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在剛性固定柱腳中，我們可以分為三類，下面我們將詳細(xì)介紹和分析這三種類型：嵌入式柱腳、外包柱腳、插入式柱腳。
嵌入式柱底座
1. 基本概念
預(yù)埋柱腳是指將鋼柱底部直接預(yù)埋于混凝土基礎(chǔ)主梁、基礎(chǔ)梁或地下室外墻內(nèi)的剛性連接柱腳。 其特點(diǎn)是嵌入在相對(duì)于自身具有絕對(duì)剛度的基礎(chǔ)上，產(chǎn)生剛性固定的柱腳節(jié)點(diǎn)。 這種柱腳施工可靠，常被用作高層鋼結(jié)構(gòu)框架柱的柱腳。
2 預(yù)埋柱腳受力特性
(1)柱的軸壓N由鋼柱柱掌板直接傳遞至鋼筋混凝土基礎(chǔ)； 柱的軸向拉力通過(guò)柱掌板的懸垂部分傳遞給其下方混凝土的反向壓力。 基礎(chǔ)，或通過(guò)預(yù)埋件（錨定螺釘）直接連接到基礎(chǔ)。
(2) 柱剪力M的傳遞方式有兩種：
① 兩者均通過(guò)H型鋼柱主梁上的剪力錐頭焊釘傳遞至基礎(chǔ)。 該技術(shù)多用于實(shí)際工程設(shè)計(jì)中；
②依靠鋼筋混凝土對(duì)鋼柱主梁側(cè)向承載壓力形成的阻力傳遞到基礎(chǔ)。
(3)柱腳底部水平彎矩V由鋼柱主梁和基礎(chǔ)混凝土的側(cè)向承載壓力傳遞。
(4)在鋼柱主梁與基礎(chǔ)混凝土側(cè)壓撓度狀態(tài)下，設(shè)計(jì)中未考慮鋼柱主梁與混凝土摩擦形成的阻力。
(5)設(shè)計(jì)中未考慮鋼柱主梁與基礎(chǔ)混凝土的粘結(jié)作用。
(6)確定預(yù)埋鋼柱周圍對(duì)稱布置的豎向橫向鋼筋的面積時(shí)，不考慮鋼柱承受的撓度。
3、預(yù)埋柱腳的一般結(jié)構(gòu)要求及一些詳細(xì)設(shè)計(jì)概算
(1)預(yù)埋柱腳基礎(chǔ)中預(yù)埋鋼柱的深度通?？稍谙铝蟹秶鷥?nèi)使用(hc為鋼柱截面高度或內(nèi)徑)：
①輕鋼型材柱：H=(2.0~2.5)hc；
②圓管型鋼柱、箱型鋼柱：H=(2.5~3.0)hc。
(2)預(yù)埋柱腳應(yīng)在鋼柱預(yù)埋件底部設(shè)置水平支腿筋或水平擱板； 對(duì)于H形截面柱，水平支腿肋延伸長(zhǎng)度的寬厚比不應(yīng)小于9（235/fay），對(duì)于箱形截面柱，水平支腿肋延伸長(zhǎng)度的寬厚比不應(yīng)小于9（235/fay）。內(nèi)部橫向貨架不得少于30個(gè)（235/fay）。
（3）預(yù)埋柱腳鋼柱預(yù)埋處應(yīng)設(shè)置錐頭剪力拱圈，拱圈的數(shù)量和布置方式根據(jù)估算要求確定。 對(duì)于H型截面柱強(qiáng)軸左右兩側(cè)主梁、箱型截面柱兩軸線各邊、圓管截面柱兩軸線各邊（90 °扇形），拱圈數(shù)量不應(yīng)大于8Φ16，拱圈水平和垂直中心距不應(yīng)小于200mm，拱圈垂直中心距不應(yīng)大于6d，縱向?qū)挾炔灰舜笥?d，拱圈外表面至鋼柱主梁側(cè)面的距離不宜大于20mm； 拱圈的半徑不應(yīng)大于Φ16（通常為Φ19），拱圈的寬度應(yīng)為拱圈半徑的4~6倍。
(4)預(yù)埋柱基鋼柱背板的長(zhǎng)度和寬度應(yīng)根據(jù)柱軸力按下式估算確定埋入式柱腳規(guī)范，并應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)要求； N/(L×B)≤fc（N為柱軸力，fc為混凝土軸壓硬度設(shè)計(jì)值）； 通常，鋼柱背板的長(zhǎng)度不大于鋼柱和鋼板的長(zhǎng)度，且不大于20mm，并應(yīng)滿足下列公式的要求：t≥(6Mmax/ f)(Mmax為根據(jù)鋼柱背板與基礎(chǔ)的受壓撓度及鋼柱背板的支撐條件確定的柱背板最大撓度)。
(5)鋼柱背板需采用預(yù)埋件固定時(shí)，預(yù)埋件錨固深度不宜大于25d； 預(yù)埋件通常僅用于安裝和固定。
(6)鋼柱預(yù)埋件周邊混凝土內(nèi)宜布置豎向鋼筋，形成山墻。 山墻墻斷面可在鋼柱周長(zhǎng)上加300mm，其彎矩率不應(yīng)大于0.2%。 沿周邊豎向鋼筋的寬度不應(yīng)小于200mm，四個(gè)角鋼筋的半徑不應(yīng)大于Φ20，每邊中間的附加鋼筋不應(yīng)大于Φ16，翼緣一般采用Φ10@100，靠近基礎(chǔ)頂面應(yīng)增設(shè)3根Φ12@50鋼筋。 豎向鋼筋應(yīng)在柱掌下錨固，錨固時(shí)間不超過(guò)35d。
外包柱基
1. 基本概念
所謂外包柱腳是指將鋼柱底板放置在基礎(chǔ)面上，然后將鋼筋混凝土角柱從基礎(chǔ)上伸出，將鋼柱腳澆筑成一個(gè)整體。
2、外包柱腳的受力特性
(1)柱的軸壓N由鋼柱柱掌板直接傳遞至鋼筋混凝土基礎(chǔ)； 柱的軸向拉力通過(guò)柱掌板的懸伸部分和預(yù)埋件傳遞到基礎(chǔ)。
(2)柱的撓度通過(guò)鋼柱主梁的拱圈傳遞到有底腳的鋼筋混凝土角柱，再由鋼筋混凝土角柱傳遞到基礎(chǔ)。 為此，拱環(huán)在外包柱腳中起著重要的傳力作用。 同時(shí)，角柱彎矩由剪力大小決定，在估算角柱豎向橫向主筋配置時(shí)不考慮鋼柱所承受的內(nèi)力。
(3) 纏腳底部水平彎矩由纏腳混凝土和角柱翼緣共同承受。 拱環(huán)在力的傳遞中起著重要的作用。
3、外包柱腳的總體結(jié)構(gòu)要求及一些詳細(xì)設(shè)計(jì)的估算
(1)纏繞鋼柱腳的混凝土角柱高度通?？稍谙铝蟹秶鷥?nèi)采用(hc為鋼柱截面高度或內(nèi)徑)：
①輕鋼型材柱：H=(2.0~2.5)hc；
②圓管型鋼柱、箱型鋼柱：H=(2.5~3.0)hc。
(2)角柱底部，外包裹柱基鋼柱還應(yīng)設(shè)置水平支腿肋或橫架； 對(duì)于H形截面柱，水平支腿肋延伸長(zhǎng)度的寬厚比不應(yīng)小于9（235/fay），對(duì)于箱形截面柱，水平支腿肋延伸長(zhǎng)度的寬厚比不應(yīng)小于9（235/fay）。內(nèi)部橫向貨架不得少于30個(gè)（235/fay）。
（3）外包式柱基鋼柱的混凝土角柱內(nèi)應(yīng)設(shè)置錐頭剪力拱圈，拱圈的數(shù)量和布置方式根據(jù)估算要求確定。 對(duì)于H型截面柱強(qiáng)軸左右兩側(cè)主梁、箱型截面柱兩軸線各邊、圓管截面柱兩軸線各邊（90 °扇形），拱圈數(shù)量不應(yīng)大于8Φ16村名牌坊廠家，拱圈水平和垂直中心距不應(yīng)小于200mm，拱圈垂直中心距不應(yīng)大于6d，縱向?qū)挾炔灰舜笥?d，拱圈外表面至鋼柱主梁側(cè)面的距離不宜大于20mm； 拱圈的半徑不應(yīng)大于Φ16（通常為Φ19）埋入式柱腳規(guī)范，拱圈的寬度應(yīng)為拱圈半徑的4~6倍。
（4）圍護(hù)柱根部鋼柱背板的長(zhǎng)度和寬度應(yīng)根據(jù)柱軸力按下式估算確定，并應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)要求； N/(L×B)≤fc（N為柱軸力，fc為混凝土軸壓硬度設(shè)計(jì)值）； 通常，鋼柱背板的長(zhǎng)度不大于鋼柱和鋼板的長(zhǎng)度，且不大于20mm，并應(yīng)滿足下列公式的要求：t≥(6Mmax/f ）。
(5)固定在鋼柱背板上的預(yù)埋件通常僅用于安裝固定，預(yù)埋件錨固深度不宜大于25d。
（6）外包鋼柱腳主梁兩側(cè)混凝土保護(hù)層長(zhǎng)度不應(yīng)大于200mm。 角柱的截面可為鋼柱周長(zhǎng)加200mm。 寬度不宜小于200mm，四個(gè)角肋半徑不宜大于Φ20，每邊中間附加筋不宜大于Φ16，翼緣通常采用Φ10@100，3個(gè)Φ12 @50筋應(yīng)靠近基礎(chǔ)頂面增設(shè)，豎向鋼筋應(yīng)在柱掌下錨固，錨固時(shí)間不超過(guò)35d。
插入式柱腳
1. 基本概念
所謂插入式柱腳是指將鋼柱腳插入混凝土杯基礎(chǔ)中，并通過(guò)二次澆注的方式用微膨脹細(xì)石混凝土固定。 具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、節(jié)省鋼材、安全可靠、施工方便等優(yōu)點(diǎn)。 插入式柱腳通常只用于雙層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房，不適用于高層建筑鋼結(jié)構(gòu)。
2、插入式柱腳的受力特性
其受力特性與外包柱腳相同，只是施工順序不同。
3、插入式柱腳的一般結(jié)構(gòu)要求及一些詳細(xì)設(shè)計(jì)概算
除混凝土杯口結(jié)構(gòu)不同外，與外包柱底座基本相似。
4、高杯口基礎(chǔ)角柱結(jié)構(gòu)
高杯口基礎(chǔ)角柱橫向鋼筋除滿足估算要求外，還應(yīng)滿足下列施工要求。
(1)角柱四個(gè)角處的橫向鋼筋半徑不宜大于20mm，并延伸至基礎(chǔ)樓板鋼筋網(wǎng)。 大噸位起重機(jī)雙腿柱、角柱四個(gè)角處的水平鋼筋半徑不宜大于25mm。
(2)角柱長(zhǎng)邊上的橫向鋼筋，當(dāng)長(zhǎng)邊規(guī)格較大時(shí)，鋼筋半徑不宜大于12mm，寬度不宜小于200mm； 當(dāng)長(zhǎng)邊規(guī)格不大于時(shí)，鋼筋半徑不應(yīng)大于16mm，寬度不應(yīng)小于200mm，每隔1m左右延伸一個(gè)直鉤，制成150mm直鉤支撐基礎(chǔ)頂部的鋼筋網(wǎng)，其余鋼筋錨固于基礎(chǔ)底板頂面下方的la上。
(3)角柱短邊應(yīng)每隔200mm設(shè)置半徑不大于16mm的橫向鋼筋，每邊彎矩率不應(yīng)超過(guò)截面面積的0.05%角柱。
(4)角柱內(nèi)翼緣半徑不應(yīng)大于8mm，寬度不應(yīng)小于150mm； 抗震設(shè)防烈度為8度、9度時(shí)，翼緣半徑不宜大于8mm，寬度不宜小于100mm； 頂面加3個(gè)3Φ10@50加強(qiáng)箍。
(5)角柱頂部釬焊鋼筋網(wǎng)：當(dāng)角柱長(zhǎng)邊尺寸不小于時(shí)，鋼筋半徑不應(yīng)大于12mm； 當(dāng)規(guī)格小于或小于時(shí)，鋼筋半徑不應(yīng)大于16mm。
(6)對(duì)于H形截面鋼柱，插入深度通?？稍谥孛娓叨鹊?2.0～2.5)倍范圍內(nèi)使用。 實(shí)腹鋼柱插入式柱腳埋置深度不應(yīng)大于鋼柱截面高度的2倍； 同時(shí)應(yīng)符合規(guī)范要求。
(7)高杯口底座杯壁長(zhǎng)度t按規(guī)范取。
（8）高杯口鋼柱（含雙腿鋼柱）與基礎(chǔ)的連接應(yīng)滿足規(guī)范中插入深度的要求。 當(dāng)杯壁長(zhǎng)度滿足要求并滿足下列條件時(shí)，杯壁及角柱的彎矩可按結(jié)構(gòu)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)：
①起重機(jī)起重能力不小于75t、軌頂標(biāo)高大于或等于14m、基本風(fēng)壓大于0.5KPa、基礎(chǔ)角柱高度不小于5m的工業(yè)廠房；
②起重機(jī)起重量小于75t，基本風(fēng)壓小于0.5KPa。
(9)當(dāng)不滿足結(jié)構(gòu)彎矩條件要求時(shí)，鋼筋混凝土角柱應(yīng)按所需彎矩進(jìn)行估算，受力側(cè)縱向鋼筋的單邊彎矩率不應(yīng)大于0.2%，翼緣應(yīng)沿角柱全長(zhǎng)致密化。 @100，法蘭半徑不大于Φ8（7度以上抗震設(shè)防不大于Φ10）。
結(jié)尾
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