土木吧丨外露式柱脚能用在哪些地方？

lylla 2019-02-19

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本文整理自中冶京诚工程技术有限公司建筑设计院总工程师、《钢结构设计标准》副主编余海群的ppt《设计、规范和计算——从外露式柱脚的设计谈起》，感谢余总授权发布。

外露式柱脚的疑问

涉及外露式柱脚的主要规范

《钢结构设计标准 GB 50017-2017》

12.7.1 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，铰接柱脚宜采用外露式柱脚。

17.2.9 4 柱脚与基础的连接极限承载力应按下式验算：

M^'_u,base――柱脚的极限受弯承载力；

M_pc――考虑轴力影响时柱的塑性受弯承载力；

η_j――连接系数，可按表17.2.9采用，当梁腹板采用改进型过焊孔时，梁柱刚性连接的连接系数可乘以不小于0.9的折减系数。

表17.2.9 连接系数

17.2.12 当同层同一竖向平面内有两个支撑斜杆汇交于一个柱子时，该节点的极限承载力不宜小于左右支撑屈服和屈曲产生的不平衡力的η_j倍。柱脚的承载力验算应符合下列规定：

1 支撑系统的立柱柱脚的极限承载力，不宜小于与其相连斜撑的1.2倍屈服拉力产生的剪力和组合拉力；

2 柱脚进行受剪承载力验算时，其性能系数不宜小于1.0。

3 对于框架结构或框架承担总水平地震剪力50％以上的双重抗侧力结构中框架部分的框架柱柱脚，采用外露式柱脚时，锚栓宜符合下列规定：

1) 实腹柱刚接柱脚，按锚栓毛截面屈服计算的受弯承载力不宜小于钢柱全截面塑性受弯承载力的50％。

2) 格构柱分离式柱脚，受拉肢的锚栓毛截面受拉承载力标准值不宜小于钢柱分肢受拉承载力标准值的50％。

3) 实腹柱铰接柱脚，锚栓毛截面受拉承载力标准值不宜小于钢柱最薄弱截面受拉承载力标准值的50％。

门式刚架轻型房屋钢结构技术规范 GB 51022-2015

5.1.4 门式刚架的柱脚宜按铰接支承设计。当用于工业厂房且有5t以上桥式吊车时，可将柱脚设计成刚接。

3.4.3 当地震作用组合的效应控制结构设计时，门式刚架轻型房屋钢结构的抗震构造措施应符合下列规定：
3 当柱脚刚接时，锚栓的面积不应小于柱子截面面积的0.15倍；

《建筑抗震设计规范[2016年修订版] GB 50011-2010》

9.2.16 柱脚应能可靠传递柱身承载力，宜采用埋入式、插入式或外包式柱脚，6、7度时也可采用外露式柱脚。柱脚设计应符合下列要求：
4 当采用外露式柱脚时，柱脚极限承载力不宜小于柱截面塑性屈服承载力的1.2倍。柱脚锚栓不宜用以承受柱底水平剪力，柱底剪力应由钢底板与基础间的摩擦力或设置抗剪键及其他措施承担。柱脚锚栓应可靠锚固。

8.2.8 钢结构抗侧力构件的连接计算，应符合下列要求：
5 柱脚与基础的连接极限承载力，应按下列公式验算：

M^j_u,base≥_jM_pc（8.2.8-6）

M^j_u,base——柱脚的极限受弯承载力。

η_j——连接系数，可按表8.2.8采用。

表8.2.8 钢结构抗震设计的连接系数

《高层民用建筑钢结构技术规程 JGJ 99-2015》

8.6.1 钢柱柱脚包括外露式柱脚、外包式柱脚和埋入式柱脚三类(图8.6.1-1)。抗震设计时，宜优先采用埋入式；外包式柱脚可在有地下室的高层民用建筑中采用。各类柱脚均应进行受压、受弯、受剪承载力计算，其轴力、弯矩、剪力的设计值取钢柱底部的相应设计值。各类柱脚构造应分别符合下列规定：
1 钢柱外露式柱脚应通过底板锚栓固定于混凝土基础上(图8.6.1-1a)，高层民用建筑的钢柱应采用刚接柱脚。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％。

8.6.2 外露式柱脚的设计应符合下列规定：
1 钢柱轴力由底板直接传至混凝土基础，按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010验算柱脚底板下混凝土的局部承压，承压面积为底板面积。
2 在轴力和弯矩作用下计算所需锚栓面积，应按下式验算：

    式中：M——柱脚弯矩设计值(kN·m)；
          M₁——在轴力与弯矩作用下按钢筋混凝土压弯构件截面设计方法计算的柱脚受弯承载力(kN·m)。设截面为底板面积，由受拉边的锚栓单独承受拉力，混凝土基础单独承受压力，受压边的锚栓不参加工作，锚栓和混凝土的强度均取设计值。
    3 抗震设计时，在柱与柱脚连接处，柱可能出现塑性铰的柱脚极限受弯承载力应大于钢柱的全塑性抗弯承载力，应按下式验算：