柱腳是鋼結(jié)構(gòu)的一個(gè)重要組成部分,具有固定位置和傳力兩大作用,沈陽鋼結(jié)構(gòu)工程柱腳設(shè)計(jì)對整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全有重大影響,然而柱腳設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)往往被忽略,計(jì)算內(nèi)容較多、公式復(fù)雜、鋼結(jié)構(gòu)工程形式多樣,柱腳形式多樣。
對于高層鋼結(jié)構(gòu)工程而言,地下室框架柱一般均采用組合結(jié)構(gòu),如果按照《組合規(guī)》第 6.5條規(guī)定,基礎(chǔ)底板厚度較大,柱腳設(shè)計(jì)和構(gòu)造偏于嚴(yán)格,造成基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的極大浪費(fèi)和不合理。結(jié)合柱腳受力機(jī)理,可主要參考《高鋼規(guī)》的規(guī)定。
對于一些執(zhí)行規(guī)范較嚴(yán)格的地區(qū),設(shè)計(jì)人員對柱腳的設(shè)計(jì)也可采用性能化的設(shè)計(jì)方式,即采用大震下地震組合內(nèi)力對柱腳進(jìn)行設(shè)計(jì),大震下地震力組合值系數(shù)可取1.0,材料的強(qiáng)度采用標(biāo)準(zhǔn)值。
綜合以上各規(guī)范對鋼結(jié)構(gòu)柱腳設(shè)計(jì)的規(guī)定,對于不同類型鋼結(jié)構(gòu)工程可選用的柱腳見下表 。
設(shè)防烈度 |
類型 |
柱腳形式 |
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外露式 |
外包式 |
埋入式 |
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6度、7度 |
門式剛架輕型廠房 |
? |
? |
? |
單層(重型)鋼結(jié)構(gòu)廠房 |
○ |
? |
? |
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多層鋼結(jié)構(gòu)廠房 |
× |
? |
? |
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單層鋼結(jié)構(gòu)建筑 |
○ |
? |
? |
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多層鋼結(jié)構(gòu)建筑 |
× |
○ |
? |
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高層鋼結(jié)構(gòu)建筑 |
× |
○ |
? |
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鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu) |
× |
○ |
? |
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鋼管混凝土組合結(jié)構(gòu) |
× |
○ |
? |
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8度及以上 |
門式剛架輕型廠房 |
○ |
? |
? |
單層(重型)鋼結(jié)構(gòu)廠房 |
× |
? |
? |
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多層鋼結(jié)構(gòu)廠房 |
× |
? |
? |
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單層鋼結(jié)構(gòu)建筑 |
○ |
? |
? |
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多層鋼結(jié)構(gòu)建筑 |
× |
○ |
? |
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高層鋼結(jié)構(gòu)建筑 |
× |
○ |
? |
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鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu) |
× |
○ |
? |
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鋼管混凝土組合結(jié)構(gòu) |
× |
○ |
? |
(注:?:適宜采用 ○:可以采用,但需進(jìn)行性能化設(shè)計(jì) ×:不應(yīng)采用或可不采用)
新鋼標(biāo)對于柱腳的新規(guī)定
1. 新鋼標(biāo)明確規(guī)定,插入式柱腳可用于多層鋼結(jié)構(gòu)框架柱,正式認(rèn)可了插入式柱腳在民用建筑中的應(yīng)用。插入式柱腳之前主要出現(xiàn)在工業(yè)建筑的相關(guān)內(nèi)容。
2. 關(guān)于抗震性能化設(shè)計(jì)中對于柱腳的另外一些相關(guān)規(guī)定,詳《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB50017-2017)第17.2.12條。
3. 新鋼標(biāo)關(guān)于外包式柱腳參考了日本的相關(guān)規(guī)定,受力模式跟之前規(guī)范有更新,鋼柱彎矩在外包柱腳頂部鋼筋位置處最大,底板處約為零,彎矩通過鋼柱和混凝土之間的壓力傳遞。以往受力模式假定是,軸力由鋼柱底板傳遞,彎矩通過栓釘傳遞給混凝土短柱,受力模式的變化導(dǎo)致對栓釘?shù)脑O(shè)計(jì)要求有所不同。新鋼標(biāo)條文中不再寫栓釘?shù)囊?,只是在圖中表示栓釘為可選項(xiàng),與高鋼規(guī)表示“外包部分的鋼柱翼緣表面宜設(shè)置栓釘”相吻合,即栓釘為構(gòu)造措施。