实例中，列举出工程中较常用的几种锚栓计算方法，供设计人员今后钢结构设计时参考。
二、计算方法工程实例：以下内力用于柱脚锚栓的计算：N=530.0K N M=335.0KN*m e=M/N=0.632m=10N/m m2钢筋混凝土基础采用C20，其轴心抗压强度设计值fc=25.5x103N/m m2，不计局部受压时混凝土强度的提弹性模量Ec高。
a=140N/m m2, ，锚栓抗拉强度设计值ft钢材弹性模量: E=206x103N/m m2柱脚底板尺寸：宽度b=460m m长度d=800m m方法一：弯矩平衡法柱脚为刚性柱脚，底板与混凝土基础顶间的应力分布为线性分布，见图 1.1—1σm a x=N/bd+6M/bd2=530x103/460x800+6x335x106/460x8002=1.44+6.83=8.27N/m m2σm i n=N/bd-6M/bd2=530x103/460x800-6x335x106/460x8002=1.44-6.83=-5.39N/mm2受压区长度x=dσm a x /(σm a x-σm i n) （1.1）=800x8.27/(8.27+5.39)=484.33m m由ΣMc=0得锚栓拉力T：T(d-x/3)+N(d/2-x/3)=M式中：d=d-c锚栓中心线到受压区底板边的最大距离。
T=M-N(d/2-x/3)/(d-x/3) (1.2)=[335x106-530x103(800/2-484.33/3)]/(700-484.33/3)=387.26x103N=387.36K N毎边设有两个锚栓，每个锚栓所需的有效面积为：Ae =T/2fta=387.2x103/2x140=1387.07mm2选用2M48,每个M48锚栓的有效面1473.00m m2>1387.07m m2,满足要求。
本方法中，由于受压长度x以由 1.1式给出，因而只需求解锚栓拉力T一个未知量，但是平面平行力系的静力平衡条件应有两个，此方法只满足了一个平衡条件ΣMc=0，而不满足另一个平衡条件ΣY=0，即：C≠N+TC=1/2xσm a xb x=1/2x8.27x460x484.33=921.24K NN+T=530+387.26=917.26K N≠C=921.24 K N因此，修订后的《钢结构设计规范》（GB J17-88）中，取消了该条，认为应由设计者自行判断。
本方法的优点：1.单一未知数，求解简单。
2．结果偏于安全。
3．我国1974年的《钢结构设计规范》（TJ17-74）曾把 1.2式列入，因此，应用较为广泛。
本方法的缺点：1.不符合平面平行力系的两个静力平衡条件。
2.结果偏大，对于锚栓直径较大者略显不合理。
方法二：力与弯矩平衡法此法把受压区长度x和锚栓拉力T当作两个未知量，而使底板下的σm a x ＝fc，计算简图仍采用图 1.1-1，由平面平行力系的两个平衡条件求得：ΣY=0 C=N+T=1/2xf cb x (2.1) 530x103+T=1/2x10x460xΣMT =0 1/2x fcbx(d-x/3)=M+N(d/2-c) (2.2)1/2x10x460x(700-x/3)=335x106+530x103(800/2-100)由 2.2式求得x：x=371.74mm将x代入 2.1式中得：T=1/2x10x460x371.74-530x103=325.0KN毎边设有两个锚栓，每个锚栓所需的有效面积为：A e=T/2ft a=325.00x103/2x140=1160.71mm2选用2M45,每个M45锚栓的有效面积为1306.00m m2>1160.71mm2,满足要求。
本方法的优点：1.解一个联立方程，求解简单。
2．由两个静力平衡条件求得，结果合理。
3．多为美国等国采用，因此有着较广的认可度。
本方法的缺点：对于锚栓直径较大者仍不尽合理。
方法三：引进平面应变假定，符合两个静力平衡条件。
假设σm a x,x,T三个未知量，这种方法来源于钢筋混凝土结构的弹性设计，把锚栓当作钢筋。
计算简图见图 3.1-1。
由平面应变关系得知：εs /εc=(d-c-x)/x=(d-x)/x而σs =Eεs,σc=Ecεc因此有：σs /σc=E/Ec(d-x)/x=m(d-x)/x (3.1)式中：m=E/Ec钢材与混凝土弹性模量之比;d=d-c 锚栓中心线到受压区底板边的最大距离。
ΣY=0 C=N+T=1/2σcb x (3.2)ΣMT =0 1/2σcbx(d-x/3)=M+N(d/2-c) (3.3)由 3.2式和 3.3式消去σc得：T(d-x/3)=M-N(d/2-x/3)T=[M-N(d/2-x/3)]/(d-x/3) (3.4)令：x=αd0, σs=fta由 3.2式和 3.3式消去σc得：α2(3-α)/(1-α)=6m[M+N(d/2-c)]/b d02σs=β即：α2(3-α)/(1-α)=6m[M+N(d/2-c)]/bd02fta=β(3.5)对本例：m=E/Ec=206X103/25.5X103 =8.08β=6m[M+N(d/2-c)]/bd02fta=6X8.08[335X103+530(800/2-100)]X103/460X7002X140=0.759将β代入 3.5式中，求得α：α＝0.413因此：x＝αd=0.413X700=289.10m m将x代入 3.4式中，求得锚栓拉力T:T=[M-N(d/2-x/3)]/(d-x/3)=[335X103-530(800/2-289.10/3)](700-289.10/3)=288.33K N毎边设有两个锚栓，每个锚栓所需的有效面积为：A e=T/2fta=288.33X103/2X1401029.75m m2选用2M42,每个M42锚栓的有效面积为1121.00m m2>1029.75mm2,满足要求。
本方法也是罗邦富等人编著的《钢结构设计手册》第235页要求的，当锚栓直径d>60m m时，考虑锚栓与混凝土的弹性性质的计算方法。
本方法的优点：1.从力学上讲，本方法前两种方法更为合理。
2.本方法求得锚栓的有效面积最小。
3.本方法用于锚栓直径较大者更尽合理。
在罗邦富等人编著的《钢结构设计手册》第235页要求当锚栓直径d>60m m时，须用本方法求解。
本方法的缺点：计算比较麻烦，需要求解一个三次方程。
三、结语在GB J17-88中没有列入锚栓的计算方法和计算公式，是认为应由设计者根据不同的实际情况自行判断选用，就本文实例的计算结果而言，所选用的锚栓的最大直径为M48，最小直径为M42.参考文献：1．«钢结构设计规范»2．«钢结构设计手册»罗邦富、沈祖炎等著3．«钢结构设计例题» 夏志斌、姚谏著。