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混凝土块的规范校核(AISC)

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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。

受压混凝土

混凝土设计受压承载强度按照AISC 360-16第J8节进行设计。当混凝土支承面大于底板时,设计承载强度定义为

\[ f_{p(max)}=0.85 f_c \sqrt{\frac{A_2}{A_1}} \le 1.7 f'_c \]

其中:

  • f'c – 混凝土抗压强度
  • A1 – 底板与混凝土表面接触的面积(棱台上表面面积)
  • A2 – 混凝土支承面(与底板几何相似的棱台下表面面积,棱台坡度为竖向1、水平向2)

混凝土承压验算如下

σ ≤ ϕc fp(max)(LRFD)

σ ≤ fp(max) / Ωc(ASD)

其中:

  • σ – 底板下方的平均压应力
  • ϕc = 0.65 – 混凝土抗力系数
  • Ωc = 2.31 – 混凝土安全系数

剪力传递

剪力可通过以下方式之一传递:

  • 抗剪键,
  • 摩擦力,
  • 锚栓。

抗剪键

仅支持LRFD方法。剪力通过抗剪键传递。需要进行混凝土承压校核,以及(除非配置了足够的钢筋以满足所需强度)混凝土锥体破坏校核。

抗剪键对混凝土的承压承载力按照ACI 349-01 – B.4.5及ACI 349-01 RB11确定,如下:

ϕPbr = ϕ 1.3 f'c A1 + ϕ Kc (Ny – Pa)

其中:

  • ϕ = 0.7 – 按ACI 349规定的混凝土承压强度折减系数
  • f'c – 混凝土抗压强度
  • A1 – 埋入式抗剪键在受力方向上的投影面积,不包括抗剪键与混凝土构件上方灌浆层接触的部分
  • Kc = 1.6 – 约束系数
  • Ny = n Ase Fy – 受拉锚栓的屈服强度
  • Pa – 外部轴力

按照ACI 349 – B11,抗剪键的混凝土锥体破坏承载力为:

\[ \phi V_{cb} = A_{Vc} 4 \phi \sqrt{f'_c} \]

其中:

  • ϕ = 0.85 – 按ACI 349规定的受剪强度折减系数
  • AVc – 有效应力面积,由抗剪键承压边缘沿剪力方向向自由面投影45°平面所确定。抗剪键的承压面积不计入投影面积

若在规范设置中禁用混凝土锥体破坏抗力,则软件将提供需通过钢筋混凝土传递的力。

摩擦力

剪力通过摩擦力传递。抗剪承载力确定如下:

ϕc Vr = ϕc μ C   (LRFD)

Vr / Ωc =μ C / Ωc   (ASD)

其中:

  • ϕc = 0.65 – 抗力系数(LRFD)
  • Ωc = 2.31 – 安全系数(ASD)
  • μ = 0.4 – 底板与混凝土之间的摩擦系数(AISC设计指南7第9.2节及ACI 349 – B.6.1.4推荐值为0.4,可在规范设置中修改)
  • C – 压力

锚栓

若剪力仅通过锚栓传递,则每根锚栓所受的剪力由有限单元法确定,锚栓按照ACI 318-14进行验算,详见后续章节。