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柱腳是鋼結構的一個重要組成部分,具有固定位置和傳力兩大作用,沈陽鋼結構工程柱腳設計對整個結構的安全有重大影響,然而柱腳設計關鍵點往往被忽略,計算內容較多、公式復雜、鋼結構工程形式多樣,柱腳形式多樣。
對于高層鋼結構工程而言,地下室框架柱一般均采用組合結構,如果按照《組合規(guī)》第 6.5條規(guī)定,基礎底板厚度較大,柱腳設計和構造偏于嚴格,造成基礎設計的極大浪費和不合理。結合柱腳受力機理,可主要參考《高鋼規(guī)》的規(guī)定。
對于一些執(zhí)行規(guī)范較嚴格的地區(qū),設計人員對柱腳的設計也可采用性能化的設計方式,即采用大震下地震組合內力對柱腳進行設計,大震下地震力組合值系數(shù)可取1.0,材料的強度采用標準值。
綜合以上各規(guī)范對鋼結構柱腳設計的規(guī)定,對于不同類型鋼結構工程可選用的柱腳見下表 。
設防烈度 |
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)鋼結構廠房 |
○ |
? |
? |
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多層鋼結構廠房 |
× |
? |
? |
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單層鋼結構建筑 |
○ |
? |
? |
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多層鋼結構建筑 |
× |
○ |
? |
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高層鋼結構建筑 |
× |
○ |
? |
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鋼與混凝土組合結構 |
× |
○ |
? |
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鋼管混凝土組合結構 |
× |
○ |
? |
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8度及以上 |
門式剛架輕型廠房 |
○ |
? |
? |
單層(重型)鋼結構廠房 |
× |
? |
? |
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多層鋼結構廠房 |
× |
? |
? |
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單層鋼結構建筑 |
○ |
? |
? |
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多層鋼結構建筑 |
× |
○ |
? |
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高層鋼結構建筑 |
× |
○ |
? |
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鋼與混凝土組合結構 |
× |
○ |
? |
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鋼管混凝土組合結構 |
× |
○ |
? |
(注:?:適宜采用 ○:可以采用,但需進行性能化設計 ×:不應采用或可不采用)
新鋼標對于柱腳的新規(guī)定
1. 新鋼標明確規(guī)定,插入式柱腳可用于多層鋼結構框架柱,正式認可了插入式柱腳在民用建筑中的應用。插入式柱腳之前主要出現(xiàn)在工業(yè)建筑的相關內容。
2. 關于抗震性能化設計中對于柱腳的另外一些相關規(guī)定,詳《鋼結構設計標準》(GB50017-2017)第17.2.12條。
3. 新鋼標關于外包式柱腳參考了日本的相關規(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,受力模式的變化導致對栓釘?shù)脑O計要求有所不同。新鋼標條文中不再寫栓釘?shù)囊螅皇窃趫D中表示栓釘為可選項,與高鋼規(guī)表示“外包部分的鋼柱翼緣表面宜設置栓釘”相吻合,即栓釘為構造措施。