钢结构柱脚设计(建筑类别)
钢结构工程中柱脚设计初论
钢结构工程中柱脚设计初论钢结构建筑中，柱脚是必不可少的结构连接节点，其对整个结构的承载力及稳定性有着非常重要的作用，作为连接钢柱与钢筋混凝土基础或者基础梁的重要节点，其合理的受力分析和节点设计也就显得尤为必要。
柱脚按结构的内力分析，可大体分为铰接连接柱脚和刚性固定连接（刚接）柱脚两大类。
其中刚接柱脚包含外露式柱脚、埋入式柱脚及外包式柱脚。
刚接柱脚除了承受轴心压力和水平剪力外，还要承受弯矩。
对于工业厂房、多层及高层钢结构常采用刚接柱脚，《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）亦仅对钢结构的刚接柱脚加以规定。
本文即针对三种钢结构刚接柱脚节点形式的受力分析及设计做以探讨。
1 外露式柱脚外露式柱脚主要由底板、加劲肋、锚栓及锚栓支承托座等组成（图1），各部分的板件都应具有足够的强度和刚度，而且相互之间应有可靠的连接。
1.1 受力分析从力学角度看，外露式柱脚更适合作为半刚接性柱脚。
震害表明：其破坏特征是锚栓剪断、拉断或拔出。
结构设计中应考虑柱脚支座的非完全刚性连接，必要时按刚接和半刚接柱脚采用包络设计方法。
当仅采用刚接柱脚计算时，应考虑柱反弯点的下移引起的柱顶弯矩及相关构件的内力增大问题。
外露式柱脚由外露的柱脚螺栓承担钢柱底的弯矩和轴力，柱脚承载力不宜小于柱截面塑形屈服承载力的1.2倍。
底板的尺寸由基础混凝土的抗压设计强度确定，计算底板厚度时，可偏安全地取底板各区格的最大压力进行计算。
由于底板与基础之间不能承受拉应力，拉力应由锚栓来承担，当拉力过大，锚栓直径大于60mm时，可根据底板的受力实际情况，按压弯构件确定锚栓。
柱底剪力应由钢底板与其下钢筋混凝土之间的摩擦力承受（摩擦系数可取0.4）。
当水平剪力超过摩擦力时，可设置抗剪键及柱脚外包混凝土等有效抗剪措施承担。
1.2 节点构造设计外露式柱脚底板的一般厚度不应小于柱子较厚板件的厚度，且不宜小于30mm。
当需增设加劲肋和锚栓支承托座等补强措施时，底板长度和宽度外伸尺寸，每侧不宜超过底板厚度的18 倍。
钢结构柱头柱脚设计
第五节 柱头和柱脚的设计
一.柱头的定义及作用 柱头是指柱的顶部与梁（或桁架）连接的部分。其作用 是将梁等上部结构的荷载传到柱身。
二、柱头的连接方式 （1）将梁连于柱侧面的侧面连接
（2）将梁直接放在柱顶上的顶面连接
（1）将梁连于柱侧面的侧面连接
（2）将梁直接放在柱顶上的顶面连接
N 承压 垫板 承压 顶板 承压或焊缝1 加劲肋
13．格构式轴心受压构件的设计步骤如何？进行以上计算时 应有哪些注意事项？
答：格构式轴心受压构件的设计步骤：
首先选择分肢截面和缀材的形式，中小型柱可采用缀板或缀 条柱，大型柱宜用缀条柱。
（1）按对实轴（y－y轴）的整体稳定选择柱的截面，方法 与实腹式构件的计算相同。
（4）计缀条或缀板（包括连接）。 进行以上计算时应注意：
（1）对实轴的长细比 y和对虚轴的换算长细比 0x均不得超过 容许长细比[]；
（2）缀条构件的分肢长细比 1 l1 / i1不得超过构件两方向长细 比（对虚轴为换算长细比）较大值的0.7倍，否则分肢可能先 于整体失稳；
（3）缀板构件的分肢长细比 1 l01 / i1不应大于40，并不应大 于构件较大长细比ma的x 0.5倍（当ma<x 50时，取ma＝x 50），亦是 为了保证分肢不先于整体构件失去承载能力。
焊缝2 腹板
实腹式
格构式
N 承压 垫板 承压 顶板 承压或焊缝1加劲肋
焊缝2 柱端缀板焊 缝3 柱身
三.柱脚的定义及作用
柱下端与基础相连的部分称为柱脚。柱脚的作用是将柱身所受 的力传递和分布到基础，并将柱固定于基础。
三.柱脚的定义Leabharlann 作用柱下端与基础相连的部分称为柱脚。柱脚的作用是将柱身所受 的力传递和分布到基础，并将柱固定于基础。
轻型钢结构柱脚工程
第五章、轻型钢结构厂房的现场安装施工轻型钢结构的屋面荷载较轻，因而杆件截面较小、较薄。
它除具有普通钢结构的自重较轻、材质均匀、应力计算准确可靠、加工制造简单，工业化程度高、运输安装方便等特点外，一般还具有用料较省、自重更轻等优点。
它对加快基本建设速度，因而受到建设单位的普遍欢迎。
轻型钢结构的经济指标较好。
轻型钢屋盖结构的用钢量一般为8~15Kg/m2，)接近在相同条件下钢筋混凝土结构的用钢量，且能节约大量木材、水泥及其他建筑材料。
因此，轻型钢结构是很有发展前途的一种结构。
轻型钢结构工程是一个系统工程，它包括设计、加工制造和施工安装三个过程；包含的具体内容有：主结构系统、次结构系统和围护系统三大方面。
了解轻型钢结构各个组成部分的加工制造过程对于项目经理和钢结构工程师而言是十分必要的。
主结构系统包括主刚架和支撑体系。
支撑体系包括水平支撑、柱间支撑和刚性系杆等部分。
由于支撑体系采用的构件大多为圆钢、角钢和钢管等，构件简单、制作方便，且支撑体系节点多为标准节点。
第一节、施工前的准备工作一、施工现场调查项目经理和工程技术主管要认真阅读施工图和施工组织计划。
并根据工程的特点在施工现场调查时作好以下准备工作1、设计平面布置图。
主要内容包括：现场临时设施布置位置和面积；现场施工场地和道路位置，施工便道的处理要求；施工机械进出场路线、停机位置及开行路线；钢构件的现场堆放位置；吊装的主要施工流水线路，水电用量及布置，现场排水等。
2、了解大型和异形构件的运输道路条件和思考运输方法。
主要内容包括：装卸车设备、起重量、运输道路宽度及转弯半径，通过市区交通的许可情况，桥梁、低空架线、隧道、立交桥等）制定运输方案。
3、安排施工人员的生活场所。
主要内容包括：项目部办公场所的定位和布置；施工人员的生活场所的定位和布置；4、了解当地的物质供应情况和供应地点。
主要内容包括：集贸市场的地点；工程中需要采购的零星材料和小型工具的地点；氧气、CO2气体、乙炔气体的供应地点等。
全面认识钢结构柱脚!(二)2024
全面认识钢结构柱脚!（二）钢结构柱脚是钢结构中的重要组成部分，它承担着传递柱子荷载至地基的任务。
本文将从五个大点出发，深入探讨全面认识钢结构柱脚的相关内容。
引言概述：钢结构柱脚作为连接柱子和地基的关键节点，其设计和施工对于整个钢结构的安全性和稳定性至关重要。
在本文中，我们将首先介绍钢结构柱脚的定义和作用，然后重点探讨钢结构柱脚的设计原则、常见病害及其防治措施、施工质量控制和强度验算标准等方面内容。
正文内容：一、钢结构柱脚的定义和作用1. 钢结构柱脚的定义2. 钢结构柱脚的作用二、钢结构柱脚的设计原则1. 荷载计算与传递原则2. 材料选取与使用原则3. 结构形式与连接方式的选择原则4. 震动与变形控制原则5. 安全性与可靠性原则三、钢结构柱脚的常见病害及其防治措施1. 磨损与腐蚀2. 裂缝与变形3. 疲劳和断裂4. 锈蚀和腐蚀5. 震动和地震影响6. 高温和火灾风险7. 防护措施与维护保养四、钢结构柱脚的施工质量控制1. 材料质量控制2. 制作工艺控制3. 连接方式控制4. 安装质量控制5. 预防措施和监测控制五、钢结构柱脚的强度验算标准1. 国内钢结构柱脚强度验算标准2. 国际钢结构柱脚强度验算标准3. 考虑设计震动荷载的强度验算总结：全面认识钢结构柱脚对于钢结构设计、施工和维护至关重要。
在本文中，我们从定义和作用、设计原则、常见病害及其防治措施、施工质量控制和强度验算标准五个大点出发，深入剖析了钢结构柱脚的相关内容。
希望这些信息能对相关专业人员和从业者有所启发，并能够提高钢结构柱脚的设计和施工质量。
浅谈埋入式钢柱脚设计
浅谈埋入式钢柱脚设计摘要：近年来，钢结构在建筑设计中的应用越来越广泛，其诸多优点也得到很好体现。
本文就钢结构柱脚设计，以现有施工技术为基础，提出了一种新型的埋入式双底板柱脚节点设计方案，以前参考交流。
关键词：设计；局限性；基础冲切；计算Abstract: In recent years, the steel structure in building design more and more widely, its advantages are well reflected. In this paper, the design of steel structure column, with the existing construction technology as the foundation, puts forward a new embedded double bottom column node design, previously.Key Words: design; limitations; punching calculation basis;1、钢柱脚的设计及其局限性目前钢结构柱脚设计通常采用埋入式柱脚和外包式柱脚两种形式。
埋入式柱脚是将钢柱埋入钢筋混凝土独立基础或基础梁或筏片式基础中的（见图1）；外包式柱脚是将钢柱用钢筋混凝土外包构成的柱脚（见图2），钢柱的轴力和弯矩通过焊接于钢柱的栓钉传递给混凝土，外包混凝土的高度与埋入式柱脚的埋入深度要求相同。
图1埋入式柱脚在建筑结构中,柱脚的作用是固定柱身并将柱中的内力传递给基础。
由于埋置深度的特殊要求，一般高层建筑都设有多层地下室。
这种多层地下室柱脚基本上弯矩、剪力较小，主要以轴力为主。
如果采用常规的埋入式柱脚形式，柱脚埋入深度需要是柱子截面高度的3倍。
以柱子截面1 m×1 m箱型截面为例，柱脚埋入基础深度就要3 m，而且这种截面的柱子荷载一般较大，若再考虑柱子的冲切问题，就会出现柱脚部分基础厚度很大，达到5 m以上，使设计不尽合理。
钢结构刚性固定柱脚的3个方法
钢结构刚性固定柱脚的3个方法一、钢柱柱脚形式的分类（1）刚性固定柱脚：1）埋入式柱脚；2）外包式柱脚；3）插入式柱脚。
（2）铰接柱脚：外露式柱脚。
二、埋入式柱脚1、基本概念埋入式柱脚是指将钢柱底端直接埋入混凝土基础筏板、地基梁或地下室墙体内的一种刚性连接的柱脚。
其特点是埋入相对自身绝对刚性的基础中而形成刚性固定柱脚节点。
这种柱脚构造可靠，常用于高层钢结构框架柱的柱脚。
2、埋入式柱脚的受力特点（1）柱的轴向压力N，由钢柱的柱脚底板直接传递给钢筋混凝土基础；柱的轴向拉力，则是通过柱脚底板悬出部分将其上部混凝土的反向压力传递给基础，或经由锚栓（底脚螺栓）直接传给基础。
（2）柱的弯矩M有2种传递方式：1）均由H形钢柱翼缘上的抗剪圆柱头焊钉传递给基础，在实际工程设计中大多采用该方法；2）依靠钢筋混凝土对钢柱翼缘的侧向承压力所产生的抵抗拒来传递给基础。
（3）柱脚顶部的水平剪力V由钢柱翼缘与基础混凝土侧向承压力来传递。
（4）钢柱翼缘与基础混凝土在侧向承压应力状态下，由于钢柱翼缘与混凝土摩擦而产生的抵抗力，设计时不考虑。
（5）钢柱翼缘与基础混凝土之间的粘结作用设计时不考虑。
（6）在确定埋入钢柱周边对称配置的垂直纵向钢筋面积时，不考虑由钢柱承担的弯矩。
3、埋入式柱脚一般构造要求及部分细部设计计算（1）埋入式柱脚的钢柱埋入基础的深度一般可以在以下范围内采用（h c为钢柱截面的高度或管径）：1）轻型工字钢截面柱：H=（2.0~2.5）h c；2）圆管形截面柱和箱形截面钢柱：H=（2.5~3.0）h c。
（2）埋入式柱脚，在钢柱埋入部分的顶部，应设置水平加劲肋或横隔板；对H形截面柱，其水平加劲肋外伸宽度的宽厚比应不大于9（235/f ay）½，对于箱型截面柱，其内部横隔板的宽厚比应不大于30（235/f ay）½。
（3）埋入式柱脚在钢柱的埋入部分，应设置圆柱头抗剪栓钉，栓钉的数量和布置，应按计算要求确定。
浅析各类钢柱脚形式的设计构造要求
规范公式计算 。
３ 选用 建议
由上可知 ， 外露式柱脚一般多用铰接形式 。刚接形 式仅用
于受外力较小 的情况 ， 埋入式 、 插 入式及外 包式柱脚 在插入 深 度（ 或外包 高度 、 埋 人深 度 ） 、 栓钉、 钢柱埋 人部分 上部 水平 加
劲 肋 或 隔板 、 柱脚底板尺寸 、 厚 度 和抗 剪 键 、 柱 脚 锚 栓 的 确 定 和
《 抗规》 规定 ： 格构 式柱采用插入式 柱脚 的埋 入深 度 ， 应由 计 算确定 ， 其 最小插 入深 度不 得小 于单 肢截 面高度 （ 或外径 ） 的２ ． ５倍 ， 且不得小 于柱 总宽度的 ０ ． ５倍 。
杯 口尺寸按 照《 建筑地基基础设 计规范 》 中混凝 土柱 下杯 口基础构造要求设计 ， 通过计算校核杯 口尺寸 。
［ ３ ］ Ｇ Ｂ ５ ０ ０ １ １ — ２ ０ １ ０ ， 建筑抗震设计规范［ Ｓ ］ ． ［ ４ ］ Ｃ Ｅ Ｃ Ｓ １ ０ ２ ： ２ ０ ０ ２ ， 门式钢架轻型房屋钢结构技术规程 ［ Ｓ ］ ．
［ ５ ］ 钢结构设计手册（ 上、 下册 ） 第 四版 ［ Ｍ］ ． ［ ６ ］ 但泽义 ， 罗福盛 ， 邓玉孙 ．钢柱 脚与混凝土基础 刚接连接设计方 法 探讨 ．钢结构工程研 究［ Ｊ ］ ． 钢铁技术 ， ２ ０ １ ０年 Ｏ ５期 ． ［ ７ ］ 李祖婷 ， 杨婷连 ， 王宁 ．浅析钢结构柱脚形式 ［ Ｊ ］ ．四川建筑科学 研 究， ２ ０ １ ２年 Ｏ ５期．
的摩擦 力抵 消一部分 ， 其 余 由外包钢筋 混凝 土承 担 ， 一 般不 考
虑钢柱 与混凝土的抗剪粘结 ； 也可将剩余部分剪力 由柱底板 抗
剪键 承担。
钢结构工程中的箱形柱柱脚设计
面≮
图４柱底抗剪键大样
２．４柱底板锚筋计算（图５） 底板锚筋计算采用偏心压力法。先按构造要求
进行布置，然后计算锚筋的最大拉力，考察是否满足 要求。由弯矩平衡关系可知：
尬＝Ｆ１ｙｌ＋Ｆ２Ｙ２＋Ｆ３ｙ３＋…＋Ｆ。ｙ。 式中 Ｅ——锚筋拉力；
Ｙ。——锚筋距形心轴ｚ的距离。
＋ｌ Ｉ
Ｉ
十Ｉ
＋＋＋＋＋＋ ＋＋＋＋＋＋ ｊ｛ ｉ
４００×３０，材质Ｑ３４５一Ｂ；柱脚反力：Ｎ＝４ ４６１ ｋＮ，
Ｕ－－－－５８ ｋＮ，Ｕ＝－－３７１ ｋＮ，尬＝１ ０３２ ｋＮ·１２１，鸠
一１９３ ｋＮ·ｍ。
图２ ２１号柱脚
２．１锸板尺寸及厚度的确定 锚板的尺寸主要考虑板底混凝土的局部承压破
坏，即底板的尺寸由基础混凝土的抗压设计强度确 定，计算底板厚度时，各区格应力可偏于安全地取底 板的最大应力计算。根据构造，初选底板尺寸为： ａ ｘ ｂ—ｌ １００ ｒａｍ×６００ ｍｍ，在轴力、弯矩共同作用 下，柱底板最大压应力为：
ｌ工程概况 ，西安市广电世纪园剧场钢结构工程Ｂ区分为
舞台和观众厅两部分，屋盖为空间管桁架结构，柱子 为箱形截面钢柱，截面尺寸为９００ ｍｍ×４００ ｍｍ，板 厚３０ ｔｒｉｍ，材质Ｑ３４５一Ｂ钢，外露式刚接柱脚。
２箱形钢柱柱脚的理论计算 该工程结构部分采用ＳＡＰ２０００有限元分析软
件进行设计，柱脚平面布置如图１所示，柱脚厦力见 表１。
板底应力寸。＝１８．２１２ ＭＰａ，板厚按Ｉ区和Ⅱ区 悬臂板计算（图３），为了计算方便同时考虑偏于安 全，暂不考虑角部三角区域（图３中板的４个角部除 阴影部分外的区域）的有利作用。由图３可知，悬臂 板Ｉ、Ⅱ分别在Ｙ向、ｚ向的悬挑长均为１００ ｍｍ， 即，ｓ＝Ｚ，＝１００ ｍｌＴｌ，则ＭＩ＝Ｍｎ＝０．５ａ。《，＝ ，９１ ０６０ Ｎ·ｍｍ，按板的弹性强度理论可知，单位板
钢结构柱脚节点构造及计算
钢结构柱脚节点构造及计算（最新版）目录1.钢结构柱脚节点概述2.钢结构柱脚节点的构造3.钢结构柱脚节点的计算方法4.钢结构柱脚节点的应用实例5.钢结构柱脚节点的设计要点正文一、钢结构柱脚节点概述钢结构柱脚节点是钢结构建筑中常见的一种连接方式，它将钢柱与基础牢固地连接在一起，承担着整个建筑物的重量和荷载。
柱脚节点的设计和计算对于钢结构建筑的安全和稳定性至关重要。
二、钢结构柱脚节点的构造钢结构柱脚节点通常由柱脚、底板、焊接钢板、高强度螺栓等构件组成。
柱脚是钢柱的端部，底板是柱脚与基础之间的承压板，焊接钢板用于增强柱脚与底板之间的连接，高强度螺栓则是用来固定焊接钢板和柱脚。
三、钢结构柱脚节点的计算方法钢结构柱脚节点的计算主要包括以下几个方面：1.柱脚轴向压力计算：根据建筑物的荷载和柱脚的受力面积，计算柱脚底板承受的轴向压力。
2.柱脚侧向抗弯极限承载力计算：在抗震设计时，需要计算柱脚在轴力和弯矩作用下的侧向抗弯极限承载力，以确保柱脚在强烈地震等极端情况下不会发生塑性铰。
3.焊接钢板和螺栓的计算：根据柱脚和底板之间的连接强度要求，计算焊接钢板的面积和厚度，以及高强度螺栓的数量和规格。
四、钢结构柱脚节点的应用实例在实际工程中，钢结构柱脚节点的应用非常广泛，如高层建筑、桥梁、体育馆等大型钢结构建筑。
在这些建筑中，柱脚节点的合理设计和计算可以确保建筑物的安全稳定。
五、钢结构柱脚节点的设计要点在设计钢结构柱脚节点时，应注意以下几个方面：1.确保柱脚节点的强度和刚度满足设计要求。
2.考虑地震等极端情况下柱脚节点的抗震性能。
3.注重柱脚节点的构造简单、安装方便、维护便捷。
4.节约材料，降低成本。
总之，钢结构柱脚节点的设计和计算是钢结构建筑中非常重要的一环。
钢结构柱脚论文抗震设计论文(20210413040148)
钢结构柱脚论文抗震设计论文摘要:埋入式柱脚和外包式柱脚的混凝土保护层厚度均不小于180mm,钢柱埋人部分和外包部分均宜在柱翼缘上设置圆头焊钉，其直径不得小于16mm,其水平向和竖向的中心距离不得大于200mm。
1.通常钢结构的柱脚形式有外包式柱脚，埋入式柱脚及外露式柱脚3种外包式柱脚指将钢柱脚外面用钢筋混凝土包住的柱脚，埋入式柱脚是把钢柱固定在混凝土的基础梁上柱脚，而外露式柱脚是在混凝土基础表面固定钢柱的柱脚，其也是最常用的钢结构柱脚。
钢结构柱脚，反力特别大，因此设计规划时一般采用固定柱脚。
在此类情况下，采用外露式柱脚不仅会导致底板既大乂厚，消耗大量钢材，更重要的是难以确保柱脚被完全固定。
外包式柱脚和埋入式柱脚钢结构固定式柱脚的很好的选择，通常抗震设讣也用这两类柱脚。
2.埋入式柱脚抗震设讣埋入式柱脚的特点，是将钢柱以一定深度埋置在混凝土基础梁中，埋人部分的钢柱表面虽然焊有栓钉，但根据研究，在这种形式的柱脚中栓钉的作用不大，内力的传递主要依靠混凝土对钢柱翼缘的承压力，柱的轴向压力可山柱脚底板传给混凝土，柱的轴向拉力可III柱脚底板伸出部分对混凝土的承压作用传给混凝土，或山锚栓传给基础。
埋入式柱脚的支配因素是埋入深度。
试验表明，对于轻型工字形柱，埋深与柱截面高度之比不得小于2,对于大截面的宽翼缘H形柱和箱形柱，埋深与截面高度之比不得小3,且同时应满足下式要求：d>=(6M/bf*fc)0. 5d-柱脚埋深;M-柱脚全截面屈服时的极限弯矩;bf -柱在受弯方向截面翼缘的宽度;fc-基础混凝土轴心受压强度设计值。
2.1柱脚轴向压力山柱脚底板直接传给基础，按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010-2010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. 2埋入式柱脚应验算在轴力和弯矩作用下基础混凝土的侧向抗弯极限承载力，埋入式柱脚的极限受弯承载力不应小于钢柱全塑性抗弯承载力;与极限受弯承载力对应的剪力不应大于钢柱的全塑性抗剪承载力。
多层建筑顶部轻钢加层柱脚节点的设计与构造共3篇
多层建筑顶部轻钢加层柱脚节点的设计与构造共3篇多层建筑顶部轻钢加层柱脚节点的设计与构造1随着城市的不断发展，人口的不断增长，城市土地的珍贵性越来越高，多层建筑已成为现代城市建筑的主要形式之一。
在多层建筑的设计和建造中，轻钢加层柱脚节点的设计和构造具有重要的作用。
本文将详细介绍多层建筑顶部轻钢加层柱脚节点的设计和构造的相关内容。
1. 轻钢结构的介绍轻钢结构采用冷弯薄壁钢材为基本材料，通过角钢、圆钢、工字钢等型材进行拼装和连接而成，具有轻量、高强、耐腐蚀、施工方便等优点。
它是一种新型的构造体系，广泛应用于住宅、商业、工业建筑等领域。
在多层建筑中，轻钢结构通常用作顶部加层结构，用于增加建筑的层数，提高建筑的利用率。
2. 多层建筑顶部轻钢加层柱脚节点的设计多层建筑顶部轻钢加层柱脚节点是指在已有的建筑结构上增加一层结构时，顶部和下部结构必须通过柱脚节点进行连接。
柱脚节点的设计需要考虑静力学原理、轻钢材料的特性以及施工要求等方面。
（1）受力分析柱脚节点是建筑结构的关键部位，必须满足结构内力的要求。
在静力学原理的基础上，对含有柱脚节点的整体结构进行受力分析，确定节点受力情况，以此确定节点的尺寸和材料。
（2）材料选择轻钢材料的特点是轻量、高强、耐腐蚀，适用于建筑结构的加固和改造。
在多层建筑顶部轻钢加层柱脚节点的设计中，应该选择具有高强度和抗压性能的轻钢材料。
同时，还需要根据施工的要求和设计的需要，选择适当的节点连接方式。
（3）尺寸设计节点的尺寸要合理，既不能过大，也不能过小。
过大的节点会增加主体结构的自重，导致结构变形过大，影响建筑安全性；过小的节点则会影响节点的强度和可靠性。
因此，在设计节点时，应该根据材料的强度和受力情况，合理设计节点的尺寸。
3. 多层建筑顶部轻钢加层柱脚节点的构造多层建筑顶部轻钢加层柱脚节点的构造也是非常重要的。
节点的构造需要满足强度、稳定性和可靠性要求，同时还需要考虑施工的方便性和成本控制。
钢结构柱脚设计探讨
钢结构柱脚随着我国经济建设的快速发展，钢结构在工业及民用建筑房屋中的应用日益广泛。
特别是近年来，随着国家的大力提倡，我国钢结构工程建设得到了空前规模的发展。
柱脚是钢结构的一个重要组成部分，具有固定位置和传力两大作用，对整个结构的安全有重大影响。
然而柱脚设计关键点往往被忽略，计算内容较多、公式复杂、钢结构工程形式多样，柱脚形式多样。
中国著名钢结构建筑本文主要从新建建筑钢柱脚形式的选用、现行新规范对柱脚的相关规定、构造及各种加层钢结构的柱脚节点做法等方面，阐述并整理柱脚设计的相关内容，为设计人员提供一定参考。
1柱脚形式选用现行规范对柱脚形式选用的规定不同类型钢结构工程柱脚查询表对于高层钢结构工程而言，地下室框架柱一般均采用组合结构，如果按照《组合规》第6.5条规定，基础底板厚度较大，柱脚设计和构造偏于严格，造成基础设计的极大浪费和不合理。
结合柱脚受力机理，可主要参考《高钢规》的规定。
对于一些执行规范较严格的地区，设计人员对柱脚的设计也可采用性能化的设计方式，即采用大震下地震组合内力对柱脚进行设计，大震下地震力组合值系数可取1.0，材料的强度采用标准值。
综合以上各规范对钢结构柱脚设计的规定，对于不同类型钢结构工程可选用的柱脚见下表。
新钢标对于柱脚的新规定1. 新钢标明确规定，插入式柱脚可用于多层钢结构框架柱，正式认可了插入式柱脚在民用建筑中的应用。
插入式柱脚之前主要出现在工业建筑的相关内容。
2. 关于抗震性能化设计中对于柱脚的另外一些相关规定，详《钢结构设计标准》(GB50017-2017)第17.2.12条。
3. 新钢标关于外包式柱脚参考了日本的相关规定，受力模式跟之前规范有更新，钢柱弯矩在外包柱脚顶部钢筋位置处最大，底板处约为零，弯矩通过钢柱和混凝土之间的压力传递。
以往受力模式假定是，轴力由钢柱底板传递，弯矩通过栓钉传递给混凝土短柱，受力模式的变化导致对栓钉的设计要求有所不同。
新钢标条文中不再写栓钉的要求，只是在图中表示栓钉为可选项，与高钢规表示“外包部分的钢柱翼缘表面宜设置栓钉”相吻合，即栓钉为构造措施。
钢结构柱头柱脚设计(2024)
结构在地震作用下的整体安全性。
18
05
案例分析：某高层建筑钢结构柱头柱脚 设计实例
2024/1/29
19
工程概况及设计要求
2024/1/29
工程概况
本案例为一栋高层建筑，采用钢 结构框架体系，建筑高度约150 米，共40层。
设计要求
根据建筑功能、荷载条件、抗震 设防烈度等因素，确定合理的柱 头柱脚设计方案，确保结构安全 、经济、适用。
审查要点
在审查施工图纸时，应重点关注以下 几个方面：是否符合设计要求和相关 规范标准；各构件之间的连接是否可 靠；是否存在施工难度和安全隐患； 是否满足经济性要求等。
23
06
总结与展望
2024/1/29
24
研究成果总结
01
钢结构柱头柱脚设计理论体系的完善
通过深入研究，完善了钢结构柱头柱脚设计的理论体系，为实际工程应
连接方式的创新
所提出的新型连接方式在传力机 制、构造措施等方面具有创新性 ，为钢结构柱头柱脚设计提供了
新的思路和方法。
2024/1/29
设计方法的优化
通过引入先进的优化算法和设计理 念，对钢结构柱头柱脚设计方法进 行了优化，提高了设计效率和准确 性。
多学科交叉融合
本研究涉及结构工程、力学、材料 科学等多个学科领域，通过多学科 交叉融合，推动了钢结构柱头柱脚 设计的创新发展。
2024/1/29
方案二
采用外包式柱脚，在柱脚外部设置钢筋混凝土外包层，通 过钢筋连接件与基础连接，具有施工简便、造价较低等优 点，但抗震性能相对较差。
选择结果
综合考虑各方面因素，最终选择方案三作为柱脚设计方案 。
22
施工图纸绘制和审查要点
钢结构厂房柱脚设计要点
钢结构厂房柱脚设计要点钢结构厂房柱脚设计要点钢结构厂房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。
震害表明，外露式柱脚破坏的特征是锚栓剪断、拉断或拔出，由于柱脚锚栓破坏，使钢结构倾斜，严重者导致厂房坍塌。
外包式柱脚表现为顶部箍筋不足的破坏。
厂房钢柱可划分为两类，其一是单肢柱，即通常所称的实腹柱（包括钢管、轧制或焊接H型钢）；其二则是格构柱。
两类钢柱的受力状态不同，其柱脚设计也应区别对待。
一、实腹柱（单肢柱）实腹柱刚接柱脚，承受弯矩、剪力和轴力的共同作用。
一般情况下，首先应考虑柱脚的承载力不小于柱截面塑性屈服承载力的1.2倍。
即满足下式要求：M u≥1.2M pc，N式中：M u—刚接柱脚的极限受弯承载力；M pc，N—柱截面全塑性受弯承载力，需计入多遇地震组合轴力的影响。
1、埋入式、插入式柱脚：（1）埋入式、插入式柱脚进入砼基础的深度，应符合下式要求。
式中：d—柱脚埋入深度；b f—翼缘宽度；f c—基础砼抗压强度设计值。
并且，埋入式柱脚埋入砼的深度不宜小于2.0倍的柱截面高度；插入式柱脚不宜小于2.5倍的柱截面高度。
（2）埋入式柱脚埋入段柱受拉翼缘外侧所需焊钉数量，可按下式计算：n≥?（NA f/A+M/h co）/V s式中：n—柱受拉翼缘外侧所需焊钉数量；M、N—分别为多遇地震组合的柱脚弯矩设计值、轴力设计值；A、A f—分别为柱截面的面积、柱翼缘的截面面积；h co—柱翼缘截面的中心距；V s—一个圆柱头焊钉连接件的受剪承载力设计值，可按现行《钢结构设计规范》GB50017的规定计算。
（3）插入式柱脚插入段的剪力传递（轴力）需满足下式：N≤0.75f t sd式中：f t—基础砼抗拉强度设计值；S—插入段实腹柱截面的周长。
2、外包式柱脚：外包式柱脚属于钢和砼组合结构，内力传递复杂，影响因素多，目前还存在一些未充分明晰的内容，因此诸如各部分的形状、尺寸以及补强方法等构造要求较多。
《钢结构设计标准》解说专题（8）-柱脚设计
《钢结构设计标准》解说专题（8）-柱脚设计《钢结构设计标准》解说专题（8）柱脚设计柱脚是钢结构节点中极其重要的一部分，在《钢结构设计标准》（GB 50017-2017，简称“钢标”）中，随节点单独成第12章，柱脚设计的规定独立为12.7一节。
本文专门谈谈钢标柱脚设计的规定，主要围绕两点作一些解释：1）新增内容；2）改动较大的内容。
一、关于柱脚的总体规定关于柱脚设计，原钢规的规定很少几条，还是放在构件的构造要求一节中。
原来做设计，只能看一些散落在各个规范和手册中的内容，如《高层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ 99-2015）（简称“高钢规”）、《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）（简称“抗规”）、《构筑物抗震设计规范》（GB 50191-2012）（简称“构抗规”）、《钢结构节点设计手册》（第三版，建筑工业出版社，简称“节点手册”，内容尚未按钢标升版）、《钢结构设计手册》（建筑工业出版社，简称“钢构手册”，第四版中已根据钢标规定更新）。
但你会发现，规定还不统一。
钢标这次的柱脚设计规定，等于做了一次系统梳理。
钢标关于柱脚的规定，总体上并列地给出了四种形式：外露式、外包式、埋入式、插入式柱脚。
其余三种柱脚没啥好说，而插入式柱脚的内容，以前主要出现在工业建筑的相关规范中。
钢标明确规定，插入式柱脚可用于多层钢结构框架柱，等于正式认可了插入式柱脚在民用建筑中的应用。
虽然钢标12.7.1的条文说明表示适用范围与高钢规协调了，实际上关于插入式柱脚在民用建筑中作为并列的柱脚形式还是第一次隆重登场。
【条文】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。
【条文说明】12.7.1 刚接柱脚按柱脚位置分为外露式、外包式、埋入式和插入式四种。
四种柱脚的适用范围主要与现行行业标准《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ 99的有关规定相协调，同时参考了国内相关试验研究以及多年来的工程实践总结。
钢结构柱脚设计
钢结构柱脚设计第⼋章基础设计第⼀节基础设计的特点由于结构型式、荷载取值、⽀座条件等⽅⾯的不同，传⾄基础顶⾯内⼒是不同的，轻钢结构与传统的砼结构相⽐，最⼤差别就是在柱脚处存在较⼩的竖向⼒和较⼤的⽔平⼒，对于固接柱脚，还存在较⼤的弯矩，在风荷载起控制作⽤的情况下，还存在较⼤的上拔⼒。
柱底⽔平⼒会使基础产⽣倾覆和滑移，基础受上拔⼒作⽤，在覆⼟较浅的情况下，会使基础向上拔起，有关这⽅⾯的问题，后⾯再作详述。
由于轻钢结构的这些受⼒特点，导致其基础设计与其它结构存在很⼤的不同，主要表现在以下⼏个⽅⾯：⒈基础形式基础型式选择应根据建筑物所在地⼯程地质情况和建筑物上部结构型式综合考虑，对于砼结构基础，常见的基础型式有独⽴基础、条形基础、⽚筏基础、箱形基础、桩基等等，⽽对于轻钢结构⽽⾔，由于柱⽹尺⼨较⼤，上部结构传⾄柱脚的内⼒较⼩，⼀般以独⽴基础为主，若地质条件较差，可考虑采⽤条形基础，遇到暗浜等不良地质情况，可考虑采⽤桩基础，⼀般情况下不采⽤⽚筏基础和箱形基础。
只存在轴向⼒N和⽔平⼒V，对于刚接柱脚，除存在轴向⼒N和⽔平⼒V之外，还存在⼀定的弯矩M，从⽽使刚接柱脚的基础⼤于铰接柱脚。
⒊基础破坏形式要正确进⾏基础设计，⾸先要知道基础破坏形式，对其⼯作原理有所了解。
对于砼结构，通常柱⽹尺⼨较⼩，故柱底⽔平⼒相对较⼩，基础⼀般不会产⽣滑移现象，⼜由于上部结构⾃重很⼤，⾜以抵抗风荷载作⽤下产⽣的上拔⼒，故基础也不会产⽣上拔的可能，对于这种结构，基础主要发⽣冲切、剪切破坏；⽽轻钢结构则不同，基础除发⽣冲切、剪切破坏之外，由于存在较⼤的⽔平⼒，对于固接柱脚，还存在较⼤的弯矩作⽤，从⽽导致基础产⽣倾覆和滑移破坏，另外，在风荷载较⼤的情况下，特别对于⼀些敞开或半敞开的结构，由于轻钢结构⾃重很轻，有可能不⾜于抵抗风荷载产⽣的上拔⼒，导致基础上拔破坏。
为防⽌这些破坏的发⽣，最经济有效的⽅法是增加基础埋深，即增加基础上覆⼟的厚度，但增加了⼟⽅开挖和回填⼯程量。
钢结构柱头柱脚设计
钢结构柱头柱脚设计教案设计一、教学内容本节课的教学内容选自人教版《小学数学》教材，第五册第七章第三节“钢结构柱头柱脚设计”。
本节课主要学习钢结构柱头柱脚的设计方法和步骤。
通过本节课的学习，使学生了解并掌握钢结构柱头柱脚的设计原理，培养学生运用数学知识解决实际问题的能力。
二、教学目标1. 知识与技能目标：学生能够理解并掌握钢结构柱头柱脚的设计方法，能够运用所学的知识解决实际问题。
2. 过程与方法目标：通过观察、分析、实践的过程，培养学生独立思考、合作交流的能力。
3. 情感态度与价值观目标：激发学生学习数学的兴趣，培养学生的创新精神和实践能力。
三、教学难点与重点重点：钢结构柱头柱脚的设计方法。
难点：如何运用所学的知识解决实际问题。
四、教具与学具准备教具：多媒体课件、黑板、粉笔。
学具：教材、练习本、铅笔、橡皮。
五、教学过程1. 实践情景引入：教师通过展示一些实际的钢结构建筑图片，引导学生观察并思考：这些建筑物的柱头柱脚是如何设计的？设计柱头柱脚时需要考虑哪些因素？2. 自主探究：学生通过教材的学习，了解钢结构柱头柱脚的设计原理和方法。
教师在这个过程中给予适当的引导和帮助，解答学生的疑问。
3. 例题讲解：教师通过一个具体的例题，向学生演示钢结构柱头柱脚的设计步骤。
学生在教师的指导下，跟随例题的步骤，共同完成设计。
4. 随堂练习：学生根据教材中的练习题，独立完成钢结构柱头柱脚的设计。
教师在这个过程中给予适当的引导和帮助，解答学生的疑问。
六、板书设计板书设计如下：钢结构柱头柱脚设计1. 设计原理2. 设计方法3. 设计步骤七、作业设计作业题目：1. 根据教材练习题，独立完成钢结构柱头柱脚的设计。
答案：略2. 运用所学的知识，分析并解答教材中的思考题。
答案：略八、课后反思及拓展延伸课后反思：拓展延伸：学生可以利用所学的知识，观察身边的钢结构建筑物，分析其柱头柱脚的设计是否合理。
还可以尝试运用所学知识，为实际的工程项目提供设计建议。
建筑钢结构工程技术 6.8 压弯构件的柱脚设计
压弯构件的柱脚设计压弯构件所受的轴力N、剪力V和弯矩M通过柱脚传至基础, 所以柱脚的设计也是压弯构件设计中的一个重要环节。
柱脚分为刚接和铰接两种, 铰接柱脚只传递轴心压力和剪力, 刚接柱脚除传递轴心压力和剪力外还传递弯矩。
铰接柱脚的计算和构造与轴心受压柱的柱脚相同，此处不再论述。
但如果受剪力过大, 可采取抗剪的构造措施，比如加抗剪键，如图6-26所示。
图6-26 柱脚的抗剪键刚接柱脚主要分为整体式柱脚和分离式柱脚。
实腹式压弯构件和分肢间距较小的格构式压弯构件常常采用整体式柱脚，如图6-27、6-28所示。
对于分肢间距较大的格构式压弯构件，为了节省钢材,常采用分离式柱脚，如图6-29所示。
每个分肢下的柱脚相当于一个轴心受力的铰接柱脚，同时各分肢柱脚底部宜设置缀材作为联系构件，以保证在运输和安装时一定的空间刚度。
图6-27 实腹柱的整体式刚接柱脚图6-28 格构柱的整体式刚接柱脚图6-29 分离式柱脚柱脚通过锚栓与基础相连。
在铰接柱脚中, 沿同一条轴线设置两个连接于底板上的锚栓, 以使柱端能够绕此轴转动; 当柱端绕另一轴线转动时, 由于锚栓与底板相连，底板抗弯刚度很小, 这样在受拉锚栓作用下, 底板会产生弯曲变形, 锚栓对柱端转动约束作用不大。
在施工时,底板上锚栓孔径应比锚栓直径大1～2mm , 锚栓规格不必计算, 按构造要求设置即可。
在刚接柱脚中, 由于柱脚要传递轴力、弯矩、剪力,在弯矩的作用下, 底板范围内产生的拉力由锚栓承受, 所以要通过计算来确定锚栓规格，以确保其不被拉断。
为了保证柱与基础间刚性连接, 锚栓不宜直接固定在底板上, 应采用如图6-27、6-28所示, 在靴梁两侧焊接两块间距较小的肋板, 锚栓固定在肋板上面的水平板上。
此外为了便于安装，锚栓不宜穿过底板。
下面简要介绍一下整体式刚接柱脚的计算。
一、 底板的计算底板宽度b 根据构造要求确定, 悬臂长度c 取20～30mm 。
底板承受轴心拉力及弯矩共同作用，因而压应力呈不均匀分布，如图6-27（d ）所示。
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第八章基础设计
第一节基础设计的特点
由于结构型式、荷载取值、支座条件等方面的不同，传至基础顶面内力是不同的，轻钢结构与传统的砼结构相比，最大差别就是在柱脚处存在较小的竖向力和较大的水平力，对于固接柱脚，还存在较大的弯矩，在风荷载起控制作用的情况下，还存在较大的上拔力。
柱底水平力会使基础产生倾覆和滑移，基础受上拔力作用，在覆土较浅的情况下，会使基础向上拔起，有关这方面的问题，后面再作详述。
由于轻钢结构的这些受力特点，导致其基础设计与其它结构存在很大的不同，主要表现在以下几个方面：
⒈基础形式
基础型式选择应根据建筑物所在地工程地质情况和建筑物上部结构型式综合考虑，对于砼结构基础，常见的基础型式有独立基础、条形基础、片筏基础、箱形基础、桩基等等，而对于轻钢结构而言，由于柱网尺寸较大，上部结构传至柱脚的内力较小，一般以独立基础为主，若地质条件较差，可考虑采用条形基础，遇到暗浜等不良地质情况，可考虑采用桩基础，一般情况下不采用片筏基础和箱形基础。
轴向力N和水平力V之外，还存在一定的弯矩M，从而使刚接柱脚的基础大于铰接柱脚。
⒊基础破坏形式
要正确进行基础设计，首先要知道基础破坏形式，对其工作原理有所了解。
对于砼结构，通常柱网尺寸较小，故柱底水平力相对较小，基础一般不会产生滑移现象，又由于上部结构自重很大，足以抵抗风荷载作用下产生的上拔力，故基础也不会产生上拔的可能，对于这种结构，基础主要发生冲切、剪切破坏；而轻钢结构则不同，基础除
发生冲切、剪切破坏之外，由于存在较大的水平力，对于固接柱脚，还存在较大的弯矩作用，从而导致基础产生倾覆和滑移破坏，另外，在风荷载较大的情况下，特别对于一些敞开或半敞开的结构，由于轻钢结构自重很轻，有可能不足于抵抗风荷载产生的上拔力，导致基础上拔破坏。
为防止这些破坏的发生，最经济有效的方法是增加基础埋深，即增加基础上覆土的厚度，但增加了土方开挖和回填工程量。
另外对于轻钢结构基础，还须预埋锚栓（也称地脚螺栓），用于上部结构和基础的连接，若锚栓离砼基础边缘太近，会产生基础劈裂破坏，所以我国钢结构设计规范规定了锚栓离砼基础边缘的距离不得小于150mm；若锚栓长度过短，会使锚栓从基础中拔出，导致破坏，所以规范也规定了锚栓埋入长度。
⒋基础设计内容
基础设计一般包括基础底面积确定、基础高度确定和配筋计算，还应符合有关构造措施。
基础底面积可根据地基承载力确定，同时还应考虑软弱下卧层存在；基础高度由冲切验算确定；在基础底面积和高度确定的情况下计算基础配筋，这里须注意伸缩缝双柱基础处理，双柱为基础提供了两个支点，在地基反力。