第六节 钢柱脚

第8.6.1条

高层钢框架柱与基础的连接,一般采用刚性柱脚,轴心受压柱可设计成铰接柱脚。条文中没有对铰接柱脚作专门规定,设计时应使其底板有足够尺寸,防止基础混凝土在压力下早期破坏;应采用屈服强度较低的材料作锚栓,以保证柱脚转动时锚栓的变形能力。在高层建筑钢结构设置地下室以及在地下室中设置钢骨混凝土结构层的情况下,柱脚承受的地震力较小,且不易准确确定,故本条规定此时可按弹性阶段设计规定进行设计。

 

第8.6.2条

埋入式柱脚埋深是参考日本有关规定提出的。

 

第8.6.3条

埋入式柱脚的构造比较合理,易于安装就位,柱脚的嵌固性容易保证,当柱脚的埋入深度超过一定数值后,柱的全塑性弯矩可以传递给基础。根据日本的研究,在埋入式柱脚中,力的传递主要通过混凝土对钢柱翼缘的承压力所产生的抵抗矩承受的,柱钉传力机制在这种柱脚中作用不明显,但为了保证柱脚的整体性,仍应设置栓钉。

式 (8.6.3) 系参考日本秋山宏著《铁骨柱脚の耐震设计》( 东京:技报堂, 1985) 一书拟定的,为日本目前采用的计算公式。该式的推导如下:

根据力的平衡条件 ( 图 8.6.3&emdash;2) ,可得以下二式

 

  (8.6.3-1)

 

  (8.6.3-2)

 

消去x ,即可得式 (8.6.3) 。

 

第8.6.4条

为柱下端的剪力,计算时不考虑钢柱与混凝土间的粘结力和底板的抗弯能力,计算简图如图 8.6.4&emdash;3 所示。以上部反力合力处为支点,其距基础梁顶面的距离为 ,,下部反力合力为 ,根据   的条件,取距钢柱底部距离为的d/4,是偏于安全的,它大于柱脚的设计剪力V。根据日本的研究,此处混凝土的抗剪强度设计值宜取混凝土的抗拉强度设计值。保护层厚度也参考了日本规定。

 

第8.6.5条

为作用于钢柱埋入处顶部的弯矩,为作用于钢柱埋入处顶部的水平剪力,为作用于钢柱脚底部的弯矩。本条参考李和华主编《钢结构连接节点设计手册》 ( 北京:中国建筑工业出版社, 1992) 拟定。

 

第8.6.6条

外包式柱脚的轴力,通过钢柱底板传至基础,剪力和弯矩主要由外包混凝土承担,通过箍筋传给外包混凝土及其中的主筋,再传至基础。与埋入式柱脚不同,在外包式柱脚中,栓钉起重要的传力作用。

本条及上条的设计规定,主要参考日本秋山宏著《铁骨柱脚の耐震设计》,一书提出。

 

第8.6.7条

采用外露式柱脚时,柱脚刚性难以完全保证,若内力分析时视为刚性柱脚,应考虑反弯点下移引起的柱顶弯矩增大。当柱脚底板尺寸较大时,应采用靴梁式柱脚。