什么是剪力吊耳?
钢底板抗剪凸耳是一种钢嵌入物，用作锚固的一部分，通过不同的机械相互作用将剪切载荷从结构部件传递到混凝土基材.
数字 01: SkyCiv 底板剪切凸耳用户界面
根据 AISC 设计指南 No. 1, 高剪切载荷传递可以设计成两个部分 (原来 02).
- 剪力吊耳
- 柱埋置
数字 02: 通过轴承传输底座剪 (在 AISC DG 编号中获得的图像. 1)
为什么需要剪力吊耳?
- 如果锚栓不能承受结构的剪切载荷，则通常在锚固中使用抗剪凸耳，因为锚栓只能承受小到中等的剪切载荷;
- 不带剪切凸耳, 传递剪切载荷所需的锚固件数量不经济, 和;
- 需要另一种传递高剪切载荷的方法.
与地脚螺栓相比, 如图所示 03. 由于剪切凸耳具有矩形横截面和平坦的表面, 与使用地脚螺栓相比，剪切力的载荷传递更有效.
数字 03: 地脚螺栓和凸耳的应力分布比较
剪切凸耳的类型
在ACI中 (美国混凝土研究所), 两种类型的剪力耳描述如下:
- 现场浇筑的剪力吊耳被浇注到混凝土中，;
- 后装剪切凸耳，灌浆到混凝土的键槽中.
设计剪力凸耳的一般规定要求在锚固处至少设置四个锚栓. 该规定还规定，剪力耳分配给结构的整个剪力需求，因此不需要检查由于锚栓剪力而导致的失效.
数字 04: 焊接到基板上的剪力耳的类型 (图片来自ACI 318-2019)
剪切凸耳规定
ACI 349-01
一般规定
ACI 的一般规定 349-01 B.11节, 设计抗剪凸耳强度应包括考虑以下因素:
- 靠在剪力耳上的混凝土或灌浆的承载强度
- 放置在抗剪凸耳之间的混凝土或灌浆的直接抗剪强度以及由拉锚提供的限制以及作用于潜在剪切面的外部荷载.
- 还应考虑自由边缘的剪切载荷和剪切凸耳之间的位移兼容性.
- 当使用多个抗剪凸耳来确定给定方向上的设计抗剪强度时, 分配给每个凸耳的剪力大小应与总剪力成正比, 接线片数量, 以及每个凸耳的剪切刚度.
向自由边剪切
根据 ACI 规定 349-01 B.11.2 节关于向自由边缘的剪切, 参数如下:
- 用于朝向自由边缘的剪切凸耳, 除非提供加固以达到所需的强度, 每个凸耳的设计剪切强度应根据均匀拉应力确定 \( 4 \Φ sqrt{F_{C}} \) 作用于有效应力区域，该区域通过从剪力凸耳或基板的轴承边缘向自由表面投影 45 度平面来定义.
- 剪力耳或板边缘的承载面积应不包括在投影面积中.
- 的 \( \φ \) 因子应视为 0.85.
嵌入基板的嵌入剪切强度
根据 ACI 规定 349-01 B.11.3 节关于嵌入基板的嵌入剪切强度, 以下剪切摩擦系数:
| 输入 | LFRD |
|---|---|
| 不带剪切凸耳的底板 | 0.9 |
| 底板带有剪切凸耳，旨在保持弹性 | 1.4 |
ACI 318-2019
ACI 总则中, 318-2019 剪切凸耳的设计允许按照截面 17.11.1.1.1 通过 17.11.1.1.9.
- 当考虑剪力耳时，锚固处至少应设置四个锚.
- 根据章节检查轴承故障 17.11.2
- 根据第 1 节检查混凝土是否破裂 17.11.3
混凝土承载强度
剪力耳的因子混凝土承载强度根据 ACI 确定 318-19 – 17.11.2 作为
\( \非V_{brg,斯尔} = phi 1.7 F_{C} 一个_{ef,斯尔} \psi_{brg,斯尔} \右箭头 \) 方程 17.11.2.1
哪里:
- \( \psi_{brg,斯尔} \) – 承载系数.
- 对于施加的轴向拉力 = \( 1.0 + \压裂{ P_{ü} }{ nN_{至} } \这 1.0 \)
- 对于没有施加张力 = 1.0
- 用于施加轴向压缩 \( 1.0 + 4.0 \时代 frac{ P_{ü} }{ 一个_{BP} f^{‘}_{C} } \这 2.0 \)
- \( 一个_{ef,斯尔} \) – 有效承载面积.
混凝土破坏强度
剪力耳的混凝土抗破强度按 ACI 确定 318-19 – 17.11.3 作为
\( \非V_{CB,斯尔} = phi frac{ 一个_{VC} }{ 一个_{压控振荡器} } \psi_{欧共体,V} \psi_{编辑,V} \psi_{C,V} \psi_{cp,V} V_{b} \右箭头 \) 方程 17.6.2.a
SkyCiv 剪切凸耳特征
的 下面是一些在底板设计中常用的美国底板计算示例 计算剪切凸耳以传递来自锚的高剪切力，如图所示 01. 计算以下内容:
- 承受与吊耳接触的混凝土的力
- 剪切能力符合设计规范
进一步的剪切凸耳设计检查也可以通过 SkyCiv 剪力吊耳计算器.
在哪里可以找到剪切凸耳
将抗剪凸耳纳入基板单元并进行分析. 用户应单击以下主要零件→剪切凸耳→形状→选择 “盘子” 如图 05.
数字 05: SkyCiv 基板模块中的剪切凸耳选项
设计报告
SkyCiv 下面是一些在底板设计中常用的美国底板计算示例 显示了剪切凸耳的详细计算报告，如图所示 06.
数字 06: 剪力吊耳详细报告
设计概要
数字 07 说明了总结结果，包括剪切凸耳检查.
数字 07: 带剪切凸耳的设计摘要
参考:
(1) 带有补充钢筋的锚和锚具的性能和设计. 阿坎舒·夏尔马. (2020, 二月 19).
(2) 卡拉托, P. J。, & 霜刀, 中号. (2009). 使用剪力凸耳将锚固到混凝土上. 体积 2: 结构完整性; 安全保障; 核技术的先进应用; 核应用设备平衡. https://doi.org/10.1115/icone17-75175
(3) ACI 318-19 结构混凝土的建筑规范要求
(4) 学会 360-16 钢结构建筑规范
(5) ACI 349-01 核安全相关混凝土结构规范要求
