自立角钢塔塔脚节点设计
自立角钢塔塔脚属于柱脚的一种。柱脚按结构内力的边界条件划分,可分为铰接柱脚和刚性固定柱脚。铰接柱脚仅传递竖向荷载和水平荷载;刚性柱脚除了传递竖向和水平荷载外,还要传递弯矩。自立角钢塔塔脚属于铰接柱脚。
一、塔脚的组成:
1底板、2靴板、3加劲肋、4隔板、5锚板支承托座、6斜撑板、7加强角钢
二、传力途径: 精品文档
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压力:塔柱 加劲肋 底板 基础 拔力:塔柱 加劲肋 底板 锚栓 基础
三、塔脚的计算:塔脚的计算包括底板的厚度与面积的确定、靴板、隔板的截面及其与塔柱连接焊缝的确定、锚栓直径的取值。 (一)、塔脚底板的计算:
1.塔脚底板面积的确定: A.构造要求B=7d0
d0-----锚栓孔直径(一般取1.25*d)
注:螺栓孔中心至构件边缘的距离按照《钢结构设计规范》8.3.4取值
地脚锚栓中心距不小于4d(移动通信工程杆塔桅结构设计规范7.3.5)
B.满足底板下混凝土的最大受压应力不超过其轴心抗压强度设计值fc乘以局部承压时的提高系数。
A≧N/fc*βc+∑d0
N------塔脚反力设计值 ∑d0---锚栓孔面积和
fc-----塔脚板下混凝土的轴心抗压强度设计值(混凝土结构设计规范 4.1.4) βc----混凝土局部承压时的提高系数(混凝土结构设计规范 7.8.1) βc=√Ab/Al
2.底板厚度计算
t≧√5M/f (移动通信工程杆塔桅结构设计规范 5.5.1)
f----底板钢材的抗弯强度设计值 (移动通信工程杆塔桅结构设计规范 3.3.5) M----底板的弯矩,根据底板的支承条件分别按四边支承,三边支承,直角边支承,简支板和悬臂板计算所得的最大弯矩。
2
四边支承:M=βσa1
2
三边支承和直角边支承:M=ασa2
2
简 支 板:M=1/8*σa3
2
悬 臂 板:M=1/2*σa4
σ-----计算区段内底板下的均部反力 α-----与b1/a1有关的系数,按表选用 a1、b1-----计算区段内板的短边和长边
a2-----计算区段内板的自由边长度,对于直角边支承板应按表图确定 a3-----简支板的跨度 a4-----悬臂板的悬臂长度
β-----与b2/a2a有关的系数,按表选用
3.构造要求:
柱脚底板的尺寸和厚度除按计算确定外,同时尚应满足构造上的要求,一般底板厚度不精品文档
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得小于20mm。锚栓轴线的间距不得小于4d,柱肢外边至锚栓轴线之间的距离,当锚栓直径小于30mm时不得小于40mm,当锚栓直径30-50mm时,不得小于60mm。柱肢外边至底板边缘的距离不得小于20mm。
(二)、地脚锚栓的计算:
Ae=
N----塔柱最大拔力设计值
a
ft---锚栓抗拉强度设计值
(三)、加劲板的计算:
加劲板用来连接塔柱与底板,将塔柱力传递给底板,同时起到减小底板计算长度,改善底板的受力状况。根据其所承担区域的基础反力及构造情况,近似的按悬臂构件计算截面强度和连接焊缝。
1. 加劲肋水平焊缝验算:
(钢结构设计规范7.1.3)
σf=
β
≦ff
w
τf= ≦ff
w
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σ β
+(τf)≦(ff)
N、Vy----塔脚反力设计值
he---焊脚尺寸
∑lw1---焊缝总的计算长度(图中绿色部分) ∑lw2---焊缝总的计算长度(图中红色部分) w
ff---焊缝强度设计值
βf---正面角焊缝强度设计值增大系数
2. 加劲肋竖直焊缝验算:
1)竖直角焊缝的截面特性为:
Aw=∑helw
2
Ww=∑helw
2)竖直焊缝承担的作用力N1= *N(N为塔脚反力) 3)作用力对竖直焊缝的偏心距e=2/3lw’(图中的b) 4)作用在竖直焊缝上的剪力和弯矩
V=F/4
M=N1*e
5)竖直焊缝中的应力 (钢结构设计规范7.1.3) τf=
22w2
≦ff
w
σf=
≦ff
w
+(τf)≦(ff)
β
σ
22w2
注:加劲板与塔柱采用等强度剖口对接焊的焊缝不必进行计算。
3. 加劲肋强度验算:
τ=
σ= ≦f (移动通信工程杆塔桅结构设计规范 5.4.3-2)
fv---钢材的抗剪强度设计值
4. 加劲肋构造要求:加劲肋的厚度除应满足支承受力要求及焊缝传力要求外,还不宜精品文档
≦fv (移动通信工程杆塔桅结构设计规范 5.4.3-1)
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小于肋长的1/15,并不宜小于5mm。加劲肋与法兰板及钢管交汇处应切除直角边长不小于20mm的三角,以避免三向焊缝交叉。
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