(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210714878.6 (22)申请日 2022.06.22 (71)申请人 海南大学 地址 570228 海南省海口市人民大道58号 (72)发明人 陈云　周必成　 (74)专利代理 机构 北京慕达星云知识产权代理 事务所 (特殊普通合伙) 11465 专利代理师 李云 (51)Int.Cl. E04C 3/32(2006.01) E04B 1/58(2006.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 一种自复位增强型柱脚结构设计方法 (57)摘要 本发明公开了一种自复位增强型柱脚结构 设计方法： S1、 确定钢柱的基本尺寸参数； S2、 确 定小震作用下柱底最不利的弯矩轴力组合； S3、 根据小震要求确定柱底各锚杆所需施加的预压 力； S4、 确定大震时层间位移角限值θ并由此求 出层间侧移限值Δ； S5、 计算得出柱顶与柱底的 转动刚度； S6、 根据力法或位移法求出柱底大震 时的转角位移限值； S7、 根据柱轴力、 锚杆预压 力、 碟簧变形产生力以及转角位移限值确定大震 下柱底容许弯矩； S8、 根据柱底转角位移限值求 出大震下各锚杆轴力； S9、 对转动点取矩求出柱 底达到转角位移限值时柱轴力， 并通过平衡条件 求出柱翼缘局部压力； S10、 进行强度验算、 稳定 性验算以及局部承压验算。 权利要求书2页 说明书8页 附图3页 CN 115012584 A 2022.09.06 CN 115012584 A 1.一种自复位增强型柱脚结构设计方法， 其特 征在于， 具体包括以下步骤： S1、 确定钢柱的基本尺寸 参数； S2、 确定小震作用下柱底最不利的弯矩轴力组合， 柱底剪力通过在基础预埋抗剪键来 实现抵抗， 抗剪 键仅约束柱脚水平侧移； S3、 根据小 震要求确定柱 底各锚杆 所需施加的预压力； S4、 确定大震时层间位移角限值θ 并由此求出层间侧移限值Δ； S5、 计算得 出柱顶与柱底的转动刚度； S6、 根据力法或位移法求出柱 底大震时的转角位移限值； S7、 根据柱轴力、 锚杆预压力、 碟簧变形产生力以及转角位移限值确定大震下柱底容许 弯矩； S8、 根据柱 底转角位移限值 求出大震下各锚杆轴力； S9、 对转动点取矩求出柱底达到转角位移限值时柱轴力， 并通过平衡条件求出柱翼缘 局部压力； S10、 进行强度验算、 稳定性验算以及局部承压验算。 2.根据权利要求1所述的一种自复位增强型柱脚 结构设计方法， 其特征在于， 在步骤S1 中， 钢柱的基本尺寸参数包括钢柱的截面尺寸及高度， 钢柱所使用钢 材基本参数包括截面 惯性矩I以及弹性模量E 。 3.根据权利要求2所述的一种自复位增强型柱脚 结构设计方法， 其特征在于， 在步骤S2 中， 采用最大弯矩Mx、 My与对应轴力N的组合、 最大轴力N与 对应弯矩Mx、 My的组合； 最小轴力N 与对应弯矩Mx、 My的6种组合方式， 经过步骤S3 ‑S10计算确定钢柱小震作用下最不利的柱底 弯矩M和柱轴力N。 4.根据权利要求3所述的一种自复位增强型柱脚 结构设计方法， 其特征在于， 在步骤S3 中， 已知小震作用下柱底弯矩为M， 要使得柱脚不发生抬升， 即预压力与轴力对柱边缘产生 的弯矩值需大于小 震作用下柱 底弯矩M， 即： N×0.5h+M0≥M； 其中： M0为预压力与轴力对柱边缘产生的弯矩值， h为柱截面高度， 因轴力已知， 故可求 出每根锚杆 预压力F0。 5.根据权利要求4所述的一种自复位增强型柱脚 结构设计方法， 其特征在于， 在步骤S4 中， 当转角可忽略时， tanx＝x， 故Δ /hc＝θ， hc为柱高度， 与 θ均为已知值， 故可求得Δ 。 6.根据权利要求5所述的一种自复位增强型柱脚 结构设计方法， 其特征在于， 在步骤S5 中， 通过计算得 出柱顶与柱底的转动刚度K1、 K2。 7.根据权利要求6所述的一种自复位增强型柱脚 结构设计方法， 其特征在于， 在步骤S6 中， 已知柱两端转动刚度为K1、 K2， 柱顶水平侧移Δ， 柱身线刚度i1， 列力法方程， 得出柱底弯 矩值X2， 进而得出柱底转角 θ2， 并通过位移法验算确定θ2。 8.根据权利要求7所述的一种自复位增强型柱脚 结构设计方法， 其特征在于， 在步骤S7 中， 根据大震作用时柱底转角 θ2分别求得柱底产生转角 θ2时预压力产生的弯矩Mp、 轴力产生 的弯矩Ma以及碟簧组变形增 加弯矩ΔM， 并将三 者相加得到大震作用下柱 底的容许弯 矩Md。 9.根据权利要求8所述的一种自复位增强型柱脚 结构设计方法， 其特征在于， 在步骤S8 中， 根据柱底转角位移求得碟簧轴向变形δy， 进而求出碟簧轴向变形产生的轴力， 与碟簧初权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115012584 A 2始施加的预压力相加得到各锚杆轴力Fy。 10.根据权利要求9所述的一种自复位增强型柱脚结构设计方法， 其特征在于， 在步骤 S9中， 对转动点取矩解出大震作用下转角位移达到θ2时柱身的轴向压力P， 进而通过平衡条 件求出柱 翼缘局部 压力Fc。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115012584 A 3