武向國

摘 要：鋼結(jié)構(gòu)因其具有的輕質(zhì)以及高強(qiáng)度優(yōu)勢被應(yīng)用到現(xiàn)代建筑施工環(huán)節(jié)中，盡管鋼結(jié)構(gòu)的建筑具有更加突出的穩(wěn)定性，但是施工者必須針對鋼結(jié)構(gòu)施工需求，做好特殊的結(jié)構(gòu)處理工作。在對柱腳部位的抗剪鍵進(jìn)行安置時，應(yīng)當(dāng)關(guān)注該處的設(shè)計(jì)工作，如果抗剪鍵設(shè)置得當(dāng)，整個鋼結(jié)構(gòu)都會隨之變得更加穩(wěn)定，但是如果抗剪鍵設(shè)計(jì)得不合理，鋼結(jié)構(gòu)也會出現(xiàn)缺陷，本文針對對現(xiàn)有鋼結(jié)構(gòu)的了解，解析柱腳設(shè)計(jì)活動的中抗剪鍵設(shè)計(jì)工作。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；柱腳；抗剪鍵；設(shè)計(jì)方法

鋼結(jié)構(gòu)在當(dāng)前的建筑系統(tǒng)中比較常見，應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可以幫助提升整個建筑系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在設(shè)置鋼結(jié)構(gòu)時，設(shè)計(jì)者可以通過柱腳這一設(shè)計(jì)要素，將柱部件設(shè)置到基礎(chǔ)部位，借助這一結(jié)構(gòu)部件，對柱的內(nèi)力進(jìn)行傳遞，使其可以被有效地傳遞到基礎(chǔ)位置。在柱腳設(shè)計(jì)過程中，還需解決混凝土與柱腳之間存在的摩擦力影響，抗剪鍵在其中可發(fā)揮有效作用，基于對柱底剪力的抵抗需求，抗剪鍵設(shè)計(jì)工作必須做好，現(xiàn)就抗剪鍵設(shè)計(jì)需要展開研究。

1 鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中的柱腳受力情況分析

一般來說，柱腳水平力主要是通過底板傳遞的，而所產(chǎn)生的剪力在通過承壓傳遞到周圍的混凝土結(jié)構(gòu)上，從而使得整個建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性得到有效的保障。但是，如果鋼結(jié)構(gòu)材料的抗剪強(qiáng)度過大，那么就十分容易導(dǎo)致底板結(jié)構(gòu)在和抗剪鍵交接的地方出現(xiàn)開裂的現(xiàn)象。就使得鋼結(jié)構(gòu)混凝土在正常使用的過程中，受到建筑荷載的影響，而出現(xiàn)變形和破壞的現(xiàn)象，這就導(dǎo)致抗剪鍵剛度出現(xiàn)大幅度的下降的情況，讓整個建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性受到嚴(yán)重的影響。

在不同的建筑工程中，其建筑結(jié)構(gòu)柱腳的受壓受拉狀態(tài)也就存在著一定的差異。通常情況下，柱腳結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)有很多種，其中當(dāng)柱腳結(jié)構(gòu)處于壓剪狀態(tài)時，那么混凝土結(jié)構(gòu)的抗壓強(qiáng)度就會增強(qiáng)，使得建筑混凝土結(jié)構(gòu)的受力情況變得越來越復(fù)雜，因此我們導(dǎo)致人們在柱腳受水平力分析的過程中，存在著許多的問題。而如果柱腳結(jié)構(gòu)在受到拉剪狀態(tài)影響時，那么其逐漸抗剪鍵的抗剪能力就會出現(xiàn)下降的情況。因此我們使得柱腳結(jié)構(gòu)的抗剪能力得到進(jìn)一步的提升，我們在對其抗剪鍵進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，就要對其設(shè)置位置、質(zhì)量以及鋼筋參數(shù)等方面進(jìn)行合理的控制。

2 設(shè)計(jì)抗剪鍵工作分析

在給鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)抗剪鍵時，一般會將其設(shè)計(jì)到柱腳系統(tǒng)的底板下方，該結(jié)構(gòu)構(gòu)件可以幫助對水平剪力進(jìn)行有效抵抗，根據(jù)現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)受力需求來確定抗剪鍵的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，柱腳的形式并不會給抗剪鍵的設(shè)置帶去影響，柱腳底部混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件與底板之間會形成強(qiáng)大的摩擦力，這種摩擦力會影響到結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，如果摩擦力數(shù)值小于水平反力，就需要通過抗剪鍵來保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在出現(xiàn)以下幾種設(shè)計(jì)情況時，必須設(shè)置抗剪鍵：

抗震設(shè)防烈度較高或者風(fēng)荷載較大的地區(qū)。地震作用或風(fēng)荷載產(chǎn)生的水平剪力較大，或者輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房在風(fēng)的吸力作用參與組合的工況中，由于柱軸向壓力正比于柱底板與混凝土的摩阻力，柱軸向壓力越小摩阻力越大，抗剪鍵所承受的水平剪力越大，選取組合工況時應(yīng)選擇水平剪力較大，軸向壓力較小的工況，且選取的水平剪力與軸向壓力要對應(yīng)。

鋼結(jié)構(gòu)廠房柱腳抗剪鍵具備的抗剪性能與鋼材材料特征、基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度等級、沿剪力方向計(jì)算長度及剪力大小等諸多因素有關(guān)。通過對大量實(shí)例的計(jì)算并分析總結(jié)，得出抗剪鍵的理論設(shè)計(jì)埋深一般為300～600mm，但這個理論埋深并不是絕對的，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)根據(jù)柱腳的不同受力狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，處于拉剪狀態(tài)時，抗剪鍵的埋深可適當(dāng)放大，處于壓剪狀態(tài)時，抗剪鍵的埋深可適當(dāng)減小。為了保證抗剪鍵與基礎(chǔ)混凝土的有效協(xié)同工作，抗剪鍵與底板間應(yīng)有可靠的連接，以防止抗剪鍵首先失效破壞。基礎(chǔ)預(yù)留槽內(nèi)的混凝土應(yīng)澆注密實(shí)、高強(qiáng)，以保證抗剪鍵與混凝土之間的有效傳力，提高整個系統(tǒng)的抗剪能力。

3 抗剪鍵設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中應(yīng)用抗剪鍵時必須有效關(guān)注其可發(fā)揮的基本效用，應(yīng)用抗剪鍵的主要目的是對柱底部位的剪力進(jìn)行有效抵抗，避免基礎(chǔ)混凝土頂面與柱底板處產(chǎn)生滑移的問題，在此處不能通過錨栓部件來達(dá)到抗剪目的，錨栓難以對位移問題有效限制。

抗剪鍵的材料有鋼板、角鋼、槽鋼、工字鋼等，為保證焊接的可靠性不宜選用Q235沸騰鋼。在柱腳施工中，抗剪鍵的設(shè)置通常是在基礎(chǔ)中預(yù)留槽，待柱安裝后做二次澆灌和養(yǎng)護(hù)，二次后澆混凝土采用比基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度等級高一級的細(xì)石混凝土摻少量的微膨脹劑。因此抗剪鍵是和混凝土緊密結(jié)合在一起的，應(yīng)考慮抗剪鍵與混凝土的協(xié)同工作，留置鍵槽時每側(cè)寬出抗剪鍵不小于30mm，底部空隙高度不小于20mm，在柱腳底板和基礎(chǔ)頂面之間留有一定空間，柱腳鉸接時不宜大于50mm，柱腳剛接時不宜大于100mm。

4 抗剪鍵設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

在設(shè)計(jì)抗剪鍵時，不僅需充分了解鋼結(jié)構(gòu)的施工情況，同時還要對材料應(yīng)用訴求進(jìn)行滿足，經(jīng)過大量的鋼結(jié)構(gòu)施工實(shí)踐活動可以發(fā)現(xiàn)，部分施工團(tuán)隊(duì)在開展抗剪鍵施工工作時，并沒有做好孔隙預(yù)留工作，調(diào)整孔隙的空間相對比較小，在對螺母零件進(jìn)行調(diào)節(jié)時，柱底板的柱子垂直度與標(biāo)高可被有效調(diào)整，但是孔隙填充工作很難達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，在填墊相關(guān)材料時，應(yīng)當(dāng)應(yīng)用符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)石混凝土，這種混凝土比普通混凝土的強(qiáng)度等級高。施工者可以用木棒來撥搗混凝土。在開展廠房地面施工活動時，開啟填墊處理工作，在此期間使用的施工材料主要是常規(guī)的混凝土，空隙填充效果比較差，在填充空隙時，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選用膨脹式的水泥材料來配制施工所用的砂漿材料，以此來將填實(shí)效果增強(qiáng)，在填充抗剪鍵周邊的孔洞時，還需保持均勻性，不能只在邊緣處填充材料，如果中間空間沒有被有效填充，螺母將會承擔(dān)所有的軸力，基礎(chǔ)混凝土面與柱底板之間的接觸面積過小，當(dāng)混凝土出現(xiàn)收縮情況時，混凝土與柱底板之間會形成極為明顯的裂縫。在后續(xù)抗剪鍵養(yǎng)護(hù)工作中，需要對混凝土與柱底板處的摩擦力進(jìn)行檢測，如果摩擦力過小，鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)將會出現(xiàn)嚴(yán)重的穩(wěn)定性缺失問題，在出現(xiàn)地震問題時，柱腳部位的螺栓將會承擔(dān)所有的水平剪力，甚至?xí)霈F(xiàn)被直接剪斷的風(fēng)險(xiǎn)問題，當(dāng)螺栓不能被正常使用后，建筑物將會直接倒塌。

在柱腳結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中，抗剪鍵并不是大型構(gòu)件，在一些施工情況下，比較容易被直接忽視，但是其發(fā)揮出的抗剪作用卻是不能忽視的，如果抗剪鍵不能自鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中發(fā)揮出其應(yīng)有的效用，結(jié)構(gòu)隱患問題也會隨之形成，設(shè)計(jì)者必須針對抗剪鍵設(shè)計(jì)活動中的問題安全地完成抗剪鍵設(shè)計(jì)工作。

5 結(jié)束語

在設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)時，設(shè)計(jì)者應(yīng)當(dāng)根據(jù)結(jié)構(gòu)受力情況來完善結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，將鋼結(jié)構(gòu)具有的優(yōu)勢特點(diǎn)有效突出，因此本文也對鋼結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)受力情況進(jìn)行了研究，并強(qiáng)調(diào)了柱腳設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中設(shè)計(jì)要點(diǎn)，在剖析抗剪鍵設(shè)計(jì)活動時，要注意到一些比較容易被忽視的設(shè)計(jì)問題，根據(jù)截面腹板的具體抗剪需求可以確定角焊縫的設(shè)計(jì)情況，在澆筑環(huán)節(jié)中，需要運(yùn)用具有微膨脹特點(diǎn)的混凝土材料來完成二次澆筑工作，鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)日益復(fù)雜化，柱腳的固定應(yīng)用效果也隨之變得更加重要，抗剪鍵必須被合理設(shè)置。

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