钢结构柱脚节点

一、柱脚分类1.1

多高层结构框架柱的柱脚可采用埋入式柱脚、插入式柱脚及外包式柱脚，多层结构框架柱尚可采用外露式柱脚，单层厂房刚接柱脚可采用插入式柱脚、外露式柱脚，单层厂房采用铰接柱脚宜采用外露式铰接柱脚。二、外露式柱脚2.1外露式柱脚分为外露式刚接柱脚、外露式铰接柱脚。铰接柱脚的锚栓作为安装过程的固定及抗拔之用，刚接柱脚的锚栓在弯矩作用下承受拉力，同时也作为安装过程的固定之用，其直径应根据计算确定，一般取直径不小于20mm。锚栓宜采用Q355、Q390钢材制作，也可用Q235钢材制作．安装时应采用刚强的固定架定位，三级及以上抗震等级时，锚栓截面面积不宜小于钢柱下端截面积的20%。柱脚底板上的锚栓孔径根据不同的锚栓直径采取不同的孔径，锚栓螺母下的垫板孔径取锚栓直径加2mm，垫板厚度一般为0.4d-0.5d(d为锚栓直径)。2.2外露式柱脚锚栓不宜用以承受柱脚底部的水平反力，此水平反力由底板与混凝土基础间的摩擦力（摩擦系数可取0.4）或设置抗剪键承受。柱脚底板尺寸和厚度应根据柱端弯矩、轴心力、底板的支承条件和底板下混凝土的反力以及柱脚构造确定。外露式柱脚的锚栓应考虑使用环境由计算确定。柱脚锚栓应有足够的埋置深度，锚固长度la≥25d，切下单做弯钩或锚板，当埋置深度受限或锚栓在混凝土中的锚固较长时，则可设置锚板或锚梁。2.3柱底端宜磨平顶紧，柱翼缘与底板可采用半熔透坡口对接焊缝连接。加劲肋与底板问宜采用双面角焊缝连，垫板与柱脚底板采用不小于10mm的角焊缝围焊、现场焊。底板与基础的之间的间隙（二次灌浆层）（铰接柱脚不宜大于50mm，刚接柱脚不宜大于100mm），采用比基础高一等级的无收缩混凝土浇筑密实。三、外包式柱脚3.1外包式柱脚由钢柱脚和外包混凝土组成，位于混凝土基础顶面以上，柱脚底板用锚栓与基础相连，钢柱用混凝土包起来形成的刚接柱脚。3.2钢柱脚中柱脚锚栓的布置采用铰接柱脚的布置，柱脚底板尺寸和厚度应按结构安装阶段荷载作用下轴心力、底板的支承条件计算确定，其厚度不宜小于16mm；柱脚锚栓应按构造要求设置，直径不宜小于16mm，锚固长度不宜小于其直径的20倍。3.3外包式柱脚底板应位于基础梁或筏板的混凝土保护层内；外包混凝土厚度，对H形截面柱不宜小于160mm，对矩形管或圆管柱不宜小于180mm，同时不宜小于钢柱截面高度的30%；混凝土强度等级不宜低于C30；柱脚混凝土外包高度，H形截面柱不宜小于柱截面高度的2倍，矩形管柱或圆管柱宜为矩形管截面长边尺寸或圆管直径的2.5倍。3.4钢柱在外包混凝土内设置栓钉，栓钉直径≥16mm（一般多采用φ19），钢柱在外包混凝土的顶部箍筋处应设置水平加劲肋或横隔板，厚度根据计算设置；当框架柱为圆管或矩形管时管内浇灌混凝土，强度等级不应小于基础混凝土。浇灌高度应高于外包混凝土，且不宜小于圆管直径或矩形管的长边。四、埋入式柱脚4.1埋入式柱脚是将柱脚埋入混凝士基础内的刚接柱脚，H形截面柱的埋置深度不应小于钢柱截面高度的2倍，箱形柱的埋置深度不应小于柱截面长边的2.5倍，圆管柱的埋置深度不应小于柱外径的3倍。4.2柱翼缘或管柱外边缘混凝土保护层厚度、边列柱的翼缘或管柱外边缘至基础梁端部的距离不应小于400mm，中间柱翼缘或管柱外边缘至基础梁梁边相交线的距离不应小于250mm；基础梁梁边相交线的夹角应做成钝角，其坡度不应大于1:4的斜角。在混凝土基础顶部，钢柱应设置水平加劲肋。当箱形柱壁板宽厚比大于30时，应在埋入部分的顶部设置隔板；也可在箱形柱的埋入部分填充混凝土，当混凝土填充至基础顶部以上1倍箱形截面高度时，埋入部分的顶部可不设隔板。圆管柱和矩形管柱应在管内浇灌混凝土，强度等级不应小于基础混凝土。4.3柱脚锚栓的布置采用铰接柱脚的锚栓布置，锚栓埋入长度不应小于其直径的25倍，锚栓底部应设锚板或弯钩，锚板厚度宜大于1.3倍锚栓直径。钢柱埋入部分可不设栓钉，对于有拔力的柱可设栓钉，栓钉直径为19mm或22mm，竖向间距不小于6d，横向间距不小于4d，边距为50mm。拨力由锚钉和钢柱表面与混凝土的粘结力承担。五、插入式柱脚5.1插入式柱脚是指柱脚直接插入已浇灌好的杯口内，经校准后用细石混凝土浇灌至基础顶面。柱脚的作用是将柱下端的内力(轴力、弯矩、剪力)通过二次浇灌的细石混凝土传递给基础，使上部结构与基础牢固地连接在一起，承受上部结构各种最不利组合内力或作用。插入式柱脚作用力的传递机理与埋入式柱脚基本相同，柱脚下部的弯矩和剪力，主要是通过一次浇灌层细石混凝土对钢柱翼缘的侧向压力所产生的弯矩来平衡。轴向力由二次浇灌层的黏剪力和柱底板反力承受。5.2钢柱插入杯口的最小深度：实腹柱的最小插入深度不小于1.5截面高度（长边尺寸）；格构柱的最小插入深度不小于0.5倍格构柱的两肢垂直于虚轴方向最外边的距离和1.5倍沿虚轴方向的柱肢宽度，双肢格构柱柱脚插入混凝土基础杯口的最小深度不宜小于500mm，亦不宜小于吊装时柱长度的1/20。格构柱插入式柱脚，为保证受拉肢杯口壁在撬力的作用下不产生破坏，充分发挥受拉肢的抗拔作用，H形实腹柱、矩形和圆形管柱基础设单杯口。双肢格构柱基础一般设双杯口，杯口壁的宽高比t1/hs应不小于0.75，hs可取两柱肢间距离的(1/3~2/3)a。杯口内表面在拆模时应立即进行打毛、清刷干净，并施工好杯口底面的水泥砂浆垫层，待钢柱安装调整固定后，杯口与钢柱之间的空隙用细混凝土(一般应比基础混凝土强度等级高一级)振捣浇灌密实并加强养护。5.3H形钢实腹柱宜设柱底板，钢管柱应设柱底板，柱底板应设排气孔或浇筑孔；实腹柱柱底至基础杯口底的距离不应小于50mm