
钢结构柱脚的分类可以从两个维度来理解:按受力特点分为铰接与刚接,按构造形式分为外露式、外包式、埋入式和插入式。
铰接柱脚
特点:仅传递轴力和剪力,不传递弯矩,释放转动自由度。
构造特征:锚栓布置在柱翼缘内侧,数量少(2~4个),直径≥20mm,主要起安装固定作用;底板厚度≥20mm。
适用范围:门式刚架轻型厂房、轴心受压柱、排架结构、对侧移控制要求不高的轻型结构。
刚接柱脚
特点:传递轴力、剪力和弯矩,约束转动自由度,显著提高结构整体刚度和抗侧移能力。
构造特征:锚栓布置在柱翼缘外侧,数量≥4个,直径≥24mm,需承受拉力;底板厚度≥30mm,常设加劲肋和抗剪键。
适用范围:多高层钢框架、大跨度结构、设有重型吊车的工业厂房、抗震设防要求高的建筑。
二、按构造形式分类
外露式柱脚
特点:钢柱底板通过锚栓固定于基础顶面,柱脚完全外露。构造简单、施工便捷、便于维护,但抗震性能相对较弱,需做防腐防火保护。
构造要点:
铰接:底板厚≥20mm,锚栓直径≥20mm
刚接:底板厚≥30mm,锚栓直径≥24mm,三级及以上抗震时锚栓截面积≥柱下端截面积的20%
水平剪力由底板与基础间摩擦力(μ=0.4)或抗剪键承担,锚栓不宜抗剪
适用范围:
6、7度抗震区的单层厂房、门式刚架、轻型钢结构
景观构筑物、广告牌、通信塔架等
8度及以上抗震区、高层民用建筑不应采用
外包式柱脚
特点:钢柱脚周围浇筑钢筋混凝土形成组合截面,钢与混凝土共同承担弯矩和剪力,刚度和抗震性能优越,具有天然防腐防火优势。
构造要点:
外包混凝土厚度:H形柱≥160mm,圆管/矩形柱≥180mm
外包高度:H形柱≥2倍截面高度,圆管/矩形柱≥2.5倍直径或长边
混凝土强度≥C30,顶部配置≥3道加密箍筋(Φ12@50mm)
钢柱翼缘表面宜设置栓钉(直径≥16mm,间距≤200mm)
适用范围:
有地下室的多高层民用建筑
8度及以上抗震区
重型工业厂房
埋入式柱脚
特点:钢柱直接埋入基础混凝土中,通过混凝土侧压力传递弯矩,抗震性能最好,是高层建筑的首选形式。
构造要点:
埋深:H形柱≥2倍截面高度,箱形/圆管柱≥2.5倍截面高度或直径
保护层厚度:C1(受弯方向)≥截面高度1/2且≥250mm;C2≥截面高度2/3且≥400mm
埋入部分顶部设水平加劲肋或隔板,边柱和角柱设U形钢筋加强
有拔力时宜设置栓钉
适用范围:
高层及超高层钢结构(优先采用)
大跨度结构
高烈度地震区
插入式柱脚
特点:钢柱插入混凝土杯口基础中,二次灌浆固定。构造简单、节约钢材、安全可靠,《钢结构设计标准》GB50017-2017已正式认可其用于多层民用建筑。
构造要点:
插入深度:实腹柱≥2倍截面高度,格构柱≥单肢截面高度2.5倍或柱总宽度0.5倍
杯口内表面应打毛清刷,空隙用高一强度等级的细混凝土振捣密实
柱底至杯口底距离≥50mm(有底板时可取150mm)
顶部设置水平加劲肋或横隔板
适用范围:
单层厂房刚接柱脚(杯口基础)
多层钢结构框架柱
格构式钢柱
核心选型原则:轻型低烈度选外露式,多层选插入式/外包式,高层高烈度选埋入式/外包式,外露式在8度以上及高层建筑中应严格限制使用。
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