根据 AISC 360 [1] 和 ACI 318 [2] 进行的基础连接设计可以通过钢结构节点模块来完成。下面提供的上一篇知识库文章介绍了建模工作流程、适用的设计验算列表，以及一个承受“压力和弯矩”的底板连接设计示例。
在本文中，介绍了一个承受“拉力和剪力”的基础连接设计。使用 AISC 设计指南 1 [3] 中的示例 4.7-7 来验证 RFEM 模型的结果。
剪力传递
对于外露式基础连接，剪力荷载是如何从柱传递到混凝土中的？ 根据 AISC 设计指南 1 [3]，将剪力从柱和/或节点板传递到混凝土中有三种方式：
1）当存在压力时，通过摩擦传递，如 DG 1 示例 4.7-8 所示。
- 压力荷载在底板与灌浆/混凝土表面之间产生摩擦，可用于将剪力传递到混凝土中。该压力被视为一种夹紧力，在垂直方向上产生抗剪承载力。由于摩擦产生的抗剪强度可根据 AISC DG 1 公式 4-30 计算。
- 在 RFEM 中，混凝土块使用可在子模型中查看的面支座来表示。启用“考虑摩擦”选项可在面支座内激活摩擦，使其能够传递部分剪力（图 1）。剩余剪力由锚栓或抗剪键承担。RFEM 中不执行根据公式 4-30 限制设计抗剪强度的设计验算。
2）使用抗剪键，如 DG 1 示例 4.7-4 和 4.7-5 所示。
3）通过锚栓中的剪力。以下施工方法可用：
- 仅使用带大尺寸孔的锚栓（不均匀剪力分布）。
- 将带标准孔的垫板焊接到底板顶部，以确保均匀的剪力传递，如 DG 1 示例 4.7-6 所示。这种配置会导致锚栓中产生显著的弯曲，RFEM 目前尚未考虑这一点。未来更新将包括锚栓弯曲验算。
- 将带标准孔的调节板现场焊接到底板底部，以实现所有锚栓的均匀剪力分布。调节板可防止锚栓中的弯曲，这也是 RFEM 中假设的条件。
示例
使用 AISC 设计指南 1 中的示例 4.7-7 验证 RFEM 模型结果。该示例设计了一个承受拉力和剪力的 W21x83 柱底板连接。柱连接到指定抗压强度 ƒ'c = 5,000 psi 的混凝土基础上。未给出混凝土的实际尺寸，假设底板不靠近任何混凝土边缘。为反映这一点，建模了一个尺寸为 175 in × 175 in × 100 in 的大型混凝土块。
该示例假设剪力传递通过焊接调节板（未建模）实现，以防止锚栓中的弯曲。模型中包含支撑构件和连接，以更好地反映实际节点行为。 底板厚度为 1.75 in，假设灌浆厚度为 1.0 in。有效埋置深度 hef 等于 24.0 in。荷载和材料属性如图 3 所示。
结果
运行钢结构节点计算后，每个节点的结果显示在“按节点查看利用率”选项卡中。接下来，选择锚栓 1,2 查看设计验算详细信息（图 4）。
设计验算详细信息提供了所有公式以及对 AISC 360 和 ACI 318 标准的引用（图 5）。
以下总结了 AISC 和钢结构节点的结果，包括存在差异的原因。
锚栓
底板
在该示例中，底板厚度的设计受锚栓拉力的控制。根据 AISC 计算结果，可用弯曲强度（207 kip-in）远大于所需弯曲强度（51.9 kip-in）。这表明 1.75 in 厚底板的厚度可以减小。
在钢结构节点中，板的设计通过塑性分析进行，将实际塑性应变与强度配置中规定的 5% 允许限值进行比较。1.75 in 厚的底板等效塑性应变为 0.00%，表明可以使用更薄的板。然而，减小板厚可能会增加锚栓中的拉力。
结论
在钢结构节点模块中，通过使用调节板，假设锚栓中的剪力传递是均匀分布的，从而消除了锚栓中的弯曲。虽然目前尚未考虑锚栓弯曲，但计划在未来的版本中加入。
本文证实了钢结构节点模块的结果与 AISC 设计指南 1 示例的结果一致，验证了 RFEM 模型在承受拉力和剪力的基础连接设计中的准确性。
