e u 对箱形柱壁板进行加强 埋入式柱脚的其他构造要求 e 6-主筋 钢柱截面的全塑性受弯承载力(N·mm) 外包式柱脚和埋入式柱脚中钢柱部分与基础的连接 ①设置栓钉 外包层顶部箍筋应加密且不应少于3道 ——外包式柱脚的极限受剪承载力(N) 当埋深较深时 但锚栓和混凝土的强度均取标准值 ) a 由受拉边的锚栓单独承受拉力 ——混凝土轴心抗拉强度设计值(N／mm v 1)截面宽厚比或径厚比较大的箱形柱和圆管柱 ——考虑轴力影响 并计算焊缝的抗剪强度 ——钢柱脚埋置深度(mm) 2 与以前的规定相比 l 若壁板或管壁局部变形 2 t 50010验算柱脚底板下混凝土的局部承压 ) 钢柱埋入式柱脚是将柱脚埋入混凝土基础内(图8.6.1-1c) ) u3 式中 )应根据现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 3 2 应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 钢柱柱脚包括外露式柱脚 f 圆管柱的埋置深度不应小于柱外径的3倍 α——连接系数 但是当柱尺寸较大时 8.6.1 当剪力大于底板下的摩擦力时 2 B 1 钢柱外露式柱脚应通过底板锚栓固定于混凝土基础上(图8.6.1-1a) s为箍筋的间距(mm) l 3-底板 2)隔板的厚度应按计算确定 内填混凝土或外侧设置栓钉等措施 斜线部分为外包式钢筋混凝土的有效面积 a 埋入式柱脚不宜采用冷成型箱形柱 ρ 箍筋的直径 ) 图8.6.4-3 ——基础混凝土的受压强度标准值(N／mm 与极限受弯承载力对应的剪力不应大于钢柱的全塑性抗剪承载力 图8.6.4-1 外包式柱脚和埋入式柱脚三类(图8.6.1-1) f 应设置抗剪键 外包混凝土的高度不应小于钢柱截面高度的2.5倍 图8.6.3-2 按本规程第8.1.5条的规定计算 2 ) 时 采用箱形柱和圆管柱时埋入式柱脚的构造应符合下列 3 可取柱脚所在层层高的2／3 B 承压面积为底板面积 ④抗震设计时 为配置在同一截面内箍筋的截面面积(mm 随后外包层受拉区混凝土出现裂缝 锚栓对传递内力起支配作用 50010的规定 ——在轴力与弯矩作用下按钢筋混凝土压弯构件截面设计方法计算的柱脚受弯承载力(kN·m) 埋入部分的柱表面宜设置栓钉 此要求不易满足 盖板与柱底板焊接 l——基础顶面到钢柱反弯点的距离(mm) ) l——基础顶面到钢柱反弯点的高度(mm) 可取柱脚所在层层高的2／3 柱脚轴向压力由钢柱底板直接传给基础 取V ——柱脚埋入部分承受的极限受弯承载力(N·mm) 2 sh 受压边的锚栓不参加工作 M ) 其轴力 式中 u 为了确保外包层的塑性变形能力 能传递内力 M——柱脚弯矩设计值(kN·m) 1-剪力 ——锚栓钢材的抗拉强度设计值(N／mm 而冷成型钢管柱角部因冷加工使钢材变脆 外包层内纵向受力钢筋在基础内的锚固长度(l 图8.6.1-1 v 是参考国外规定 pc 外包混凝土顶部箍筋处钢柱弯矩达到全塑性受弯承载力M 按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB ) ——钢柱脚埋置深度(mm) 按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 的计算方法计算 f 8.6.2 ) 1 u1 ——外包混凝土顶部箍筋到柱底板的距离(mm) 埋入式柱脚的极限受弯承载力不应小于钢柱全塑性抗弯承载力 埋入部分的顶部可不设隔板 sh aE f ) 按本规程第8.6.2条外露式钢柱脚M 外包式柱脚的设计应符合下列规定 取1.2％ h 4 50010的有关规定确定 且四角主筋的上 ——钢柱脚的极限受弯承载力(N·mm) 也可在箱形柱的埋入部分填充混凝土 抗弯连接钢柱底板形状和锚栓的配置 锚栓截面面积不宜小于钢柱下端截面积的20％ f——受拉钢筋抗拉强度设计值(N／mm 不得小于钢柱受弯方向截面高度的2／3 2 柱脚轴向压力由柱脚底板直接传给基础 当边(角)柱混凝土保护层厚度较小时 5 使角部应力最大 1 N ——钢筋的抗拉强度最小值(N／mm 其厚度应符合有效截面要求 四周应配置箍筋 yk 位于混凝土基础顶面以上(图8.6.1-1b) ) 1 埋入式柱脚的抗压和抗拔构造 M M 5-外包钢筋混凝土的弯矩 d) 外包层应达到柱截面的2.5倍以上 钢柱脚与基础的连接应采用抗弯连接 2 对H形截面柱应取等效宽度(mm) pc 2 摩擦系数取0.4 f 1-底板 8.6.3 t r ③如果箍筋太少 可取柱脚所在层层高的2／3 c 钢柱外包式柱脚由钢柱脚和外包混凝土组成 外隔板的外伸长度不应小于柱边长(或管径)的1／10 4 u ＞1.2％时 1 a 剪力的设计值取钢柱底部的相应设计值 避免基础冲切破坏 4 应按下式验算 钢 M——柱脚的弯矩设计值(N·mm) M M 2 ——箍筋的抗拉强度设计值(N／mm 已得到试验确认 按本规程第8.6.2条外露式钢柱脚M ——考虑轴力影响时钢柱截面的全塑性受弯承载力(N·mm) 纵向钢筋在屈服前会拔出 柱 抗震设计时 但对于抗拉 V——柱底截面的剪力设计值(N) 外包层高度增大 8.6.1 取N 3 2 下端也应设弯钩并确保锚固长度不小于25d ＝A C 且从柱脚底板到外包层顶部箍筋的距离与外包混凝土宽度之比不应小于1.0 3-柱的反弯点 应在埋入部分的顶部设置隔板 外包式柱脚的受力机制 50010中钢筋混凝土柱的要求 在基础顶面处钢柱可能出现塑性铰的边(角)柱的柱脚埋入混凝土基础部分的上 ——钢柱脚的受弯承载力(N·mm) 外包式柱脚的设计参考了日本的新规定 ——外包钢筋混凝土的抗弯承载力(N·mm)与M 8.6.3 yv 为了确保刚度和承载力 在混凝土基础顶部 使承载力降低 yvk 箍筋至少要满足通常钢筋混凝土柱的设计要求 M ②锚栓 据日本的研究 1-灌注孔 当ρ 8.6.4 在埋深较浅的柱脚中 各类柱脚均应进行受压 图8.6.4-2 yk 弯矩和剪力由外包层混凝土和钢柱脚共同承担 试验表明 ＝A 国内已有工程成功采用 v 1 之和 也可由锚栓抵抗全部剪力 6-钢柱的弯矩 其间距不应大于50mm 不应出现剪切裂缝 式中 受剪时 sh 进而使外包层受拉区粘结破坏 2 受剪承载力计算 外包式柱脚设计应注意的主要问题是 M u 钢 外露式柱脚的设计应符合下列规定 按外包层的有效面积计算(图8.6.3-1) 式中 高层民用建筑的钢柱应采用刚接柱脚 在受力机制上有较大修改 钢柱埋入部分的四角应设置竖向钢筋 的计算方法计算 f 当锚栓同时受拉 A 8.6 应采用内隔板 当采用外隔板时 为U形加强筋的强度标准值(N／mm 按本规程表8.1.3的规定采用 下部位均需布置U形钢筋加强 f 弯矩 按本规程第8.1.5条的规定计算 可能出现冲切破坏 承压面积为底板面积 锚固长度(l M 单根锚栓的承载力应按下式计算 8.6.4 应设置抗剪键 a——U形加强筋合力点到基础上表面或到柱底板下表面的距离(mm)(图8.6.4-3) 外包层就会出现斜裂缝 tk 锚栓承载力计算参考了高强度螺栓连接(承压型)同时受拉受剪的承载力计算规定 y a ρ 可按下列公式验算U形钢筋数量 1-基础 pc T 外包层和柱面间很容易出现粘结破坏 b 4 或在基础顶面附近设置内隔板或外隔板(图8.6.4-2c 外包层混凝土截面的受剪承载力应满足下式要求 ) t yk A ——U形加强筋的受拉承载力(N／mm A 外隔板 不得小于钢柱受弯方向截面高度的一半 ck 锚栓抗剪时的孔径不大于锚栓直径加5mm左右的要求 f 式中 下都应加弯钩 2 各类柱脚构造应分别符合下列规定 a aE M sh 在柱与柱脚连接处 50010的有关规定确定 除了通常的箍筋外 宜优先采用埋入式 u b 4-最上部箍筋 且不小于250mm 弯钩投影长度不应小于15d 箱形柱的埋置深度不应小于柱截面长边的2.5倍 抗弯机制由钢筋混凝土外包层中的受拉纵筋和外包层受压区混凝土受压形成对弯矩的抗力 埋入部分的顶部和底部尚应设置U形钢筋(图8.6.1-2b) 钢柱底部的剪力可由底板与混凝土之间的摩擦力传递 ——混凝土轴心抗拉强度标准值(N／mm a 2 1 加大埋深 应保证锚栓四周及底部的混凝土有足够厚度 纵向钢筋顶部一定要设弯钩 在基础顶面处柱可能出现塑性铰的柱脚应按埋入部分钢柱侧向应力分布(图8.6.4-1)验算在轴力和弯矩作用下基础混凝土的侧向抗弯极限承载力 其直径和间距应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 在外包混凝土顶部箍筋处 栓钉对于传递弯矩没有什么支配作用 外包层中应配置箍筋 的方法计算 ——考虑轴力时 ——单根锚栓截面面积(mm U形钢筋的开口应向内 50010验算柱脚底板下混凝土的局部承压 当混凝土填充至基础顶部以上1倍箱形截面高度时 式中 ——受拉钢筋合力点至混凝土受压区边缘的距离(mm) a 规定 ——考虑轴力时柱脚的极限受弯承载力(kN·m) 钢柱脚底板应设置锚栓与下部混凝土连接 ck 此时底板上的锚栓孔直径不应大于锚栓直径加5mm N 按本规程表8.1.3的规定采用 式中 锚栓应按混凝土基础要求设置保护层 pc f 为了防止出现承压裂缝 混凝土基础单独承受压力 埋入式柱脚管壁局部变形引起的应力集中 a 钢柱应设置水平加劲肋 但柱受拉时 外露式柱脚应用于各种柱脚中 应按下式验算 钢柱柱脚的底板均应布置锚栓按抗弯连接设计(图8.6.1-3) 在锚栓中几乎不引起内力 h c 7-作为外露式柱脚的弯矩 C 柱 e H形截面柱的埋置深度不应小于钢柱截面高度的2倍 甚至对栓钉设置未作明确规定(但栓钉对加强柱脚整体性作用是不可或缺的) l——钢柱底板到柱反弯点的距离(mm) 外包式柱脚可在有地下室的高层民用建筑中采用 7-箍筋 ⑤采用箱形柱或圆管柱时 e 为了防止局部变形 在埋入部分的上端 u )应根据现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB t ——考虑轴力时柱的全塑性受弯承载力(kN·m) 抗震设计时 ——柱脚连接的极限受弯承载力(N·mm) v M ——单根锚栓的受拉承载力(N) 板厚不小于钢管柱壁板厚度 ——水平箍筋的配箍率 根据过去的研究 锚栓和混凝土的强度均取设计值 M t 锚板厚度宜大于1.3倍锚栓直径 为U形加强筋的截面面积(mm s 2 ＝A 三级及以上抗震等级时 按比例放大的外包混凝土底部弯矩(N·mm) f 2-轴力 50010验算柱脚底板下混凝土的局部承压 s 都应按抗弯要求设计 由抗剪键承受全部剪力 v ) ——基础混凝土抗压强度标准值(N／mm 可对锚栓传力起积极作用 V 在轴力和弯矩作用下计算所需锚栓面积 2 对于有抗拔要求的埋入式柱脚 埋入式柱脚的设计应符合下列规定 M 1-U形加强筋(二根) 外伸部分的长度应不小于管径的1／10 a 埋入式柱脚混凝土的侧向应力分布 h 图4 然后外包层在平行于受弯方向出现斜拉裂缝 )之和 A 当箱形柱壁板宽厚比大于30时 2-基础顶面 u3 2)当柱脚受到由外向内作用的剪力时(图8.6.4-3b) 1 ——外包层混凝土的截面有效宽度(mm) 钢柱轴力由底板直接传至混凝土基础 在柱脚达到最大受弯承载力之前 ——单根锚栓承受的拉力设计值(N) 在边柱和角柱柱脚中 ——锚栓钢材的抗剪强度设计值(N／mm ——外包层混凝土中受拉侧的钢筋截面面积(mm 它的破坏过程首先是钢柱本身屈服 ) 它不再通过栓钉抗剪形成力偶传递弯矩 ) 时能形成塑性铰 2 由于栓钉受剪 按本规程第8.1.5条的规定计算 2 承压力会集中出现在局部 脚 当不能做到时 t 可取M ＝A ——与弯矩作用方向垂直的柱身尺寸(mm) 可在埋入部分设置栓钉(图8.6.4-2a) 柱脚的不同形式 柱脚的极限受弯承载力应按下列公式验算 也可在柱脚部分的钢管内灌注混凝土 应按下列公式验算 pc 1)当柱脚受到由内向外作用的剪力时(图8.6.4-3a) 2 柱可能出现塑性铰的柱脚极限受弯承载力应大于钢柱的全塑性抗弯承载力 柱脚的受弯承载力应按下式验算 ——箍筋的抗拉强度标准值(N／mm 8.6.2 受弯 V b 1 且锚栓垫片下应设置盖板 (图8.6.3-1b) l ／b 箍筋直径不应小于10mm ——与弯矩作用方向垂直的柱身宽度 V t sh 式中 其埋入部分应采取措施防止在混凝土侧压力下被压坏 钢柱埋入部分的侧边混凝土保护层厚度要求(图8.6.1-2a) a U形钢筋的锚固长度应从钢柱内侧算起 承压面积为底板面积 ——单根锚栓的受剪承载力(N) ——柱脚埋入部分由U形加强筋提供的侧向极限受弯承载力(N·mm) T 图8.6.3-1 2 f 图8.6.1-3 u2 提高底板和锚栓的刚度 柱顶密集配置三道箍筋十分重要 e f 可用下列方法之一补强 脚 抗震设计时 设截面为底板面积 锚栓底部应设锚板或弯钩 2-锚栓 柱壁板宽厚比和径厚比应符合现行国家标准《钢结构设计规范》GB 为此 8.6 ②若纵向钢筋的粘结力和锚固长度不够 4-无收缩砂浆 间距和配箍率应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 0 锚栓埋入长度不应小于其直径的25倍 t ——单根锚栓承受的剪力设计值(N) 外包部分的钢柱翼缘表面宜设置栓钉 常用方法是填充混凝土(图8.6.4-2b) 抗震设计时 极限受弯承载力时外包式柱脚的受力状态 α——连接系数 其间距不大于250mm 埋入式钢柱脚U形加强筋计算简图 5-抗剪键 因柱子的弯矩和剪力是靠混凝土的承压力传递的 2 f ①当外包层高度较低时 3 使剪力能从纵筋顺畅地传给钢筋混凝土 50017关于塑性设计规定 y 且不小于400mm 要求在外包层顶部钢柱达到M 抗震设计时 图8.6.1-2 pc 按本条第2款中计算M 柱可能出现塑性铰的柱脚极限受弯承载力应大于钢柱的全塑性受弯承载力(图8.6.3-2)