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