钢结构节点连接之柱脚设计.pdf

1、内部文件 未经允许 禁止传阅 2021年4月授课人：侯学谦 中建二局第三建筑工程有限公司设计院内部文件 未经允许 禁止传阅主要内容规范对柱脚计算、构造的要求柱脚算例一不同的柱脚形式二三三一二三一二三二三内部文件 未经允许 禁止传阅一不同的柱脚形式内部文件 未经允许 禁止传阅 钢结构柱脚在工程中常采用的形式有埋入式柱脚、插入式柱脚、外包式柱脚及外露式柱脚，在计算中以嵌固连接或铰接连接模拟，柱脚的构造形式与计算模型是否符合，对结构造价，结构安全具有较大影响。内部文件 未经允许 禁止传阅 采用埋入式柱脚，在钢柱根部截面容易满足塑性铰的要求。当埋入深度达到钢柱截面高度2倍的深度，可认为其柱脚部位的恢复

2、力特性基本呈纺锤形。埋入式柱脚埋入式柱脚，需要计算钢柱底板下混凝土局部承压以及钢柱翼缘对基础混凝土产生的侧向压力。内部文件 未经允许 禁止传阅 插入式柱脚引用冶金 部门的有关规定。埋入式、插入式柱脚应确保钢柱的埋入深度和钢柱埋入部分的周边混凝土厚度。内部文件 未经允许 禁止传阅内部文件 未经允许 禁止传阅内部文件 未经允许 禁止传阅 外包式柱脚外包式柱脚的力学性能主要取决于外包钢筋混凝土的力学性能。所以，外包短柱的钢筋应加强，特别是顶部箍筋，并确保外包混凝土的厚度。内部文件 未经允许 禁止传阅 一般的外露式柱脚外露式柱脚，从力学的角度看，作为半刚性半刚性考虑更加合适。与钢柱根部截面的全截面屈服

3、承载力相比，柱脚在多数情况下由锚栓屈服所决定的塑性弯矩较小。内部文件 未经允许 禁止传阅 这种柱脚受弯时的力学性能，主要由锚栓的性能决定。如锚栓受拉屈服后能充分发挥塑性，则承受反复荷载作用时，外露式柱脚的恢复力特性呈典型的滑移型滞回特性。内部文件 未经允许 禁止传阅独立基础 但实际的柱脚，往往在锚栓截面未削弱部分屈曲前，螺纹部分就发生断裂断裂，难以有充分的塑性发展。并且当钢柱截面大到一定程度时，设计大于柱截面受弯承载力的外露式柱脚往往是困难的。内部文件 未经允许 禁止传阅独立基础 因此，当柱脚承受的地震作用大时，采用外露式不经济，也不合适。采用外露式柱脚时，与柱间支撑连接的柱脚，不论计算是否需

4、要，都必须设置剪力键，以可靠抵抗水平地震作用。建筑抗震设计规范内部文件 未经允许 禁止传阅 最简单的轴心受压柱脚是在柱端焊在一块底板上，并且用两个锚栓固定，如图所示，轴心受压柱脚轴心受压柱脚内部文件 未经允许 禁止传阅 上图所示的柱脚，适用于截面和荷载截面和荷载都不大的柱。这种柱脚构造简单，长期以来一直认为这种柱脚不能承受多少弯矩，应该看成是铰接支座。但是，有国外研究工作表明，这种柱脚实际上对柱下端有相当大的转动约束作用，他的性能更接近于更接近于嵌固嵌固。内部文件 未经允许 禁止传阅 认为接近于铰接的论点是，在弯矩作用下，底板的一侧将和基础分开，因此柱脚承受弯矩的能力很弱。实际是，由于柱压力N

5、的作用，在柱荷载达到临界值时，柱下端虽有一点弯矩，并不足以把底板和基础分开，底板和基础始终保持紧密接触。这样，简易柱脚就对柱有相当大的约束作用。内部文件 未经允许 禁止传阅当柱截面较大或荷载较大时，柱脚节点常做成以下形式，外露式柱脚做法内部文件 未经允许 禁止传阅工程概况 在实际工程中，以上几种柱脚既可用于铰接，也可用于嵌固。铰接柱脚原则上应能自由转动，从而不能承受弯矩。上述柱脚的构成，都能够负担一定的弯矩，并不是真正铰接。但是由于构造简单，还是常用于铰接柱脚。他们由于有很好的转动能力，作为铰接看待不会造成不安全的后果。陈绍蕃钢结构设计原理内部文件 未经允许 禁止传阅工程概况二不同的柱脚形式规

6、范对柱脚计算、构造的要求内部文件 未经允许 禁止传阅工程概况钢结构设计标准内部文件 未经允许 禁止传阅 外露式柱脚的承载力验算要求，极限极限承载力不宜小于柱截面塑性屈服承载力的1.2倍。建筑抗震规设计范规内部文件 未经允许 禁止传阅门式刚架轻型房屋结构技术规程高层民用建筑钢结构技术规程建筑抗震规设计范规内部文件 未经允许 禁止传阅关于钢柱采用外露式柱脚外露式柱脚，各规范规定比较如下，内部文件 未经允许 禁止传阅工程概况三不同的柱脚形式算例分析内部文件 未经允许 禁止传阅内部文件 未经允许 禁止传阅内部文件 未经允许 禁止传阅 构造方面构造方面，确定柱脚底板的尺寸，必须使基础混凝土压混凝土压力力不超过其承压设计强度承压设计强度。传统的计算方法认为，轴心受压柱底板和基础间的压力是均匀的，事实并非如此。哈工大哈工大对此做了大量研究工作，取得以下成就。当柱的两翼缘把压力集中传递到底板上时，底板下面的压力P按弹性地基梁算的分布图如图所示，内部文件 未经允许 禁止传阅可见，在梁翼缘板下比较集中。试验所得混凝土基础破坏形式呈现倒凌锥体。把锥形化为矩形，计算分布面积由靴梁板和肋板的每一侧取宽度c=nt