[发明专利]一种自复位增强型柱脚结构设计方法

权利要求书

1.一种自复位增强型柱脚结构设计方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

S1、确定钢柱的基本尺寸参数；

S2、确定小震作用下柱底最不利的弯矩轴力组合，柱底剪力通过在基础预埋抗剪键来实现抵抗，抗剪键仅约束柱脚水平侧移；

S3、根据小震要求确定柱底各锚杆所需施加的预压力，以使得柱翼缘不与地基梁上翼缘分离；

S4、确定大震时层间位移角限值θ并由此求出层间侧移限值Δ；

S5、计算得出柱顶与柱底的转动刚度，通过对转动点取矩求得由碟簧产生的柱脚转动刚度K₂’，先不考虑K₂’，设柱底为铰接；

S6、根据力法或位移法求出柱底大震时的转角位移限值；

S7、根据柱轴力、锚杆预压力、碟簧变形产生力以及转角位移限值确定大震下柱底容许弯矩；

S8、根据柱底转角位移限值求出大震下各锚杆轴力；

S9、对转动点取矩求出柱底达到转角位移限值时柱轴力，并通过平衡条件求出柱翼缘局部压力；

S10、进行强度验算、稳定性验算以及局部承压验算。

2.根据权利要求1所述的一种自复位增强型柱脚结构设计方法，其特征在于，在步骤S1中，钢柱的基本尺寸参数包括钢柱的截面尺寸及高度，钢柱所使用钢材基本参数包括截面惯性矩I以及弹性模量E。

3.根据权利要求2所述的一种自复位增强型柱脚结构设计方法，其特征在于，在步骤S2中，采用最大弯矩M_x、M_y与对应轴力N的组合、最大轴力N与对应弯矩M_x、M_y的组合；最小轴力N与对应弯矩M_x、M_y的6种组合方式，经过步骤S3-S10计算确定钢柱小震作用下最不利的柱底弯矩M和柱轴力N。

4.根据权利要求3所述的一种自复位增强型柱脚结构设计方法，其特征在于，在步骤S3中，已知小震作用下柱底弯矩为M，要使得柱脚不发生抬升，即预压力与轴力对柱边缘产生的弯矩值需大于小震作用下柱底弯矩M，即：

N×0.5h+M₀≥M；

其中：M₀为预压力对柱边缘产生的弯矩值，h为柱截面高度，因轴力已知，故可求出每根锚杆预压力F₀。

5.根据权利要求4所述的一种自复位增强型柱脚结构设计方法，其特征在于，在步骤S4中，当转角可忽略时，tanx＝x，故Δ/h_c＝θ，h_c为柱高度，与θ均为已知值，故可求得Δ。

6.根据权利要求5所述的一种自复位增强型柱脚结构设计方法，其特征在于，在步骤S5中，通过计算得出柱顶与柱底的转动刚度K₁、K₂。

7.根据权利要求6所述的一种自复位增强型柱脚结构设计方法，其特征在于，在步骤S6中，已知柱两端转动刚度为K₁、K₂，柱顶水平侧移Δ，柱身线刚度i₁，列力法方程，得出柱底弯矩值X₂，进而得出柱底转角θ₂，并通过位移法验算确定θ₂。

8.根据权利要求7所述的一种自复位增强型柱脚结构设计方法，其特征在于，在步骤S7中，根据大震作用时柱底转角θ₂分别求得柱底产生转角θ₂时预压力产生的弯矩M_p、轴力产生的弯矩M_a以及碟簧组变形增加弯矩ΔM，并将三者相加得到大震作用下柱底的容许弯矩M_d。