底板下方的混凝土采用具有均匀刚度的Winkler地基模型进行模拟,以提供接触应力。与底板接触的受荷区域的平均应力用于压力校核。
混凝土承压面
混凝土承压面根据AS3600: 2018 – 第12.6条进行校核。混凝土表面的设计承压应力不得超过:
\[ ϕ f_b = ϕ 0.9 f'_c \sqrt{\frac{A_2}{A_1}} \le ϕ 1.8 f'_c \]
其中:
- ϕ = 0.6 – 承载力系数(表2.2),可在规范设置中编辑
- f'c – 混凝土28天特征抗压圆柱体强度
- A1 – 承压面积
- A2 – 与A1几何相似且同心的支承面最大面积。棱台的侧面坡度在荷载方向纵向为1,横向为2。
设计承压应力σ等于底板下方与混凝土接触区域的平均应力。
剪力传递
底板处的剪力作用假定通过以下方式从柱传递至混凝土基础:
- 底板与混凝土/灌浆料之间的摩擦
- 抗剪键
- 锚栓
摩擦传递剪力
抗剪承载力根据Gianluca Ranzi、Peter Kneen所著《铰接柱底板设计》(澳大利亚钢结构学会期刊,第36卷,第2期,2002年9月)第6.5.3节计算如下:
\[ ϕ V_f = ϕ μ N_c^* \]
其中:
- ϕ = 0.8 – 承载力系数
- μ = 0.55 – 摩擦系数,可在规范设置中编辑
- Nc* – 柱设计轴向压力
抗剪键传递剪力
若剪力由抗剪键传递,则抗剪键采用有限单元法建模,其板件和焊缝通过有限单元法和焊缝组件进行校核。还需进行附加校核——混凝土承压强度校核和混凝土边缘强度校核。
混凝土承压强度
混凝土承压强度根据Gianluca Ranzi、Peter Kneen所著《铰接柱底板设计》(澳大利亚钢结构学会期刊,第36卷,第2期,2002年9月)第6.5.5节进行校核:
\[ ϕ_c V_b = 0.85 ϕ_c f'_c A_{sl} \]
其中:
- ϕc = 0.6 – 混凝土承压承载力系数,可在规范设置中编辑
- f'c – 混凝土28天特征抗压圆柱体强度
- Asl – 埋入抗剪键在力方向上的投影面积,不包括与混凝土构件上方灌浆料接触的部分
混凝土边缘强度
若剪力作用于混凝土自由边,应验证混凝土能够承受所施加的剪力作用。混凝土边缘强度根据Gianluca Ranzi、Peter Kneen所著《铰接柱底板设计》(澳大利亚钢结构学会期刊,第36卷,第2期,2002年9月)第6.5.5节进行校核:
\[ ϕ V_{ce} = ϕ 0.33 \sqrt{f'_c} A_{Vc} \]
其中:
- ϕ =0.85 – 承载力系数
- f'c – 混凝土28天特征抗压圆柱体强度
- AVc – 有效应力面积,由抗剪键承压边缘沿剪力方向以45°平面投影至自由面所确定。抗剪键的承压面积不计入投影面积
锚栓传递剪力
假定剪力由锚栓传递。每根锚栓的内力由有限单元法确定。对每根锚栓或锚栓群进行受剪钢材破坏、混凝土边缘破坏、混凝土撬出破坏校核,以及在同时存在拉力时进行拉剪复合受力校核。
