钢结构工程裸露柱脚的常用做法及相关规定

01概述

柱脚是钢结构结构中的重要节点之一。 通过其连接功能，可以将柱与基础有效地连接在一起，保证下部结构能够承受各种外力，并在柱脚处转化为轴向力。 、弯矩和弯矩又传递到基础上。 钢结构使用的柱脚类型按位置分为外露式、外包式、预埋式和插入式四种； 按其受力情况可分为铰接柱脚和刚性连接柱脚两类。 其中，嵌入式、插入式或包裹式三种类型的柱脚在结构设计中一般假定为刚性连接柱脚，而外露式柱脚可根据需要设计为刚性连接柱脚或铰接式柱脚。 。 外露式柱脚具有安装灵活、施工方便、直观、维护方便等特点。 它们是钢结构中广泛使用的柱脚方法。 本文将简要介绍钢结构工程中外露柱脚的常用做法和标准、其相关要求以及检验鉴定工程的注意事项。

02外露钢结构柱脚常见案例

在现场勘察工作和日常生活中，我们经常会遇到形状各异的裸露柱基，如工业建筑厂房柱、结构支撑柱基，或者交通杆、路灯杆、移动信号塔、广告柱的外观标牌等土建设施的脚如表1照片所示。从外露钢结构柱脚外观照片可以看出，其共同特点是：表层部分有底板和地脚螺栓（螺钉），有的有支腿筋或鞋梁（支腿筋、隔断）。 据悉，相关钢结构设计导则根据刚性柱脚和铰接柱脚两种类型，对外露柱脚提供了相应的说明。

钢结构外露柱基外观照片

照片1：支架脚1

图2 支架底座

图3 多层厂房的柱子

图4 多层钢结构建筑柱基

图5：除尘器支架底座

图6：除尘器支架底座

图7 厂房的柱子

图8 双层轻钢厂房柱基

图9 除尘器支架底座

图 10：走廊支架的基础

图11：走廊支架基础

图12：走廊支架基础

图13 灯柱脚部

图14 灯柱脚部

图15 灯柱脚部

图16 交通杆脚部

图17 中国联通通讯塔桅杆脚

图18 中国联通通讯塔桅杆脚

图19 广告牌底座

图20 广告牌底座

03外露柱脚要求标准规范

关于裸露柱基础，在《钢结构设计标准》GB50017、《建筑抗震设计规范》GB50011、《高层民用建筑钢结构技术规范》JGJ99、《门式刚架重型房屋钢结构技术规范》 GB51022、《通信工程钢塔桅杆结构设计规范》YD/T5131、《钢结构设计导则》等移动标准规范都有相关规定。各个标准、规范的规定既有重叠，也有差异。主要内容摘录如下：

1、外露柱脚一般由全部或部分底板、地脚螺栓（螺钉）、剪力键、加劲肋、鞋梁（支腿肋、隔板）等构件组成；

柱背板的规格和长度应根据柱端剪力、轴心力、底板的支撑条件和底板下混凝土的反作用力以及柱脚结构确定要求;

柱脚估算主要包括底板、鞋梁、肋、隔墙、连接池、地脚螺栓、剪力键等构件的估算。

二、《抵抗条例》相关规定

▪柱脚应能可靠地传递柱体的承载力。 外露式柱脚只能用于6度、7度、高度不超过50m的建筑；

▪双层工业厂房采用裸露柱脚时，柱脚极限承载力不应大于柱截面塑性屈服承载力的1.2倍。

▪ 柱脚处的预埋件不宜用来承受柱底的水平弯矩。 柱底弯矩应由钢底板与基础的摩擦力（摩擦系数0.4）或设置剪力键确定（当柱脚与柱间支撑连接时，无论是否连接）估计有必要时钢结构腐蚀检测，必须设置弯曲键以可靠抵抗水平洪水影响）等动作；

▪当水灾严重时，建议采用其他柱基方法。

三、《钢标准》相关规定

▪在易生锈的环境中，应根据预计面积为预埋件预留适当的腐蚀量；

▪ 柱脚预埋件应固定可靠，柱脚预埋件应有足够的埋深。 当埋深有限或预埋件在混凝土中锚固宽度较长时，可设置锚板或锚梁。

▪预埋件可选用Q235或Q345钢材； 除估算要求外，预埋件的厚度和直径还必须满足相应的结构要求，并应采用双螺杆。

4、《高钢条例》规定，高层民用建筑钢柱应采用抗震等级为五级及以上的刚性连接柱基。 预埋件的截面积不应大于钢柱上端截面积的20%。

5、《门规》规定，柱基刚连接时，预埋件面积不应大于木柱截面积的0.15倍。

六、《钢标准》的规定

▪ 对于铰接式柱脚钢结构腐蚀检测，柱掌板长度不宜大于20mm，且不宜大于钢柱主梁长度。

▪预埋件通常只在安装过程中起到固定作用。 因此，预埋件的半径一般按照与钢柱板长度和底板宽度相协调的原则确定。 通常可以在20至42mm的范围内。 选择时，不应大于20mm；

▪对于刚性连接的柱脚，柱双脚板的长度不宜大于30mm，且不宜大于钢柱主梁的长度；

▪刚性柱脚处的预埋件除了固定安装过程外，还在柱脚剪力作用下承受拉力。 刚性柱脚处预埋件的半径和数量应经估算确定，半径不应大于24mm。

▪当地震等级为5级及以上时，预埋件的截面积不应大于钢柱上端截面积的20%。

7、外露柱背板下应设置50mm厚的二次浇筑层，压浇采用不高于C40的无收缩细石混凝土（应比柱体硬度等级高3级）。基础混凝土）。

当底板尺寸较大时，为保证二次灌注层饱和致密，应在底板上预先开90mm左右的排气孔。 数量一般为每平方米底板面积1-2个。

04 推论

外露柱脚不仅是实际测量鉴定工程中经常遇到的节点，也是钢结构工程中的重要节点。 它负责传递柱内部的轴力、剪力、弯矩内力。 因此，在结构识别工作中可以正确识别。 柱脚的当前状况是否与估计假设（刚性连接或铰接连接）一致是重要的任务之一。 在此基础上可以构建与现有结构相一致的结构估算模型，可以保证结构估算模型的合理性和计算结果的准确性。

相关文献强调，从热学角度考虑，通常的裸露柱脚更适合作为半刚性考虑。 因此，在实际工程中，大多数外露柱脚都设计为铰接式柱脚。 事实上，相关钢结构设计导则对刚性连接和铰接连接的典型方法都给出了说明。 然而，在实际工程中，无论遇到的柱脚外观多么相似，或者是一些令人苦恼的做法，在确定外露柱脚类型时，尤其是当刚性连接柱脚的要求高于铰接式柱脚时，不能简单地根据柱脚的形状来确定柱脚的类型。 需凭经验计算柱脚构件及连接承载力是否满足估算假设对应的标准规范要求。 还需测试分析是否满足与型号相匹配的相关结构要求； 据悉，考虑到柱脚预埋件抗剪要求等各种标准规定仍存在差异，测量鉴定人员在工程项目中应注意识别各领域的结构要求。 根据要求，对特定建筑物进行检查鉴定时，还必须遵守各自范围的相应规定。