摘要：柱脚是钢结构主体结构与基础连接的重要节点，在整个结构中起到重要作用。因此，其整个柱节点的连接刚度以及结构稳定性具有密切关联。在工程应用中，将助脚节点转化为理想模型，可以起到优良的固定效果。但对于柱脚节点而言，其必须思考刚性连接的特性。在应用中， 加劲板高度、厚度、轴压比等参数外露式钢结构柱脚节点的抗弯承载力以及其刚度影响，在现有基础上引入其数值，计算弹性公式，更好的对整个加劲肋厚度进行计算。分析外露钢结构最小节点的承载力以及刚度，以得出合理、精准的数值。

关键词：外露式钢结构柱脚;加劲板;节点分析;弹性刚度

在本文的研究中，本文需要全面分析其柱脚点的理想模型，确保能够实现全新连接。

1.钢结构柱脚节点分类

对钢结构柱脚节点进行分类，其可以根据特点划分为以下类型。如埋入式柱脚、外包式柱脚、外露式柱脚、插入式柱脚[1]。

其中，埋入式柱脚将钢柱以一定深度进行埋入，使其在混凝土基础梁中完成内力传递，依靠混凝土对钢筋设置。

而外露式柱脚可以将住底部与较大的底板进行焊接，使二者能够发挥承载特性，且底板使用预设在混凝土中的锚栓固定。

外包式柱脚在混凝土底部包裹，随后底板放置在混凝土基础顶面[2]。

插入式柱脚将钢柱脚插入其基础杯口中，采用二次浇灌固定方法进行固定。该方法构造简单，可节约钢材。在单层钢结构厂房建筑过程中，可以发挥显著优势[3]。

2.有限元分析程序的选取

对整个有限元分析程序进行选取，有限元分析方法在应用过程中，可以分析其结构在不同工况下的工作状态，并得到广泛应用。本文采取ANSYS作为分析主要工具，ANSYS程序具备独特优势。不仅能够有效模拟出本文的研究问题，同时还可以使用全新的处理功能。其预算功能极为强大，效率较高。在单元类型以及本构关系群体中，ANSYS程序的单元库可以设计不同的单元类型，以根据整个单元实体完成材料非线性问题。例如，在钢材模型中，钢材模型具备潜在的膨胀以及应力变化[4]。在多面受力的状态下，材料是否达到屈服并不取决于单个应力分量是否达到屈服，而取决于所有应力的组合。既达成有效的应力，对于整个技术材料而言，可以采取两个屈服准则。通过特雷斯卡屈服准则以及米泽斯屈服准则，确保二者之间的比例以及极限能够相同采用双线型随动强化法，适用于一般的金属应变分析，准确描述了屈服准则以及其应变历史函数[5]。

在混凝土模型中，混凝土模型采用实体单元。例如，通过SOLID65进行分析，SOLID65具备以往单元的特性，同时增加了混凝土的三维强度准则测试。可以全面模拟混凝土的开裂以及其压碎、塑形，并就单元的几何形结构以及位置节点具有相同的参数属性，其本构关系可以为非线性[6]。例如，在除定义材料模型外，还可以根据混凝土的破坏准则，例如混凝土裂缝、剪力传递系数、单轴抗压强度等分析混凝土的压碎以及破坏。若混凝土出现破坏其有限元模型就会失效，无法得到其真实荷载。因此，需要全面考虑混凝土的压碎破坏并着重分析混凝土的抗压能力。采用多线性强化在混凝土初期应变开裂，通过系数修正材料。分析混凝土的荷载关系，可以有效模拟混凝土开裂扩大的情况，并及时采取修复方案。

3.布置两个锚栓脚节点的有限元分析

布置两个锚栓脚节点的有限元分析，可以得知外露式柱脚将柱脚底部与其底板焊接，底板预设在混凝土中，使用锚栓固定。此种结构在早期一直沿用至今天，具备极佳的使用优势。在传统使用中，脚注按照钢接以及铰接进行分类。但钢接无法完全的完成连接，不能满足其固性的连接条件[7]。因此，将其作为半刚性连接，更加合适在工程设计。在设计过程中，就中间两个锚栓对称的外露式柱脚节点当中的小节点，具备一定的抗弯刚度。因此，在本文的研究中，本文可以建立有限元模型，并分析其性能。例如，在模型建立中，考虑自身结构的影响以及钢材密度的变化，可以更好的分析出混凝土密度。采用三维实体单元SOLID45模拟钢材料，并分析其钢结构的系数以及其承载能力，设计抗拉强度，融合计算公式。在锚栓底板以及混凝土之间，能够进行全面固定，确保二者之间的接触以及其摩擦系数在建设过程中釉面以及建立几何模型精准合理。分析其物理模型，这一步被称之为单元离散。将模型划分为网格，离散后单元与单元之间利用单元节点进行相互衔接，并就整个单元节点的设计性、数据等进行重视，实现全面的计算精度及有限元结构。其已经不只是原来的结构物，而是具备全新的材料。在有限元分析中，得到的结果必然相似，且后续处理可以实现无限接近。例如，在固化过程中，可以自行控制其整个网格的粗细程度，并研究重点部位。例如，底板以及毛刷网格，细化其整个锚栓周围单元有无歧义，完成协调对称。在六面体单元中，其计算效率较高，较容易分析单元形状，很容易控制。在单元没有奇异的前提下，可以尽量减少单元的总数，以提升其计算精准度。

4.布置四个锚栓脚节点的有限元分析

布置四个锚栓脚节点，其有限元分析其在工程设计中非常常见，具有明显的抗弯刚度。在模型建立中，通过映射以及扫描方法，划分单元网格，其采用全新的实体单元。因此，其应力关系以及基础类型具有明显的特性。在计算结果以及分析中，可以求得整个弹性抗弯承载力，建立对比模型。经过集中分析后，以混凝土基础以及锚栓为核心，在底板下约束确保尺寸以及材料。通过全新的分析，得知在荷载力初期及受压力影响。受拉锚栓孔壁周围较为集中，因此其二者之间的底板应力应保持较低的状态。在腹板两侧的底板应力应始终较低，受压区混凝土上分底板的应力开始增加。且随着整个翼缘的增加，底板的应力继续提高，这将导致柱脚节点即将达到承载极限[8]。

结束语：

综上所述，钢结构在建筑中，发挥着不可替代的作用。钢结构不仅是整个建筑的基础承载结构，同时更是建筑质量的体现。钢结构一般可分为钢结构住宅、重型厂房、桥梁结构、城市公共建筑等。在钢结构中，其整体属于空间结构，且整个工业化结构体系具有极高的使用优势。例如，其柔韧性较好、施工速度较快、外形美观等优点，近年来已然被广泛采用。在钢结构建筑中，柱脚是连接的重要节点，在整个结构中起着重要作用，能够有效的将柱下端轴力弯矩以及剪力传递给基础，使二者能够有效结合。

参考文献

[1] 董海印， 王梅亮. 石油化工外露式钢接柱脚设计[J]. 当代化工， 2020（7）.

[2] 李旋， 郭耀杰， 吴东平，等. 加劲肋对齐平端板半刚性节点力学性能影响[J]. 建筑结构， 2019， v.49;No.498（06）：107-112.

[3] 王龙飞， 戴岳， 张大长. 钢管塔正负偏心K形相贯节点的极限承载力研究[J]. 建筑钢结构进展， 2019， 021（001）：89-94.

[4] 宋晓璐， 刘晓刚. 某钢框架栓-焊节点施工缺陷影响分析及处理[J]. 钢结构（中英文）， 2019（6）.

[5] 刘洪坤. 外露式钢柱脚底板厚度计算方法探讨[J]. 石油化工设计， 2020， 037（002）：18-22.

[6] 沈玲华， 王激扬， 沈建国，等. 贯穿式加劲肋对螺栓连接钢管节点轴压承载力影响的试验研究[J]. 工业建筑， 2019， v.49;No.555（04）：31-36.

[7] 赵根田， 路瑶， 曹芙波. PEC柱（弱轴）-型钢梁顶底角钢连接节点的滞回性能试验研究[J]. 建筑钢结构进展， 2019（6）.

[8] 陈氏凤， 王激扬， 沈建国，等. 无加劲肋螺栓连接X型钢管节点的单轴力学性能试验及有限元分析[J]. 工业建筑， 2019， 049（004）：32-36，80.

乔永昊（1993.3），男，汉族，河南周口人，硕士