根据 AISC 360 [1] 和 ACI 318 [2] 的基础连接设计可以通过 Steel Joints 附加模块执行。以下以前的知识库文章提供了建模工作流程、适用的设计检查列表和一个受“压缩和弯矩”作用的底板连接设计示例。
本文介绍了一个受“拉力和剪力”作用的基础连接设计。使用 AISC Design Guide 1 [3] 的示例 4.7-7 来验证 RFEM 模型的结果。
剪力传递
对于外露基础连接，剪力如何从立柱传递到混凝土中？ 根据 AISC Design Guide 1 [3]，将剪力从立柱和/或加劲板传递到混凝土中有三种方式：
1) 当存在 摩擦 时，如 DG 1 的示例 4.7-8 所示。
- 压缩载荷在底板与灌浆/混凝土表面之间产生摩擦，可用于将剪力传递到混凝土中。此压缩被视为一种夹紧力，可在垂直方向上产生剪力抵抗力。由于摩擦产生的剪切强度可根据 AISC DG 1 方程 4-30 计算。
- 在 RFEM 中，混凝土块用一个面支座表示，可以在子模型中查看。启用“考虑摩擦”选项激活面支座中的摩擦，使其可以传递部分剪力（图 1）。剩余的剪力由锚杆或剪力块承受。RFEM 不执行根据方程 4-30 限制设计剪切强度的设计检查。
2) 使用 剪力凸耳，如 DG 1 的示例 4.7-4 和 4.7-5 所示。
3) 通过 锚杆中的剪力。可用以下施工方法：
- 仅用锚杆并使用超大孔（不均匀剪力分布）。
- 通过将标准孔的板垫圈焊接到底板顶部以确保均匀剪力传递，如 DG 1 的示例 4.7-6 所示。这种配置允许锚杆中产生显著的弯曲，目前在 RFEM 中尚未考虑。未来更新将包括对锚杆弯曲的检查。
- 通过将标准孔的垫板现场焊接到底板底部，以均匀地将剪力分布到所有锚杆。垫板可防止锚杆弯曲，这是 RFEM 中假设的条件。
示例
AISC Design Guide 1 的示例 4.7-7 用于验证 RFEM 模型结果。此示例设计了 W21x83 柱的底板连接，受拉力和剪力作用。柱子连接到具有规定抗压强度 ƒ'c = 5,000 psi 的混凝土基础上。未给出混凝土的实际尺寸，假设底板未位于任何混凝土边缘附近。为了反映这一点，建模了一个尺寸为 175 英寸 × 175 英寸 × 100 英寸的大型混凝土块。
示例中的剪力传递假定通过焊接的垫板（未建模），以防止锚杆弯曲。包括支撑构件和连接件以更好地代表实际关节行为。底板厚 1.75 英寸，假定灌浆厚度为 1.0 英寸。有效嵌入长度 hef 等于 24.0 英寸。载荷和材料属性见图 3。
结果
运行 Steel Joints 计算后，在“按组件设计比率”选项卡中提供每个组件的结果。相关检查得到概述。接下来，选择 Anchor 1.2 以查看设计检查详细信息（图 4）。
设计检查详细信息提供了所有公式和与 AISC 360 和 ACI 318 标准的引用（图 5）。还提供了有关排除的设计检查的说明以供澄清。
以下总结了 AISC 和 Steel Joints 的结果，包括差异的原因。
锚杆
底板
在此示例中，底板厚度设计受锚杆中的拉力控制。根据 AISC 计算，提供的抗弯强度（207 kip-in）远大于所需的抗弯强度（51.9 kip-in）。这表明 1.75 英寸底板的厚度可以减少。
在 Steel Joints 中，板设计通过将实际塑性应变与强度配置中规定的 5% 允许限进行比较来进行塑性分析。1.75 英寸厚的底板的等效塑性应变为 0.00%，表明可以使用更薄的板。然而，减少板厚可能会增加锚杆中的拉力。
结论
在 Steel Joints 附加模块中，假设剪力通过使用垫板在锚杆中均匀分布，从而消除了锚杆的弯曲。虽然目前尚未考虑锚杆弯曲，但计划在将来版本中引入。
本文证实，Steel Joints 附加模块的结果与 AISC Design Guide 1 示例的结果一致，验证了在拉力和剪力作用下 RFEM 模型的基础连接设计的准确性。
