二、埋入式柱腳

1、基本概念

埋入式柱腳是指將鋼柱底端直接埋入混凝土基礎(chǔ)筏板、地基梁或地下室墻體內(nèi)的一種剛性連接的柱腳。其特點是埋入相對自身絕對剛性的基礎(chǔ)中而形成剛性固定柱腳節(jié)點。這種柱腳構(gòu)造可靠，常用于高層鋼結(jié)構(gòu)框架柱的柱腳。

2、埋入式柱腳的受力特點

（1）柱的軸向壓力N，由鋼柱的柱腳底板直接傳遞給鋼筋混凝土基礎(chǔ)；柱的軸向拉力，則是通過柱腳底板懸出部分將其上部混凝土的反向壓力傳遞給基礎(chǔ)，或經(jīng)由錨栓（底腳螺栓）直接傳給基礎(chǔ)。

（2）柱的彎矩M有2種傳遞方式：1）均由H形鋼柱翼緣上的抗剪圓柱頭焊釘傳遞給基礎(chǔ)，在實際工程設(shè)計中大多采用該方法；2）依靠鋼筋混凝土對鋼柱翼緣的側(cè)向承壓力所產(chǎn)生的抵抗拒來傳遞給基礎(chǔ)。

（3）柱腳頂部的水平剪力V由鋼柱翼緣與基礎(chǔ)混凝土側(cè)向承壓力來傳遞。

（4）鋼柱翼緣與基礎(chǔ)混凝土在側(cè)向承壓應(yīng)力狀態(tài)下，由于鋼柱翼緣與混凝土摩擦而產(chǎn)生的抵抗力，設(shè)計時不考慮。

（5）鋼柱翼緣與基礎(chǔ)混凝土之間的粘結(jié)作用設(shè)計時不考慮。

（6）在確定埋入鋼柱周邊對稱配置的垂直縱向鋼筋面積時，不考慮由鋼柱承擔(dān)的彎矩。

3、埋入式柱腳一般構(gòu)造要求及部分細部設(shè)計計算

（1）埋入式柱腳的鋼柱埋入基礎(chǔ)的深度一般可以在以下范圍內(nèi)采用（hc為鋼柱截面的高度或管徑）：1）輕型工字鋼截面柱：H=（2.0~2.5）hc；2）圓管形截面柱和箱形截面鋼柱：H=（2.5~3.0）hc。

（2）埋入式柱腳，在鋼柱埋入部分的頂部，應(yīng)設(shè)置水平加勁肋或橫隔板；對H形截面柱，其水平加勁肋外伸寬度的寬厚比應(yīng)不大于9（235/fay）?，對于箱型截面柱，其內(nèi)部橫隔板的寬厚比應(yīng)不大于30（235/fay）?。

（3）埋入式柱腳在鋼柱的埋入部分，應(yīng)設(shè)置圓柱頭抗剪栓釘，栓釘?shù)臄?shù)量和布置，應(yīng)按計算要求確定。H形截面柱強軸左右兩側(cè)的翼緣、箱形截面柱兩軸的每側(cè)、圓管形截面柱兩軸的每側(cè)（90°扇面），其栓釘數(shù)目不宜小于8Φ16，栓釘水平和豎向中心距均不應(yīng)大于200mm，栓釘豎向中心距不宜小于6d，橫向間距不宜小于4d，栓釘外表面至鋼柱翼緣側(cè)邊的距離不應(yīng)小于20mm；栓釘?shù)闹睆讲粦?yīng)小于Φ16（常用Φ19），栓釘長度宜取4~6倍栓釘直徑。

（4）埋入式柱腳鋼柱腳底板的長和寬，按柱的軸力根據(jù)下式計算確定，同時應(yīng)滿足構(gòu)造要求；N /(L×B) ≦ fc (N為柱軸力，fc為混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值)；一般鋼柱腳底板的厚度不小于鋼柱較厚板件厚度，且不小于20mm，同時應(yīng)符合下式要求：t≥(6Mmax/f)?（Mmax為根據(jù)鋼柱腳底板與基礎(chǔ)間的壓應(yīng)力和鋼柱腳底板的支承條件所確定的柱腳底板的最大彎矩）。

（5）鋼柱腳底板當(dāng)需要錨栓固定時，錨栓的錨固深度應(yīng)不小于25d；錨栓一般僅作安裝固定之用。

（6）鋼柱腳埋入部分的外圍混凝土內(nèi)應(yīng)配置豎向鋼筋以形成暗柱，暗柱截面可為鋼柱邊長加300mm，其配筋率應(yīng)不小于0.2%，豎向鋼筋沿周邊的間距應(yīng)不大于200mm，四根角筋的直徑應(yīng)不小于Φ20，每邊中間的附加鋼筋應(yīng)不小于Φ16，箍筋一般取Φ10@100，靠近基礎(chǔ)頂面應(yīng)增設(shè)3道Φ12@50加強箍筋，豎向鋼筋應(yīng)錨入柱腳底板下不少于35d。

三、外包式柱腳

1、基本概念

所謂外包式柱腳是指將鋼柱底板放置基礎(chǔ)面上，再由基礎(chǔ)伸出鋼筋混凝土短柱將鋼柱柱腳澆筑包裹住成為一個整體。

2、外包式柱腳的受力特點

（1）柱的軸向壓力N，由鋼柱的柱腳底板直接傳遞給鋼筋混凝土基礎(chǔ)；柱的軸向拉力，則是通過柱腳底板懸出部分和錨栓傳給基礎(chǔ)。

（2）柱的彎矩由鋼柱翼緣的栓釘傳遞給包腳鋼筋混凝土短柱，并由鋼筋混凝土短柱傳遞至基礎(chǔ)。因此，在外包式柱腳中栓釘起著重要的傳力作用。同時，短柱配筋由彎矩的大小決定，但是在計算短柱垂直縱向主筋的配置時，不考慮鋼柱承擔(dān)的內(nèi)力。

（3）包腳處頂部的水平剪力由包腳混凝土和短柱箍筋共同承擔(dān)。栓釘起著重要的傳力作用。

3、外包式柱腳一般構(gòu)造要求及部分細部設(shè)計計算

（1）鋼柱柱腳外包混凝土短柱的高度一般可以在以下范圍內(nèi)采用（hc為鋼柱截面的高度或管徑）：1）輕型工字鋼截面柱：H=（2.0~2.5）hc；2）圓管形截面柱和箱形截面鋼柱：H=（2.5~3.0）hc。

（2）外包式柱腳鋼柱在短柱的頂部，同樣應(yīng)設(shè)置水平加勁肋或橫隔板；對H形截面柱，其水平加勁肋外伸寬度的寬厚比應(yīng)不大于9（235/fay）?，對于箱型截面柱，其內(nèi)部橫隔板的寬厚比應(yīng)不大于30（235/fay）?。

（3）外包式柱腳鋼柱在混凝土短柱部分，應(yīng)設(shè)置圓柱頭抗剪栓釘，栓釘?shù)臄?shù)量和布置，應(yīng)按計算要求確定。H形截面柱強軸左右兩側(cè)的翼緣、箱形截面柱兩軸的每側(cè)、圓管形截面柱兩軸的每側(cè)（90°扇面），其栓釘數(shù)目不宜小于8Φ16，栓釘水平和豎向中心距均不應(yīng)大于200mm，栓釘豎向中心距不宜小于6d，橫向間距不宜小于4d，栓釘外表面至鋼柱翼緣側(cè)邊的距離不應(yīng)小于20mm；栓釘?shù)闹睆讲粦?yīng)小于Φ16（常用Φ19），栓釘長度宜取4~6倍栓釘直徑。

（4）外包式柱腳鋼柱腳底板的長和寬，按柱的軸力根據(jù)下式計算確定，同時應(yīng)滿足構(gòu)造要求；N /（ L×B） ≦ fc (N為柱軸力，fc為混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值)；一般鋼柱腳底板的厚度不小于鋼柱較厚板件厚度，且不小于20mm，同時應(yīng)符合下式要求：t≥（6Mmax/f）?。

（5）鋼柱腳底板固定錨栓一般僅作安裝固定之用，錨栓的錨固深度應(yīng)不小于25d。

（6）外包式鋼柱腳翼緣外側(cè)混凝土保護層的厚度不應(yīng)小于200mm，短柱的截面可為鋼柱邊長加200mm，其配筋率應(yīng)不小于0.2%，豎向鋼筋沿周邊的間距應(yīng)不大于200mm，4根角筋的直徑應(yīng)不小于Φ20，每邊中間的附加鋼筋應(yīng)不小于Φ16，箍筋一般取Φ10@100，靠近基礎(chǔ)頂面應(yīng)增設(shè)3道Φ12@50加強箍筋，豎向鋼筋應(yīng)錨入柱腳底板下不少于35d。

四、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口基礎(chǔ)內(nèi)，采用二次澆筑微膨脹細石混凝土固定，其具有構(gòu)造簡單，節(jié)約鋼材，安全可靠，施工方便等優(yōu)點。插入式柱腳一般僅用于單層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房，不適合高層建筑鋼結(jié)構(gòu)。

2、插入式柱腳的受力特點

其受力特點同外包式柱腳，僅是施工順序有別。

3、插入式柱腳一般構(gòu)造要求及部分細部設(shè)計計算

除其混凝土杯口構(gòu)造有別外，其他基本和外包式柱腳相似。

4、高杯口基礎(chǔ)短柱構(gòu)造

高杯口基礎(chǔ)短柱的縱向鋼筋,除滿足計算要求外，還應(yīng)滿足下列構(gòu)造要求。

（1）短柱四角縱向鋼筋的直徑不宜小于20mm，并延伸至基礎(chǔ)底板的鋼筋網(wǎng)上。大噸位起重機的雙肢柱短柱四角縱向鋼筋的直徑不宜小于25mm。

（2）短柱長邊的縱向鋼筋，當(dāng)長邊尺寸小于1000mm時，其鋼筋直徑不應(yīng)小于12mm，間矩不應(yīng)大于200mm，當(dāng)長邊尺寸不小于1000mm時，其鋼筋直徑不應(yīng)小于16mm，間距不應(yīng)大于200mm，且每隔1m左右伸下1根并作150mm的直鉤支承在基礎(chǔ)底部的鋼筋網(wǎng)上，其余鋼筋錨固至基礎(chǔ)底板頂面下la處。

（3）短柱短邊每隔200mm應(yīng)配置直徑不小于16mm的縱向鋼筋，且每邊的配筋率不少于0.05%短柱的截面面積。

（4）短柱中的箍筋直徑不應(yīng)小于8mm，間距不應(yīng)大于150mm；當(dāng)抗震設(shè)防烈度為8度和9度時，箍筋直徑不應(yīng)小于8mm，間距不應(yīng)大于100mm；在靠近短柱頂面處應(yīng)增設(shè)3道加強箍3Φ10@50。

（5）短柱頂面焊接鋼筋網(wǎng)：當(dāng)短柱長邊尺寸不大于1000mm時，其鋼筋直徑不應(yīng)小于12mm；當(dāng)短柱長邊尺寸大于1000mm、小于1500mm時，其鋼筋直徑不應(yīng)小于14mm；當(dāng)短柱長邊尺寸大于1500mm、小于2000mm時，其鋼筋直徑不應(yīng)小于16mm。

（6）對H形截面鋼柱，其插入深度一般可在（2.0~2.5）倍柱截面高范圍內(nèi)采用。實腹式鋼柱采用插入式柱腳的埋入深度，不得小于鋼柱截面高度的2倍；同時應(yīng)滿足規(guī)范要求。

（7）高杯口基礎(chǔ)的杯壁厚度t按規(guī)范取值。

（8）鋼柱(包括雙肢鋼柱)與高杯口基礎(chǔ)的連接，應(yīng)符合規(guī)范中插入深度的規(guī)定。杯壁厚度符合規(guī)定且符合下列條件時,杯壁和短柱配筋，可按構(gòu)造要求進行設(shè)計：1）起重機起重量不大于75t,軌頂標(biāo)高小于或等于14m，基本風(fēng)壓小于0.5KPa的工業(yè)廠房，且基礎(chǔ)短柱的高度不大于5m；2）起重機起重量大于75t，基本風(fēng)壓大于0.5KPa。

（9）當(dāng)不符合構(gòu)造配筋條件的要求時，鋼筋混凝土短柱應(yīng)按計算要求配筋，其受力側(cè)縱筋單邊配筋率應(yīng)不小于0.2%，箍筋應(yīng)沿短柱全長加密為@100，箍筋直徑不小于Φ8（7度以上抗震設(shè)防不小于Φ10）。