浅析钢结构柱脚形式_李祖婷.pdf

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1、第38卷第5期四川建筑科学研究2012年10月SichuanBuildingScience43浅析钢结构柱脚形式李祖婷，杨婷连，王宁(桂林理工大学建筑与土木工程学院，广西桂林541004)摘要:在建筑结构设计过程中，可根据结构形式、设计要求及工程中水文地质条件的不同，选择不同形式的柱脚。本文从钢结构柱脚的分类形式入手，对不同形式的柱脚进行了分析，分别从受力特点、构造方式等方面进行比较。最后结合选择柱脚形式时应考虑的各方面因素，给出了选择钢结构柱脚形式的建议。关键词:柱脚;埋入式;外露式;外包式;插入式中图分类号:TU3

2、91文献标识码:B文章编号:1008－1933(2012)05－043－040引言柱脚的作用是将柱的下端固定于基础，并将柱身的内力传给基础。柱脚按受力性能的不同可分为刚接和铰接。一般情况下，轴心受压柱多用铰接柱脚，只承受轴力和剪力，而偏心受压柱多用刚接柱脚，要承受轴力、剪力和弯矩。其中，刚接柱脚可采用埋入式、外包式、外露式，埋入式的整体装配式称图1埋入式柱脚构造为插入式;铰接柱脚可以外包式和外露式的形式实上方的混凝土基础，由混凝土的承压力(Npn)抵抗，现。按施工方式的不同，埋入式、外包式为现浇式;b或通过锚栓与混凝土

3、的粘结力直接传给基础(Nv)。外露式、插入式为装配式。本文将对埋入式、外露式轴力传递路径如图2所示。和外包式中的刚接作详细论述，其他部分仅作简单说明。1不同形式柱脚的比较1．1埋入式将钢柱底部相当于柱子截面高度两倍左右的长度埋入刚度较大的地下室墙或基础梁混凝土中，周围用钢筋混凝土加强。埋入式柱脚一般有两种形式，一种是先将钢柱组装固定，后浇钢筋混凝土基础梁;另一种是在浇筑钢筋混凝土基础梁时预留钢柱洞口，然后安装钢柱，再浇灌混凝土(图1)。图2埋入式轴力1．1．1受力分析1)轴力2)弯矩在柱子承受的总轴力中一部分由柱翼缘(

4、Nf)埋入式柱脚通过混凝土对钢柱的承压力传递弯承担，其余部分传给混凝土。由混凝土承担的轴力矩。现存在两种弯矩的传力机制:一种是将弯矩考按下述方式传递:柱的轴向压力，由柱脚底板传给其虑为等效轴力Nm，并作用于翼缘。柱子的轴心压力下混凝土，由混凝土对柱底板的承压力(Npn)抵抗;N由整个柱身截面承受，并认为Nm与N之和的1/3柱的轴向拉力，则是通过柱脚底板悬出部分传给其由整个截面传给底板，由底板承受，其余2/3由埋入段柱身表面栓钉与混凝土的粘结力传给混凝土基收稿日期:2011-05-10础;另一种认为全部弯矩由柱翼缘传给混

5、凝土，由混作者简介:李祖婷(1987－)，女，河北临西人，防灾减灾与工程防护凝土的承压力来传递荷载(图3)。这两种传力机制专业在读研究生。E－mail:littlelulu777@sina．com的区别在于，前者栓钉起到重要作用，弯矩是通过栓44四川建筑科学研究第38卷钉的抗剪传给混凝土的，此时栓钉的抗剪承载力验1．1．3特点算及其与混凝土的粘结力显得尤为重要，这种机制埋入式柱脚的构造比较合理，易于安装就位，柱适用于小偏压状态;后者认为弯矩由柱翼缘的承压脚的嵌固性容易保证。但施工难度偏大，工序多，对直接传给混凝土，此时

6、要进行混凝土的抗压强度验工期不利，而且用于钢柱定位的地脚螺栓也是不可算。虽然栓钉在这种传力机制下作用不明显，但为或缺的。了保证柱脚的整体性，仍应设置栓钉。这种机制适由于是将柱底部埋入刚度较大的基础梁中，因用于大偏压状态。此，埋入式柱脚的刚度能得到很好的保证。1．2插入式基础上留杯口，将柱插入，在钢柱与基础杯口之间通过浇筑细石混凝土固定钢柱，当柱在荷载组合下出现拉力时，可采用预埋锚栓或柱翼缘设置焊钉等方法(图4)。插入式为埋入式的整体装配式。图3埋入式弯矩图4插入式柱脚构造及受力对比弯矩的两种传力机制，将它们进行比较，比

7、传力方面，与埋入式中的大偏压类似，由混凝土较结果见表1。的承压力将荷载传递给基础。表1埋入式柱脚弯矩的两种传力机制构造方面:钢柱在基础杯口上方70～120mm传力承力栓钉机制传力路径部位的作用适用于高度处应设腹板加劲肋;钢柱翼缘与基础杯口侧面N+N柱截面→底板栓钉受剪重要的的距离为30～100mm;钢柱底板与基础杯口底面的一m{栓钉与混凝土粘结力混凝土栓钉与混传力小偏压翼缘→栓钉→栓钉受剪凝土粘结作用距离为30～70mm;钢柱插入杯口的深度不小于二翼缘混凝土的承压→混凝土仅起构大偏压1.

8、5h及l/20(h为柱截面高度，l为钢柱长度)。混凝土受压造作用特点:柱脚板件少，制作简单，焊接工作量小，且3)剪力焊接要求低，构造简单，便于安装和施工，解决了现柱脚水平剪力由翼缘与基础或基础梁的混凝土浇式柱脚施工难度大、工序多的弊病。但其可靠性不如现浇式。承压力来传递。混凝土对钢柱的压力通过位于柱脚1．3外露式上部的加劲肋和柱腹