[发明专利]一种外钢框架与水塔内直筒联合支撑体系的框架梁与直筒铰接连接节点锚筋的设计方法

说明书

本发明属于土木工程领域，涉及一种外钢框架与水塔内直筒联合支撑体系的框架梁与直筒铰接连接节点锚筋的设计方法。锚筋包括弯折段和平直段，弯折段水平放置，与固定钢筋双面焊接，布置限位板限制锚筋位移。设计方法包括如下步骤：首先选择用于锚固的钢筋直径和排数；根据框架梁端受力情况按照公式计算锚筋的总截面面积；确定锚筋的锚固长度；确定锚筋平直段和弯折段长度；确定固定钢筋直径和长度。本发明为外钢框架与水塔内直筒联合支撑体系的框架梁与直筒铰接连接节点锚筋的设计方法，为水塔支撑体系中连接区锚筋的设计提供了可靠的分析方法。

技术领域

本发明属于土木工程领域，具体涉及一种外钢框架与水塔内直筒联合支撑体系的框架梁与直筒铰接连接节点锚筋的设计方法。

背景技术

在工业与民用建筑中，水塔作为一种高耸配水构筑物，在水塔顶部水箱施工过程中需要高空作业，施工难度较大，通常要设置合适的模板支撑体系，而支撑体系的稳定性主要依靠直筒本身和支撑体系的可靠连接来保证，通常采用锚筋作为连接件，所以水塔直筒上锚筋的设计对于支撑体系的稳定性至关重要。

国内现有的锚筋设计方法，通常是根据受力情况以及锚板规格确定锚筋的截面面积，根据锚筋外形系数、钢筋直径、钢筋抗拉强度设计值和混凝土轴心抗拉强度设计值来确定锚筋的锚固长度，但是水塔筒壁厚度远远小于常规方法计算出的锚固长度。

发明内容

本发明针对水塔直筒锚筋设计方法的不完善，提供了一种外钢框架与水塔内直筒联合支撑体系的框架梁与直筒铰接连接节点锚筋的设计方法。

为了达到上述目的，本发明包括以下步骤：

步骤一：选择用于锚固的钢筋直径d和排数n；

步骤二：框架梁端节点区锚筋受剪力、拉力和弯矩，按照下列公式计算锚筋的总截面面积：

β＝1-0.137ln(n-1)         (4)

式中：A_s为锚筋总截面面积；α_v为锚筋的受剪承载力系数；α_b为锚板的变形折减系数；f_y为锚筋抗拉强度设计值；V为剪力标准值；N为拉力标准值；M为弯矩标准值；z为沿剪力作用方向最外层锚筋中心线之间的距离；f_c为混凝土轴心抗压强度；d为锚筋直径；t为锚板厚度；β为锚筋排数影响系数；n为锚筋排数，不少于两排；

步骤三：通过下列公式计算锚筋的锚固长度：

式中：l为锚筋锚固长度；α为锚筋表面系数，光圆钢筋取0.16，带肋钢筋取0.14；f_t为混凝土轴心抗拉强度设计值；η为锚筋直径影响系数，d≤25mm时取1.0，d＞25mm时取1.2；λ为锚筋的抗震修正系数，对一、二级抗震等级取1.15，三级抗震等级取1.05，四级抗震等级取1.00；

步骤四：按照下列公式计算锚筋平直段和弯折段长度：

l_b≤T-min(6d，70mm)    (6)

l_c≥5d                    (7)

式中：T为水塔直筒厚度；l_b为锚筋平直段长度；l_c为锚筋弯折段长度；

步骤五：按照下列公式计算固定钢筋长度：

式中：d₀为固定钢筋直径，一般取d₀≥d；L为固定钢筋长度。