刚接外露式柱脚
外露式刚接柱脚计算书
外露式刚接柱脚计算书项目名称____xxx_____ 日期_____________设计_____________ 校对_____________一、柱脚示意图二、基本参数1．依据规范《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS 102:2002) 2．柱截面参数柱截面高度h b =500mm柱翼缘宽度b f =500mm柱翼缘厚度t f =14mm柱腹板厚度t w =14mm3．荷载值柱底弯矩M=350mkN柱底轴力N=500kN柱底剪力V=50kN4．材料信息混凝土C25柱脚钢材Q235-B锚栓Q2355．柱脚几何特性底板尺寸 a ＝75mm c ＝100mm b t ＝85mm l t ＝75mm柱脚底板长度 L =800mm柱脚底板宽度 B =800mm柱脚底板厚度 t =30mm锚栓直径 d =39mm柱腹板与底板的焊脚高度 h f1 =10mm加劲肋高度 h s =210mm加劲肋厚度 t s =10mm加劲肋与柱腹板和底板的焊脚高度 h f2 =10mm三、计算过程1. 基础混凝土承压计算（1） 底板受力偏心类型的判别36t l L +=800/6+75/3=158.333mm 偏心距 NM e ==350×1000/500=700mm 根据偏心距e 判别式得到：abs(e)>(L/6+lt/3) 底板计算应对压区和拉区分别计算（2） 基础混凝土最大压应力和锚栓拉力a. 6/0L e ≤<锚栓拉力 0a =T)/61(max L e LBN +=σ b.)3/6/(6/t l L e L +≤<锚栓拉力 0a =T)2/(32max e L B N -=σ c. )3/6/(t l L e +>若d <60mm 则：2max 6LB M L B N ⋅⋅+⋅=σ 2min 6L B M L B N ⋅⋅-⋅=σ 柱脚底板的受压区长度 x n ＝m inm ax m ax σσσ-⋅L 若mm 60≥d 则：解下列方程式得到柱脚底板的受压区长度x n ：0))(2/(6)2/(3n t t a e 2n 3n =---+--+x l L l L e BnA x L e x 其中，A e a 为受拉区锚栓的有效面积之和，n =E s /E c 。
外露式钢结构刚性固定柱脚设计探讨
外露式钢结构刚性固定柱脚设计探讨摘要本文在矩形底板的压弯剪刚性固定柱脚设计的基础上，对拉弯剪刚性固定柱脚以及圆形底板柱脚的求解方程，进行了详细地推导，给工程技术人员在设计时一个可以借鉴的计算公式，并给出了实际的算例。
关键词钢结构拉弯剪柱脚，圆形柱脚底板，锚栓DISCUSS ABOUT THE DESIGN OF BARE AND RIGID BASE OF STEEL COLUMNAbstract On the basis of the design of rigid column base with a rectangular base plate under a combination loading of compression ,shear and bending, this article gives detailed deduction of the equations for rigid column base with a circle base plate and one under a combination loading of tension,shear and bending. It also gives calculation formula which can be used for reference for the engineers. In addition ,it presents practical cases.Key words steel column base under a combination loading of tension,shear and bend ;circle bottom plate of column base; anchor bolt.外露式钢结构刚性固定柱脚是我们工程实际中最常见的柱脚节点，这其中又以受压弯剪的矩形柱脚底板的最为普遍，我们设计中能参考的规范及手册中所介绍的公式也都是针对这种情况。
“H柱柱脚外露刚接”节点计算书分析
“H柱外露刚接”节点计算书一. 节点基本资料设计依据：《钢结构连接节点设计手册》（第二版）节点类型为：H柱外露刚接柱截面：H-350*357*19*19，材料：Q235柱与底板全截面采用对接焊缝，焊缝等级为：二级，采用引弧板；底板尺寸：L*B= 720 mm×790 mm，厚：T= 32 mm锚栓信息：个数：6采用锚栓：双螺母焊板锚栓库_Q345-M48方形锚栓垫板尺寸(mm)：B*T=95×20底板下混凝土采用C40节点前视图如下：节点下视图如下：二. 荷载信息设计内力：组合工况内力设计值组合工况1 -300.0 50.00.0 0.0 200.0 否三. 验算结果一览最大压应力(MPa) 5.20 最大19.1 满足受拉承载力(kN) 72.2 最大265满足底板厚度(mm) 32.0 最小30.7 满足等强全截面 1满足板件宽厚比 13.7 最大14.9 满足板件剪应力(MPa) 62.5 最大180 满足焊缝剪应力(MPa) 74.9 最大200 满足焊脚高度(mm) 9.00 最小8.49 满足焊脚高度(mm) 9.00 最大16.8 满足板件宽厚比 19.6 最大33.0 满足板件宽厚比 14.1 最大14.9 满足板件剪应力(MPa) 31.0 最大180 满足焊缝剪应力(MPa) 36.7 最大200 满足焊脚高度(mm) 9.00 最小8.49 满足焊脚高度(mm) 9.00 最大16.8 满足板件宽厚比 12.8 最大33.0 满足板件剪应力(MPa) 27.6 最大180 满足焊缝强度对接焊缝等强满足基底最大剪力(kN) 50.0 最大207 满足绕x轴抗弯承载力(kN*m) 1133 最小700满足绕y轴抗弯承载力(kN*m) 547 最小320 满足四. 混凝土承载力验算控制工况：组合工况1，N=(-300) kN；M x=0 kN·m；M y=200 kN·m；柱脚底板X向单向偏压，弯矩为:200 kN·m偏心距：e=200/300 ×10^3=666.667 mm底板计算方向长度：L=720 mm底板垂直计算方向长度：B=790 mm锚栓在计算方向离底板边缘距离：d=95 mme1=L/6=720/6=120 mme2=L/6+d/3=720/6+95/3=151.667 mme > e2，故：混凝土弹性模量：E c=32500N/mm^2钢材弹性模量：E s=206000N/mm^2弹性模量比：n=E s/E c=206000/32500=6.33846锚栓的总有效面积：A e=4419.44 mm^2有一元三次方程的各系数如下：A=1B=3*(e-L/2)=3×(666.667-720/2)=920C=6*n*A e/B*(e+L/2-d)=6×6.33846×4419.44/790×(666.667+720/2-95)=198215D=-C*(L-d)=(-198215)×(720-95)=(-1.23884e+008)解方程式：Ax^3+Bx^2+Cx+D=0，得底板受压区长度：x=251.423 mmσc=2*N*(e+L/2-d)/B/x/(L-d-x/3)=2×300×(666.667+720/2-95)/790/251.423/(720-95-251.423/3) ×10^3=5.2003N/mm^2锚栓群承受的拉力：T a=N*(e-L/2+x/3)/(L-d-x/3)=300×(666.667-720/2+251.423/3)/(720-95-251.423/3)=216.452 kN单个锚栓承受的最大拉力：N ta=T a/3=216.452/3=72.1507 kN混凝土抗压强度设计值：f c=19.1N/mm^2底板下混凝土最大受压应力：σc=5.2003N/mm^2底板下混凝土最大受压应力设计值：σc19.1N/mm^25.20≤19.1，满足五. 锚栓承载力验算控制工况：组合工况1，N=(-300) kN；M x=0 kN·m；M y=200 kN·m；锚栓最大拉力：N ta=72.1507 kN(参混凝土承载力验算)锚栓的拉力限值为：N t=265.167kN锚栓承受的最大拉力为：N ta=72.1507kN≤265.167，满足六. 底板验算1 混凝土反力下支承加劲肋与截面所围区格分布弯矩计算支承加劲肋与截面所围区格按四边支承板计算，依区格中点取混凝土压应力区格内混凝土不受压或仅少部分受压，取分布弯矩：M c1=0 kN2 混凝土反力下支承加劲肋内侧区格分布弯矩计算X向加劲肋与支承缘加劲肋间区格按三边支承板计算，依跨度中点取混凝土压应力控制工况：组合工况1，最大混凝土压应力：σc=5.2003 N/mm^2跨度：a2=0.5×[730-(2-1)×260]=235 mm悬挑长度：b2=0.5×(790-350+19)=194.5 mm分布弯矩：M c2=0.0992128×5.2003×235×235 ×10^-3=28.4926 kN3 混凝土反力下X向加劲肋间区格分布弯矩计算X向加劲肋间区格按三边支承板计算，依跨度中点取混凝土压应力控制工况：组合工况1，最大混凝土压应力：σc=5.2003 N/mm^2X向加劲肋间按三边支承板计算跨度：a2=260 mm悬挑长度：b2=0.5×(720-350+19)=194.5 mm分布弯矩：M c3=0.0918077×5.2003×260×260 ×10^-3=32.2741 kN4 锚栓拉力作用下角部区格分布弯矩计算角部区格按三边支承板计算控制工况：组合工况1，锚栓拉力：N ta=72.1507 kN锚栓中心到柱翼边缘距离：l a1=0.5×(720-350)-95=90mm对应的受力长度：l l1=2×90=180 mm锚栓中心到X向加劲肋距离：l a2=0.5×[790-(2-1)×260)-14]-135=123 mml a2对应的受力长度：l l2=123+min(170-90，123+0.5×48)=203 mm锚栓中心到支承肋边缘距离：l a3=135-0.5×(790-730+14)=98 mm对应的受力长度：l l3=98+min(0.5×690-0.5×790+135,98+0.5×48)=183 mm弯矩分布系数：ζa1=90×123×98/(180×123×98+90×203×98+90×123×183)=0.181233分布弯矩：M a1=N ta*ζa1=72150.7×0.181233×10^-3=13.0761 kN5 锚栓拉力作用下X向加劲肋间区格分布弯矩计算X向加劲肋间区格按三边支承板计算控制工况：组合工况1，锚栓最大拉力：N ta=72.1507 kN锚栓中心到翼缘边缘距离：l a1=0.5×(720-350)-95=90 mml a1对应的受力长度之半：l l1=l a1=90 mm锚栓中心到X向加劲肋距离：l a2=0.5×260-14=116 mml a2对应的受力长度：l l2=116+min(170-90，116+0.5×48)=196 mm弯矩分布系数：ζa2=0.5×90×116/(90×116+90×196)=0.185897分布弯矩：M a2=N ta*ζa2=72150.7×0.185897×10^-3=13.4126 kN6 要求的最小底板厚度计算综上，底板各区格最大分布弯矩值为：M max=32.2741 kN受力要求最小板厚：t min=(6*M max/f)^0.5=(6×32.2741/205 ×10^3)^0.5=30.7345 mm≤32，满足一般要求最小板厚：t n=20 mm≤32，满足柱截面要求最小板厚：t z=19 mm≤32，满足七. 柱对接焊缝验算柱截面与底板采用全对接焊缝，强度满足要求八. X向加劲肋验算加劲肋外伸长度：L b=170 mm加劲肋间反力区长度：l i=min(0.5×260，170)=130 mm与支承肋间反力区长度：l o=min{0.25×[730-260×(2-1)]，170)=117.5 mm反力区面积：S r=(130+117.5)×170×10^-2=420.75 cm^21 X向加劲肋板件验算控制工况：组合工况1，混凝土压应力：σcm=5.2003 N/mm^2计算区域混凝土反力：F c=5.2003×420.75/10=218.803 kN控制工况：组合工况1，承担锚栓反力：F a=72.1507 kN板件验算控制剪力：V r=max(F c，F a)=218.803 kN计算宽度取为上切边到角点距离：b r=191.988 mm板件宽厚比：b r/t r=191.988/14=13.7135≤14.8558，满足扣除切角加劲肋高度：h r=270-20=250 mm板件剪应力：τr=V r/h r/t r=218.803×10^3/(250×14)=62.5151 Mpa≤180，满足2 X向加劲肋焊缝验算焊缝验算控制剪力和控制工况同板件验算，V r=218.803 kN角焊缝有效焊脚高度：h e=2×0.7×9=12.6 mm角焊缝计算长度：l w=h r-2*h f=250-2×9=232 mm角焊缝剪应力：τw=V r/(2*0.7*h f*l w)=218.803/(2×12.6×232)=74.8504 MPa≤200，满足九. 支承加劲肋验算加劲肋悬挑长度：L b=0.5×(690-350)=170 mm内侧反力区长度：L i=min{0.25×[730-(2-1)×260]，170}=117.5 mm反力区面积：S r=[117.5+0.5×(790-730)]×170×10^-2=250.75 cm^2加劲肋内支承长度：L b=0.5×350-14=161 mm反力区面积：S r=(0.5×790-0.25×730)×161×10^-2=342.125 cm^21 支承加劲肋板件验算控制工况：组合工况1，悬挑区混凝土压应力：σcmx=5.2003 N/mm^2悬挑区混凝土反力：F cx=5.2003×250.75/10=130.398 kN控制工况：组合工况1，悬挑区承担锚栓反力：F ax=108.226 kN内侧区混凝土不受压或仅少部分受压，取混凝土反力：F ci=0 kN内侧区不承担锚栓拉力，取锚栓反力：F ai=0 kN板件验算控制剪力：V r=max(F cx，F ax，F ci，F ai)=130.398 kN内侧区板件计算宽度取为：b r=274 mm板件宽厚比：b r/t r=274/14=19.5714≤33.013，满足计算宽度取为上切边到角点距离：b r=197.149 mm板件宽厚比：b r/t r=197.149/14=14.082≤14.8558，满足加劲肋高度：h r=300 mm板件剪应力：τr=V r/h r/t r=130.398×10^3/(300×14)=31.047 Mpa≤180，满足2 支承加劲肋焊缝验算悬挑区焊缝验算控制剪力和控制工况同板件验算，V rx=130.398 kN内侧区焊缝验算控制剪力和控制工况同板件验算，V ri=0 kN焊缝验算控制剪力：V r=V rx+V ri=130.398+0=130.398 kN角焊缝有效焊脚高度：h e=2×0.7×9=12.6 mm角焊缝计算长度：l w=h r-2*h f=300-2×9=282 mm角焊缝剪应力：τw=V r/(2*0.7*h f*l w)=130.398/(2×12.6×282)=36.6986 MPa≤200，满足十. 边缘加劲肋验算支承加劲肋支承在该加劲肋上，反力区应包含支承肋反力区反力区面积：S r=S ri+S rx+0.5×(790-357)×14×10^-2=623.185 cm^21 边缘加劲肋板件验算控制工况：组合工况1，混凝土压应力：σcm=1.47727 N/mm^2计算区域混凝土反力：F c=1.47727×623.185/10=92.0613 kN控制工况：组合工况1，承担锚栓反力：F a=108.226 kN板件验算控制剪力：V r=max(F c，F a)=108.226 kN计算宽度取为板件宽度：b r=179.5 mm板件宽厚比：b r/t r=179.5/14=12.8214≤33.013，满足扣除切角加劲肋高度：h r=300-20=280 mm板件剪应力：τr=V r/h r/t r=108.226×10^3/(280×14)=27.6087 Mpa≤180，满足2 边缘加劲肋焊缝验算采用对接焊缝连接，视为等强十一. 柱脚抗剪验算控制工况：组合工况1，N=(-300) kN；V x=50 kN；V y=0 kN；锚栓所承受的总拉力为：T a=216.452 kN柱脚底板的摩擦力：V fb=0.4*(-N+T a)=0.4×(300+216.452)=206.581 kN柱脚所承受的剪力：V=(V x^2+V y^2)^0.5=(50^2+0^2)^0.5=50 kN≤206.581，满足十二. 柱脚节点抗震验算1 绕x轴抗弯最大承载力验算绕x轴柱全塑性受弯承载力：W p=2.70756e+006mm3M p=W p*f y=2.70756e+006×235=636.276 kN·m因为N/N y=300000/4.61516e+006=0.0650031<=0.13, 所以M pc=M p=636.276 kN·m绕x轴柱脚的极限受弯承载力：M u1=f u b A e(L-X n/3)=473.684×4419.44×(625-251.421/3)=1132.94 kN·mM u2=f ck BXn(L-X n/2)=26.8×790×251.421×(720-251.421/2)=3163.46 kN·mM u,base j=min(M u1,M u2)=1132.94 kN·m >=1.1M pc=699.903 kN·m,满足2 绕y轴抗弯最大承载力验算绕y轴柱全塑性受弯承载力：W p=1.23892e+006mm3M p=W p*f y=1.23892e+006×235=291.147 kN·m因为N/N y=300000/4.61516e+006=0.0650031<=Aw/A, 所以M pc=1*M p=291.147 kN·m 绕y轴柱脚的极限受弯承载力：M u1=f u b A e(L-X n/3)=473.684×2946.29×(655-790/3)=546.615 kN·mM u2=f ck BXn(L-X n/2)=26.8×720×790×(790-790/2)=6021.32 kN·mM u,base j=min(M u1,M u2)=546.615 kN·m >=1.1M pc=320.262 kN·m, 满足。
【2017年整理】刚接外露式柱脚
刚接外露式柱脚计算书项目名称_____________构件编号_____________设 计_____________校 对_____________审核_____________计算时间 2014年12月2日（星期二）22:10参考书目：《钢结构原理与设计》 王国周 瞿履谦 主编，清华大学出版社《钢结构原理与设计》 夏志斌 姚谏 主编，中国建筑工业出版社《钢结构连接节点设计手册》 李星荣 魏才昂 丁峙崐 李和华 主编，第二版，中国建筑工业出版社一、设计资料基础混凝土强度等级: C30H 钢柱截面尺寸: 自定义H 钢260×650×6×12.0柱脚内力设计值:M x = 154.00 kN·mM y = 0.00 kN·mN = 399.00 kNV x = 30.00 kN计算类型: 验算支撑加劲肋设置:靴板: SB30_Q235//300×30支撑加劲肋: SB12_Q235//300×12锚栓选用: M30-Q235X 向受拉侧锚栓个数: 3Y 向受拉侧锚栓个数: 5X 向锚栓间距: 195mmY 向锚栓间距: 200mmlt = 80mmb t = 35mm二、计算结果1.底板尺寸确定L = (n y - 1)l y + 2l t = (5 - 1) × 200 + 2 × 80 = 960mmB = (n x - 1)l x + 2b t = (3 - 1) × 195 + 2 × 35 = 460mma = (n y - 1)l y - h 2 = (5 - 1) × 200 - 6502 = 75mmc = (n x - 1)l x - b - 2t bx 2 = (3 - 1) × 195 - 260 - 2 × 302 = 35mm2.底板混凝土最大压应力计算Y 向偏心距 e y = M x |N | = 154.00 × 103399.00 = 386.0mm> L 6 + l t 3 = 9606 + 803 计算柱脚底板受压区长度:已知:钢材和混凝土弹性模量的比值: n = 6.867X 向受拉侧锚栓的总有效面积: A ex = n x × A 0 = 3 × 561.00 = 1683.00 mm 2其中:n x --------X 向锚栓个数A 0--------单个锚栓的有效截面积受压区长度由下面一元三次方程求得:x n 3 + Ax n 2 + Cx n + D = 0,其中系数A = 3(e y - L 2) = 3 × (386.0 - 9602) = -282.11 C = 6n A ex B (e y + L 2 - l t ) = 6 × 6.867 × 1683.00460 × (386 + 9602- 80) = 118474.98 D = 6n A ex B (e y + L 2- l t )(l t - L ) = 6 × 6.867 × 1683.00460 × (386 + 9602- 80) × (80 - 960) = -104257985.90 解得:x n = 483.3mm Y 方向混凝土最大压应力: σy = 2N (e y + L 2 - l t )B (L - l t - x n 3)x n = 2 × 399.00 × 103 × (386.0 + 9602 - 80)460 × (960 - 80 - 483.313) × 483.31 =3.92 MPa X 方向锚栓总拉力: T ax = N (e y - L 2 + x n 3)L - l t - x n 3 =399.00 × (386.0 - 9602 + 483.313)960 - 80 - 483.313= 37.22 kN3.混凝土基础局部抗压验算混凝土基础局部抗压提高系数可取 βc = 1.0混凝土基础局部抗压最大允许值 [σc ] = βc f c = 1.0 × 14.30 = 14.30 MPa混凝土底板所承受的最大压应力σcmax = σy = 3.92 MPa[σc ] = 14.30 MPa ，满足!4.锚栓拉力验算锚栓群所承受的总拉力: T a = T ax = 37.22 kN单个锚栓所承受的最大拉力: N t = T a n = 37.223= 12.41 kN f t = 78.54 kN ，满足! (f t 表示锚栓抗拉设计值。
外露式钢柱脚下基础短柱尺寸要求
外露式钢柱脚下基础短柱尺寸要求
外露式钢柱脚下基础短柱的尺寸要求主要包括以下几个方面：
1. 短柱截面尺寸：根据钢柱的截面尺寸和承载力要求，确定基础短柱的截面尺寸。
通常采用与钢柱相同的截面形式，但尺寸会有所不同。
2. 短柱长度：短柱的长度通常由基础的设计和施工条件决定。
根据工程经验，短柱的长度通常为～，具体长度应根据实际情况进行计算确定。
3. 短柱的配筋：基础短柱的配筋应按照相关规范进行计算和设计，以确保其具有足够的承载力和稳定性。
根据短柱的受力情况，配置相应的纵向和横向钢筋。
4. 短柱的混凝土强度等级：基础短柱的混凝土强度等级应不低于C30，以提高其承载能力和耐久性。
5. 短柱的预埋件和锚固件：根据钢柱的连接方式和设计要求，在基础短柱中预埋相应的锚固件和连接件，以确保钢柱与基础之间的可靠连接。
总之，外露式钢柱脚下基础短柱的尺寸要求需要根据具体情况进行具体分析，并按照相关规范和设计要求进行计算和确定。
浅谈钢框架外露式刚接柱脚与基础连接的极限承载力
浅谈钢框架外露式刚接柱脚与 基础连接的极限承载力张宗昌1 李娟2摘要：钢框架柱脚一般采用刚接柱脚。
刚接柱脚形式一般有外露式、插入式和埋入式。
通常情况下，6度时，采用外露式柱脚；7度、8度时，有吊车的框排架或重屋盖框排架柱宜采用外露式刚接柱脚；8度、9度时，多层框架柱、可采用埋入式柱脚；8度、9度时，单层排架格构柱和实腹式均可采用杯口式插入柱脚。
本文通过实际工程浅谈一下钢结构框架外露式钢结构柱脚与基础连接的极限承载力。
关键词：外露式；框架结构；刚接柱脚；极限承载力本文将通过为某公司高压粉煤气化示范项目中钢结构管廊来说明此问题。
该项目管廊比较多，有新建，有改建。
通常情况下，工程中管廊都做成钢结构。
本工程中管廊型式多样，有柱在横向是钢筋混凝土的，纵向梁是钢结构的；也有全是钢的。
基础型式业主统一要求都做成弹性地基梁模式，但由于现场实际原因，有些基础只能做成独立基础，有些基础还需要新旧联合基础。
该项目气化界区桥架管廊段长度244.5m，地下部分情况复杂，地上部分需要在原有管廊之间插空立柱子（见图1），由于管廊新建钢柱是在原有管廊之间插空设置，故新建管廊无法在电缆走向方向做成框架形式，只能做成排架型式，纵向框架梁分别向里偏移600mm再做梁，然后再钢梁之间做水平支撑，增加结构平面内刚度，以弥补钢梁不能直接连接到钢柱而造成钢梁对钢柱约束较弱缺憾。
图1 （管廊平面布置图局部）该管廊共三层，该管廊标高5.600m恒荷载40KN/m，标高8.500m恒荷载30KN/m，标高9.800m恒荷载35KN/m；固定架位置共2处，集中水平力作用于9.800m，大小为120KN，其它位置及标高钢柱轴线处水平力为10KN。
经用PKPM计算，计算中发现固定架柱间支撑处柱脚螺栓需要6M45；无柱间支撑处的螺栓为8M45，还显示节点屈服承载力不满足。
无柱间支撑处螺栓太大，从直觉上，感觉很不合理（给人的感觉荷载相对较小的地方反而需要的螺栓越大了，不符合常识）。
外露式圆钢管柱刚接柱脚设计研究
衡和变形协调假 定 ， 推导给 出较 实用 的压弯工 况下 圆 底板混凝土 压应 力分 布及 锚栓 拉力 的计算 公 式 。对
拉弯工况下 柱脚 底板 的受 力状 态进 行 了讨 论 。最后 通过一个具 体算 例 ， 验证本文公 式的实用性 。
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关键 词 ： 圆钢 管 ；刚接 ； 脚 ； 栓 柱 锚
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石油化工外露式钢接柱脚设计
第49卷第7期当代化工 Vol.49，No.7 2020年7月 Contemporary Chemical Industry July，2020收稿日期：2020-03-12 石油化工外露式钢接柱脚设计董海印，王梅亮（中国石油集团东北炼化有限公司沈阳分公司，辽宁沈阳110167）摘要：石油化工行业中钢结构形式被大量使用，柱脚作为钢结构设计中重要的一部分应该得到足够的重视。
石油化工行业中最为常用的柱脚形式为外露式钢接柱脚，其构成主要包括柱脚底板、地脚螺栓、靴板、加劲肋、垫板、开孔等几大部分。
结合石油化工行业特点，对上述柱脚的各组成部分迚行详细的分析及研究，使石油化工行业中钢结构柱脚的设计更加合理、规范。
关键词：石油化工；钢结构外露式柱脚；钢接柱脚中图分类号：TU 318 文献标识码： A 文章编号：1671-0460（2020）07-1501-04Design of Exposed Fixed Column Base in Petrochemical IndustryDONG Hai-yin, WANG Mei-ling（CNPC Northeast Refining＆Chemical Engineering Co., Ltd., Shenyang Company, Shenyang Liaoning 110167, China）Abstract: Steel structure is widely used in petrochemical industry. As an important part of steel structure design, the column base should be paid enough attention. The most common form of column foot in petrochemical industry is exposed fixed column base, its main contents include baseboard, anchor bolt, boot plate, stiffener, bearing plate and round hole. In this paper, these parts were analyzed and researched based on the characteristics of petrochemical industry, in order to make the steel structure column design more reasonable and normal.Key words: Petrochemical industry; Exposed column base; Fixed column base1 石油化工行业中钢结构外露式柱脚的重要意义及使用现状1.1 钢结构柱脚的重要性在石油化工行业结构设计中钢结构占到了60%以上，常见的结构单体如：冷换构架、反应器构架、楼梯间、装置管廊、系统管廊等，而钢柱脚是上部主体钢结构与基础连接的重要连接节点，柱脚将上部的荷载（轴力、剪力、弯矩）有效地传递至基础，保证上部结构的稳定性和安全性，同时柱脚的形式也直接影响到结构整体的内力分布与变形性能，故钢结构柱脚设计在钢结构设计中起着至关重要的作用。
外露式刚接柱脚螺栓计算(极限状态)
Z4螺栓计算-工况1混凝土抗压强度fcu,k20.1N/mm2混凝土弹性模量 3.00E+04N/mm2钢弹性模量 2.06E+05N/mm2底板长L595mm底板宽B430mm由于为双排螺栓，偏安全按螺栓群质心与底板边距离取为lt，按单排螺栓计算故螺栓距底板边ltx=0mm故螺栓距底板边lty=75mm螺栓直径为：39mm单侧螺栓个数nx=2个单侧螺栓个数ny=2个单个螺栓有效面积At=1121个螺栓选用Q345单个螺栓极限承载力Tk=526.87KN则强轴螺栓受拉侧总有效面积2242mm2则弱轴螺栓受拉侧总有效面积2242mm2N10KN偏心距e判别强轴1.1*Mp299.2KN·m29920.099.166********.3My0KN·m0.071.7118.3333偏心距ex29920.0mm偏心距ey0.0mm得X向受压混凝土分布长度：Xx251.00mm继续调整3381592569小于10000就算满足Y向受压混凝土分布长度：Xy0.00mm继续调整-7715645.18由公式得强轴螺栓总拉力Ta=580.96KN弱轴螺栓总拉力Ta=0.00KN<Tk/γRE=526.9KN得强轴边缘最小压应力：0N/mm2强轴边缘最大压应力σc=10.95N/mm2<βl*fcu,k=37.68N/mm2弱轴边缘最小压应力：0.039085402N/mm2弱轴边缘最大压应力σc=0.04N/mm2<强轴边缘最大压应力σc10.95N/mm2综合最大压应力σc=10.95N/mm2<βl*fcu,k=37.68N/mm2混凝土受压净面积An=590.86x1150=107930mm2则混凝土受压计算面积Ab=379260mm2所以混凝土局部承压提高系数 1.87假设混凝土基础距柱脚板边100mm，。
【总结】外露式刚接柱脚锚栓和短柱配筋计算方法
各位大侠，规范看得云里雾里，下面是我整的，有空帮忙看下是不是理解上有错误！【总结】外露式刚接柱脚锚栓和短柱配筋计算方法勝蛇的梦查《高层钢-混凝土混合结构规程》8.1.2条：验算局部受压按《混凝土结构设计规范》D.5.1-2条：显然本条=0.85 ; 其中局部受压的计算底面积Ab，可由局部受压面积与计算底面积按同心、对称的原则确定；常用情况按下图取用：本条用于计算单侧锚栓面积.工程意义为：按柱底范围配筋（指锚栓）的混凝土短柱按压弯计算，其受弯承载力钢柱柱脚弯矩设计值！计算假定：B、受拉边仅计入锚栓拉力（不考虑混凝土短柱外边缘配筋作用，因为锚栓和钢筋无连接，由其间混凝土传递内力）；C、锚栓和混凝土的强度都取强度标准值。
查《混凝土结构设计规范》6.2.10，按以下步骤计算锚栓面积（对称配筋）：另外,计算得到的锚栓面积要满足构造规定:轻钢结构最小锚栓M24;重钢结构最小锚栓M30.而且也要满足《高层建筑钢-混混合结构规程》8.1.1条规定：刚接柱脚时，对于6°及其以上抗震设防的结构，柱脚锚栓截面面积不宜小于钢柱下端截面面积的20%。
其中钢柱全塑性受弯承载力Mpc计算按照本条第4项计算（见下）。
柱脚（混凝土短柱）压弯极限受弯承载力可以按《混凝土结构设计规范》11.4.3条条文说明计算：本条用于计算混凝土短柱配筋.本条要求照8.1.2-2计算M1的方法计算Mu，计算假定应该调整为：A、混凝土柱截面按照柱底板范围记取【为啥不取全短柱截面?这样会偏于保守】；B计算假定含糊不清，按如上处理肯定偏于安全】短柱上筋上端不考虑锚固是考虑与锚栓“搭接”长度25d作用。
计算得到的就是受弯计算平面混凝土柱单侧配筋面积,应该不小于同抗震等级框架柱单侧配筋下限:.同样,箍筋抗剪计算满足外还要满足同抗震等级混凝土柱加密区箍筋构造要求.另外参考《机械工业厂房结构设计规范》(GB 50906-2013)7.4.1：锚栓边距和柱底板边距本条工程意义为：按柱底范围配筋的混凝土柱按压弯计算，其受弯极限承载力不小于钢柱全塑性受弯承载力！【疑惑的是：为什么混凝土短柱守？对非混合结构比如多层钢结构房屋这样做是否保守呢？它们是否有自己的一套计算方法？】当短柱柱顶设置锚板，钢柱和锚板之间不设置抗剪连接件的时候，锚栓就承担了水平剪力（比如混凝土排架柱顶和钢梁的不完全抗剪连接）。
广告牌外露柱脚刚接节点计算书1105
“圆钢管柱外露刚接”节点计算书==================================================================== 计算软件：MTS钢结构设计系列软件MTSTool v2.5.0.0计算时间：2013年11月05日16:54:33====================================================================一. 节点基本资料节点类型为：圆钢管柱外露刚接柱截面：PIPE-1320*20，材料：Q345柱与底板全截面采用对接焊缝，焊缝等级为：二级，采用引弧板；底板尺寸：L*B= 2000 mm×2000 mm，厚：T= 44 mm锚栓信息：个数：24采用锚栓：双螺母弯钩锚栓库_Q345-M68方形锚栓垫板尺寸(mm)：B*T=115×20底板下混凝土采用C30节点前视图如下：节点下视图如下：二. 荷载信息设计内力：组合工况内力设计值工况N(kN) Vx(kN) Vy(kN) Mx(kN·m) My(kN·m)抗震组合工况1 290.4 0.0 -248.5 5512.5 0.0 是组合工况2 457.2 11.7 -49.7 1102.5 97.1 是三. 验算结果一览验算项数值限值结果最大压应力(MPa) 7.75 最大19.7 满足受拉承载力(kN) 515 最大550 满足锚栓上拔力(kN) 0 最大550 满足底板厚度(mm) 44.0 最小39.1 满足等强全截面 1 满足板件宽厚比14.2 最大14.9 满足板件剪应力(MPa) 32.6 最大170 满足焊缝剪应力(MPa) 60.5 最大200 满足焊脚高度(mm) 12.0 最小9.95 满足焊脚高度(mm) 12.0 最大33.6 满足最大正应力(MPa) 0 最大365 满足2轴剪应力(MPa) 0 最大212 满足3轴剪应力(MPa) 0 最大212 满足综合应力(MPa) 0 最大222 满足腹板焊脚高(mm) 8.00 最大12.0 满足腹板焊脚高(mm) 8.00 最小4.74 满足翼缘焊脚高(mm) 8.00 最大18.0 满足翼缘焊脚高(mm) 8.00 最小5.81 满足四. 混凝土承载力验算控制工况：组合工况1，N=290.4 kN；M x=5512.5 kN·m；M y=0 kN·m；柱脚受力不合理，无法计算！混凝土抗压强度设计值：f c=14.3N/mm2底板面积：A=L*B =2000×2000×10-2=40000cm2局部受压面积：A l=2000×2000×10-2=40000 cm2局部受压计算区域X向扩伸量：b x=min(2000，200)=200mm局部受压计算区域Y向扩伸量：b y=min(2000，500)=500mm局部受压计算面积：A b=(2000+2×200)×(2000+2×500×10-2=55000 cm2混凝土局部受压的强度提高系数：βl=(A b/A l)0.5=(55000/40000)0.5=1.173为地震组合工况，取γRE=0.85底板下混凝土最大受压应力：σc=7.748N/mm2底板下混凝土最大受压应力设计值：fc*Fac/γRE=14.3*1.173/0.85=19.727N/mm27.75≤14.3×1.173/0.85=19.727，满足五. 锚栓承载力验算1 锚栓受拉承载力验算控制工况：组合工况1，N=290.4 kN；M x=5512.5 kN·m；M y=0 kN·m；锚栓最大拉力：N ta=515.197 kN(参混凝土承载力验算)锚栓的拉力限值为：N t=549.952kN锚栓承受的最大拉力为：N ta=515.197kN≤549.952，满足2 锚栓上拔力补充验算风载：f w=0kN恒载：f d=0kN柱间支撑的最不利分量：f b=0kN单根锚栓承受的上拔力：f=[1.4*(f w+f b)-1.0*f d]/m=[1.4×(0+0)-1.0×0]/24=0kN≤549.952，满足六. 底板验算1 混凝土反力作用下截面所围区格分布弯矩计算截面所围区格按周边支承圆板计算，依中心点取混凝土压应力区格内混凝土不受压或仅少部分受压，取分布弯矩：M c1=0 kN圆板半径：r=660 mm分布弯矩：M c1=0.21×0×660×660 ×10-3=0 kN2 混凝土反力作用下加劲肋间区格分布弯矩计算边角区格按两边支承板计算，混凝土压应力按最大值取控制工况：组合工况1，最大混凝土压应力：σc=6.586 N/mm2(已抗震调整) 加劲肋间夹角：α=15度，半角正弦值：Sn=0.1305跨度取为加劲肋间距离：a2=2×(1320×0.5+320)×0.1305=255.831 mm加劲肋与底板角点夹角1：α1=0度，正切值：Tg1=0混凝土反力面积1：S1=(0.707×2000)2×0/(1+0)=0 mm2加劲肋与底板角点夹角2：α2=15度，正切值：Tg2=0.2679混凝土反力面积2：S2=(0.707×2000)2×0.2679/(1+0.2679)=211261.042 mm2混凝土反力面积：S=0+211261.042-π/4×13202/24=154241.137 mm2按等面积等跨度求悬挑长度：b2=S/a2=154241.137/255.831=602.902 mm分布弯矩：M c2=0.133×6.586×255.831×255.831 ×10-3=57.331 kN3 锚栓拉力作用下底板分布弯矩计算按最大锚栓拉力和三边支承板计算控制工况：组合工况1，锚栓拉力：N ta=437.918 kN(已抗震调整)加劲肋间夹角：α=15度，半角正弦：Sn=0.1305，半角余弦：Cs=0.9914锚栓中心到截面边缘距离：l a1=0.5×(2000-1320)-150=190 mml a1对应的受力长度：l l1=l a1=190 mm锚栓中心到加劲肋距离：l a2=(0.5×1320+190)×0.1305=110.947 mml a2对应的受力长度：l l2=110.947+min(320+0.5×1320-(0.5×1320+190)×0.9914，110.947+0.5×68)=248.219 mm弯矩分布系数：ζ=190×110.947×0.5/(190×110.947+190×248.219)=0.1545分布弯矩：M a=N ta*ζ=437917.628×0.1545×10-3=67.637 kN4 要求的最小底板厚度计算综上，底板各区格最大分布弯矩值为：M max=67.637 kN受力要求最小板厚：t min=(6*M max/f)0.5=(6×67.637/265 ×103)0.5=39.133 mm≤44，满足一般要求最小板厚：t n=20 mm≤44，满足柱截面要求最小板厚：t z=20 mm≤44，满足七. 柱对接焊缝验算柱截面与底板采用全对接焊缝，强度满足要求八. 加劲肋验算加劲肋外伸长度：L b=320 mm反力区分布弧度：ω=min(2×3.142/24，π×320/1320)=0.1309反力区面积：S r=0.5×0.1309×(1320+320)×320=343.481 cm21 加劲肋板件验算控制工况：组合工况1，混凝土压应力：σcm=6.586 N/mm2(已抗震调整)计算区域混凝土反力：F c=6.586×343.481/10=226.22 kN控制工况：组合工况1，承担锚栓反力：F a=437.918 kN(已抗震调整)板件验算控制剪力：V r=max(F c，F a)=437.918 kN计算宽度取为上切边到角点距离：b r=396.67 mm板件宽厚比：b r/t r=396.67/28=14.167≤14.856，满足扣除切角加劲肋高度：h r=500-20=480 mm板件剪应力：τr=V r/h r/t r=437.918×103/(480×28)=32.583 Mpa≤170，满足2 加劲肋焊缝验算焊缝验算控制剪力和控制工况同板件验算，V r=463.677 kN角焊缝有效焊脚高度：h e=2×0.7×12=16.8 mm角焊缝计算长度：l w=h r-2*h f=480-2×12=456 mm角焊缝剪应力：τw=V r/(2*0.7*h f*l w)=463.677/(2×16.8×456)=60.526 MPa≤200，满足九. 抗剪键验算取抗剪键承载力抗震调整系数γRE=0.851 正应力验算控制工况：组合工况1，N=290.4 kN；V x=0 kN；V y=-248.5 kN；锚栓所承受的拉力为：T a=3091.183 kN柱脚所承受的剪力：V=(V x2+V y2)0.5=(02+248.52)0.5=248.5 kN柱脚底板的摩擦力：V fb=0.4*(-N+T a)=0.4×(-290.4+3091.183)=1120.313 kN抗剪键X向剪力：V sx=V x×(V-V r)/V=0×(248.5-1120.313)/248.5=0 kN抗剪键Y向剪力：V sy=V y×(V-V r)/V=-248.5×(248.5-1120.313)/248.5=871.813 kN 抗剪键X向弯矩：M sx=V y×h d=871.813×100×10-3=87.181 kN·m抗剪键Y向弯矩：M sy=V x×h d=0×100×10-3=0 kN·m计算γ：截面塑性发展系数γ2=1.2γ3=1.05验算强度：σ1=σ2=87.181/1334/1.05×103=62.241N/mm2σ3=σ4==-(87.181)/1334/1.05×103=-62.241N/mm2σmax=62.241 N/mm2≤310/0.85=364.706，满足2 2轴剪应力验算控制工况同正应力验算，2轴剪力计算参上τ=0×741.957/1/20010×10=0N/mm2τ2=0 N/mm2≤180/0.85=211.765，满足3 3轴剪应力验算控制工况同正应力验算，3轴剪力计算参上τ=0×341.448/3/6753×10=0N/mm2τ3=0 N/mm2≤180/0.85=211.765，满足十. 抗剪键角焊缝验算焊缝群分布和尺寸如下图所示：角焊缝焊脚高度：h f=8 mm；有效高度：h e=5.6 mm焊缝受力：N=0kN；V x=0kN；V y=0kN；M x=0kN·m；M y=0kN·m；为地震组合工况，取连接焊缝γRE=0.9未直接承受动力荷载，取正面角焊缝强度设计值增大系数βf=1.221 焊缝群强度验算抗压面积：A N=102.189 cm2抗剪面积：A x=71.949 cm2；A y=30.24 cm2X向剪应力：τx=|V x|/A x=0×103/7194.88=0 MPaY向剪应力：τy=|V y|/A y=0×103/3024=0 MPa轴力下正应力：σN=N/A=0/102.189×10=0 MPa最大综合应力：σmax=[(σN/βf)2+max(τy，τx)2]0.5=[(0/1.22)2+max(0，0)2]0.5=0 MPa≤200/0.9=222.222，满足2 角焊缝构造检查腹板角焊缝连接板最小厚度：T min=10 mm腹板构造要求最大焊缝高度：h fmax=1.2*T min=12 mm≥8，满足腹板角焊缝连接板最大厚度：T max=10 mm构造要求最小腹板焊脚高度：h fmin=1.5*T max0.5=4.743 mm≤8，满足翼缘角焊缝连接板最小厚度：T min=15 mm翼缘构造要求最大焊脚高度：h fmax=1.2*T min=18 mm≥8，满足翼缘角焊缝连接板最大厚度：T max=15 mm构造要求最小翼缘焊脚高度：h fmin=1.5*T max0.5=5.809 mm≤8，满足。
钢柱节点构造详图 民用钢框架外露式刚接柱脚节点构造详图
钢结构柱脚分类、特点与适用范围
天津大学网络教育学院专科毕业论文题目：钢结构柱脚分类、特点与适用范围完成期限：2014年1 月3 日至2014年5月5 日学习中心某某某年级2010级专业某某某某指导教师某某某姓名某某某学号 102000000000摘要目前，钢结构建筑发展迅速。
在钢结构建筑中，构件的承载力虽然重要，但是节点部位对结构的安全性尤为重要。
其中最重要的节点部位就是梁柱节点和柱脚节点，这两种节点若有一个出现问题，将会对建筑结构造成很大的损失，所以在设计中对于钢结构的节点形式的选择和构造处理方法尤为重要。
本文从钢结构柱脚的分类形式入手，对不同形式的柱脚进行了分析，分别从受力特点、构造方式等方面进行比较。
最后结合选择柱脚形式时应考虑的各方面因素，给出了选择钢结构柱脚形式的建议。
关键字：钢结构；外露式柱脚；外包式柱脚；埋入式柱脚钢结构柱脚分类、特点与适用范围一、引言目前，钢结构建筑发展迅速。
在钢结构建筑中，构件的承载力虽然重要，但是节点部位对结构的安全性尤为重要。
其中最重要的节点部位就是梁柱节点和柱脚节点，这两种节点若有一个出现问题，将会对建筑结构造成很大的损失，所以在设计中对于钢结构的节点形式的选择和构造处理方法尤为重要。
但多年来人们对梁柱的节点连接比较重视，而对柱脚节点连接形式及构造重视不足。
因此，我们要对柱脚节点形式的选用和设计原则有个概念性的把握。
对钢结构的柱脚而言，不是指柱构件下端，而是指最下层柱构件的下端和基础混凝土的连接部分。
柱脚是将最下层柱下端所受的轴力、弯矩、剪力有效地传递给基础。
柱的柱的下端的作用是固定在底座上，和内力轴传递到基础。
根据应力性能列的不同可分为刚接和铰接。
一般来说，多铰柱轴压柱，承受轴向力和剪切力，并与多个刚性节点偏心受压柱，承受轴向力，剪力和弯矩。
其中，刚性节点可以采用嵌入式，外包，暴露，埋葬了整个组件的类型被称为插入式；铰接塔可以实现外包的形式暴露。
根据不同的方法，嵌入式结构，外包是铸造；暴露，插接式组装式。
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。
外露式柱脚极限承载力验算
外露式柱脚极限承载力验算外露式柱脚极限承载力是指钢结构中柱脚处所能承受的最大荷载。
在工程设计中，正确计算和验证柱脚的极限承载力非常重要，以保证结构的安全性和稳定性。
下面我们将对外露式柱脚极限承载力的验算进行详细介绍。
首先，我们需要明确外露式柱脚的构造特点。
外露式柱脚通常由钢板、焊接件等构成。
其设计目的是通过合理的布局和焊接连接来传递和分散荷载，使柱脚能够稳定地承受荷载的作用。
在验算外露式柱脚的极限承载力时，我们需要考虑以下几个方面：1. 材料强度：柱脚构件所使用的材料必须具有足够的强度和刚度，以满足工程设计要求。
在验算中，需要确定柱脚材料的屈服强度和抗拉强度等指标，并将其应用于计算过程中。
2. 荷载分析：柱脚所承受的荷载包括垂直荷载、水平荷载和扭转力等。
我们需要分析这些荷载的大小、方向和作用点位置，并在验算中考虑这些因素。
一般情况下，我们采用极限状态设计方法来确定柱脚的安全荷载。
3. 结构稳定性：柱脚的稳定性对于抵抗荷载的作用起着至关重要的作用。
在验算中，我们需要考虑柱脚的局部稳定性和整体稳定性。
局部稳定性包括均布应力、局部扭转和局部剪切等因素，而整体稳定性则涉及柱脚与主体结构的连接方式和刚度等。
4. 构件验算：柱脚所包含的构件需要进行独立验算，以验证其在承受荷载时的安全性。
这包括焊缝强度、板厚强度、拉力槽的强度等。
在验算中，需要根据相关规范和标准，采取适当的验算方法和理论模型。
5. 破坏机理：通过研究柱脚的破坏机理，可以更好地理解柱脚在极限承载力下的变形和失稳情况。
根据破坏机理的不同，可以选择合适的验算方法和材料工作状态，来提高柱脚的极限承载力。
总之，外露式柱脚极限承载力的验算是一项复杂的工作，需要综合考虑材料强度、荷载分析、结构稳定性、构件验算和破坏机理等因素。
只有通过全面而系统的分析，才能得出准确和可靠的验算结果。
这为工程设计人员提供了重要的指导意义，帮助他们设计出安全、可靠的钢结构柱脚。
外露式刚接柱脚计算书
外露式刚接柱脚计算书项目名称 ____xxx_____ 日期 _____________设计 _____________ 校对 _____________一、柱脚示意图二、基本参数1．依据规范《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS 102:2002)2．柱截面参数柱截面高度h b =500mm柱翼缘宽度b f =500mm柱翼缘厚度t f =14mm柱腹板厚度t w =14mm3．荷载值柱底弯矩M=350mkN柱底轴力N=500kN柱底剪力V=50kN4．材料信息混凝土 C25柱脚钢材 Q235-B锚栓 Q2355．柱脚几何特性底板尺寸 a ＝75mm c ＝100mm b t ＝85mm l t ＝75mm 柱脚底板长度 L =800mm 柱脚底板宽度 B =800mm 柱脚底板厚度 t =30mm 锚栓直径 d =39mm柱腹板与底板的焊脚高度 h f1 =10mm加劲肋高度 h s =210mm加劲肋厚度 t s =10mm加劲肋与柱腹板和底板的焊脚高度 h f2 =10mm三、计算过程1. 基础混凝土承压计算（1） 底板受力偏心类型的判别 36tl L +=800/6+75/3=158.333mm 偏心距 NMe ==350×1000/500=700mm根据偏心距e 判别式得到：abs(e)>(L/6+lt/3) 底板计算应对压区和拉区分别计算 （2） 基础混凝土最大压应力和锚栓拉力 a. 6/0L e ≤<锚栓拉力 0a =T)/61(max L e LBN+=σb.)3/6/(6/t l L e L +≤< 锚栓拉力 0a =T)2/(32max e L B N-=σc. )3/6/(t l L e +> 若d <60mm 则：2max 6L B ML B N ⋅⋅+⋅=σ 2min 6L B ML B N ⋅⋅-⋅=σ 柱脚底板的受压区长度 x n ＝m inm ax m ax σσσ-⋅L若mm 60≥d 则：解下列方程式得到柱脚底板的受压区长度x n ：0))(2/(6)2/(3n t t ae 2n 3n =---+--+x l L l L e BnA x L e x其中，A e a为受拉区锚栓的有效面积之和，n =E s /E c 。
钢结构的柱脚形式
工程技术幸福生活指南42幸福生活指南钢结构的柱脚形式杨艳霞信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司南京分公司 江苏 南京 210000摘 要：本文介绍钢结构柱脚的各种形式的适用范围和注意事项。
关键词：铰接柱脚；刚接柱脚；外露式；外包式；埋入式；插入式Abstract: This paper introduces the application scope and matters needing attention of various forms of steel structure column foot. Keywords: Hinged column foot； Just answer column foot； The leakage type； Outsourcing type；Embedded type；Plug-in.0、引言 目前钢结构建筑越来越多，笔者作为工业院的一员，几乎接触到主要建筑的结构形式都是钢结构，仅仅一些辅助性的建筑才会是混凝土结构形式。
钢结构和混凝土结构最大的区别就是钢结构有很多的节点需要绘图并计算，其中就包含钢柱的柱脚节点。
1、柱脚形式的分类 1）根据钢柱柱脚的受力，可以分为两种形式，一种是铰接柱脚，一种是刚接柱脚。
铰接柱脚一般用于不带吊车的轻型门式刚架，或者承受荷载较小的钢平台。
刚接柱脚一般用于5t 以上桥式吊车的门式刚架结构和规模荷载较大的钢框架结构。
2）根据柱脚的位置可以分为四种形式：外露式柱脚、外包式柱脚、埋入式柱脚和插入式柱脚。
2、铰接柱脚 铰接柱脚一般是外露式柱脚，钢柱在基础短柱上面，是造价最低最方便施工的柱脚形式。
铰接柱脚的地脚锚栓布置在翼缘的内侧，不能承受弯矩，仅承受轴力。
在承受剪力方面，目前国内比较统一的做法刚接柱脚和铰接柱脚都不考虑锚栓受剪，如果有剪力，靠柱底摩擦力或者设置抗剪键来抵抗剪力。
3、刚接柱脚 1）刚接柱脚的外露式和铰接柱脚的外露式一样，都是钢柱底板在基础短柱上面。
外露式钢结构柱脚设计
外露式钢结构柱脚设计
摘要]外露式柱脚可兼做铰接与刚接，分析了外露式柱脚的受力形式，提出了外露式柱脚的构造要求，归纳了外露式柱脚的计算原理，并给出了外露式柱脚的应用局限性。
[关键词]外露式柱脚铰接刚接
引言
钢结构柱脚是连接上部结构与基础的重要部分，对整个结构的安全及造价有重大影响。
柱脚按受力性能分为铰接与刚接，铰接柱脚宜采用外露式，刚接柱脚可采用外露式、埋入式及外包式。
外露式柱脚是将钢柱通过底板与锚栓固定在混凝土表面的柱脚，兼可做成铰接与刚接，其构造简单，施工方便，在实际工程中有广泛应用。
1.外露式柱脚的受力分析
钢柱传来的轴力首先通过钢柱与底板间的焊缝传递给底板，再由底板把压力传给混凝土基础。
由于底板与混凝土之间不能受拉，当底板出现拉力时，由嵌固在基础中的锚栓来承担。
在柱脚中，锚栓通常不能用以承受柱脚底部的水平剪力，此部分的水平剪力应由柱脚底板与其下部的混凝土的摩擦力来抵抗。
当剪力过大时，应考虑设计剪力键来分担。
铰接柱脚仅传递轴力和剪力，不传递弯矩，弯矩仅出现在刚接柱脚的连接中。
在刚接柱脚中，弯矩由柱底板直接传给基础，通过混凝土的承压来抵抗，而由弯矩产生的拉力则通过锚栓的受拉来抵抗。
2.外露式柱脚的构造要求。
外露式钢柱脚防护措施
外露式钢柱脚防护措施我见过那施工现场，一片乱糟糟的。
大太阳晒着，尘土飞扬的，那钢柱脚就孤零零地杵在那儿。
旁边的工人啊，一个个灰头土脸的，脸上的汗水和着灰尘，一道道的，跟个花猫似的。
我就问其中一个看起来经验挺丰富的老师傅：“师傅啊，这钢柱脚就这么晾着，可不太好吧？”老师傅看了我一眼，眼睛里透着那种老手的精明，他一边擦汗一边说：“咋不知道呢，这得防护起来，不然啊，容易坏。
”那怎么防护呢？这可大有讲究。
首先啊，得把周围的环境清理清理。
你不能让那些乱七八糟的建筑垃圾、碎石块啥的都堆在钢柱脚旁边。
我就瞅见有个年轻的小工，拿着个大扫帚，呼哧呼哧地扫着地，那灰尘扬得他直咳嗽，脸憋得通红，像个熟透的苹果。
我就走过去跟他说：“小同志啊，这可得扫干净喽。
”他抬起头看了我一眼，咧着嘴笑：“大哥，我知道呢，这要是不干净，那钢柱脚就容易被腐蚀。
”然后啊，就是给钢柱脚穿上一层“防护衣”。
这“防护衣”可不是随便找块布就成的。
得用专门的防护材料，比如说防腐涂料。
我看着工人拿着刷子，蘸着那涂料，小心翼翼地往钢柱脚上刷。
那涂料的颜色还挺好看的，有点像那种深蓝色的大海，在阳光下还闪闪发亮呢。
这刷的时候啊，可得均匀，不能一块厚一块薄的。
我看到有个工人刷得太快了，那涂料都往下滴呢。
我就赶紧喊：“哎，兄弟，你这可不成啊，刷得不均匀，到时候防护效果就不好了。
”他愣了一下，挠挠头说：“大哥，一着急就没注意。
”还有啊，在钢柱脚的底部，要做好排水措施。
你想啊，要是下了雨，水都积在那儿，那钢柱脚就像泡在水里的木头，时间长了肯定得烂啊。
我就看到他们在周围挖了一些小沟，就像给钢柱脚挖了一些小水渠似的。
有个工人还在那嘟囔：“这水啊，就像个调皮的小鬼，得把它引走才行。
”在这整个防护过程中，大家都得小心翼翼的。
这就像照顾一个刚出生的小娃娃一样，得用心。
这外露式钢柱脚要是防护好了，那就能稳稳当当的，就像一个人站得笔直，啥风雨都不怕。
这不仅是为了保证工程的质量，也是对自己工作的一种尊重啊。
钢结构刚性固定钢柱脚的三大方法
一、钢柱柱脚形式的分类刚性固定柱脚：1）埋入式柱脚；2）外包式柱脚；3）插入式柱脚；铰接柱脚：外露式柱脚；二、埋入式柱脚2.1、基本概念：所谓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。
2.2、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有两种传递方式：a、均由H型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。
（也有研究说：该形式的柱脚中栓钉的作用不大，内力的传递主要是下述方式。
）b、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。
由于目前还没有能力考虑的有利因素如下：（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。
埋入式柱脚的埋深与构造示意图如下：2.3、埋入式柱脚一般构造要求及部分细部设计计算2.3.1、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（hc为钢柱截面的高度或管径）：a、轻型工字钢截面柱： H=（2.0~2.5）hc；b、圆管形截面柱和箱型截面钢柱：H=（2.5~3.0）hc。
2.3.2、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型截面柱，其水平加劲肋外伸宽度的宽厚比应不大于9（235/fay）½，对于箱型截面柱，其内部横隔板的宽厚比应不大于30（235/fay）½，2.3.3、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。
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二、计算结果
1.底板尺寸确定 L = (ny - 1)ly + 2lt = (5 - 1) ×200 + 2 × 80 = 960mm B = (nx - 1)lx + 2bt = (3 - 1) × 195 + 2 ×35 = 460mm (ny - 1)ly - h (5 - 1) × 200 - 650 a= = = 75mm 2 2 (nx - 1)lx - b - 2tbx (3 - 1) × 195 - 260 - 2 × 30 c= = = 35mm 2 2 2.底板混凝土最大压应力计算 Mx 154.00 × 103 Y 向偏心距 ey = = = 386.0mm |N| 399.00 L lt 960 80 > + = + = 186.7mm 6 3 6 3 计算柱脚底板受压区长度:
已知: 钢材和混凝土弹性模量的比值: n = 6.867 X 向受拉侧锚栓的总有效面积: Aex = nx ×A0 = 3 ×561.00 = 1683.00 mm2 其中: nx--------X 向锚栓个数 A0--------单个锚栓的有效截面积 受压区长度由下面一元三次方程求得: 2 x3 n + Axn + Cxn + D = 0,其中系数 L 960 A = 3(ey - ) = 3 × (386.0 ) = -282.11 2 2 6nAex L 6 × 6.867 × 1683.00 960 C= (ey + - lt) = × (386 + - 80) = 118474.98 B 2 460 2 6nAex L D= (ey + - lt)(lt - L) B 2 6 × 6.867 × 1683.00 960 = × (386 + - 80) × (80 - 960) = -104257985.90 460 2 解得: xn = 483.3mm L 2N(ey + - lt) 2 Y 方向混凝土最大压应力: y = = xn B(L - lt - )xn 3 960 2 × 399.00 ×103 ×(386.0 + - 80) 2 =3.92 MPa 483.31 460 × (960 - 80 ) × 483.31 3 L xn 960 483.31 N(ey - + ) 399.00 × (386.0 + ) 2 3 2 3 X 方向锚栓总拉力: Tax = = xn 483.31 L - lt 960 - 80 3 3 = 37.22 kN 3.混凝土基础局部抗压验算 混凝土基础局部抗压提高系数可取 c = 1.0 混凝土基础局部抗压最大允许值 [c] = cfc = 1.0 × 14.30 = 14.30 MPa 混凝土底板所承受的最大压应力 cmax = y = 3.92 MPa [c] = 14.30 MPa，满足! 4.锚栓拉力验算 锚栓群所承受的总拉力: Ta = Tax = 37.22 kN Ta 37.22 单个锚栓所承受的最大拉力: Nt = = = 12.41 kN n 3 ft = 78.54 kN，满足! (ft 表示锚栓抗拉设计值。) 5.混凝土基础与底板水平抗剪验算 混凝土基础与底板摩擦所产生的水平剪力: Vfb = 0.4(N + Ta) = 0.4 × (399.00 + 37.22) = 174.49 kN 2 2 2 V2 x + Vy = 30.00 + 0.00 = 30.00 kN，满足! 6.柱脚底板厚度计算 受压侧底板厚度计算 b2 60 受压侧受力最大的底板区格为三边支撑板，由 = = 0.28 Mimax = 0.5cmaxb2 2 =0.5 a2 211 2 × 3.92 ×60.00 = 7063.66 N· mm 则受压侧底板厚度由以下公式，得:
6Mimax 6 × 7063.66 = =14.9 mm f 190.00 受拉侧底板厚度计算 受拉侧受力最大的底板区格为三边支撑板，由以下公式得底板厚度 6Ntlai 6 × 12.41 × 103 ×75 t2 = = = 12.8 mm (D + 2lai)f (30 + 2 ×75) × 190.00 其中: D--------锚栓的孔径，此处取锚栓的直径 lai--------锚栓中心到底板支撑边的距离 按构造要求的底板最小厚度值: tmin = 30 mm 比较三个厚度值得底板的厚度取为: t = 30 mm 7.柱脚靴板验算 靴板抗弯验算 靴板弯矩 M = 0.5cmaxB(lt + a - 10)(lt + a - 10) = 0.5 ×3.92 ×460 × (80 + 75 -10) × (80 + 75 -10) = 18976722.28 N· mm M 18976722.28 靴板的弯曲正应力 = = = 21.09 MPa 2W 2 × 450000.00 f = 215.00 MPa，满足! 其中: f--------X 向靴板的抗拉，抗压和抗弯强度设计值。 靴板抗剪验算 V = cmaxlx(lt + a - 10) = 3.92 × 195 ×(80 + 75 - 10) = 110958.35 N V 110958.35 靴板最大剪应力 max = = = 12.33 hbxtbx 300 × 30 fv = 125.00 MPa，满足! 其中: hbx--------X 向靴板高度 tbx--------X 向靴板厚度 8.柱脚支撑加劲肋抗剪验算 由底板下混凝土反力得到的支撑加劲肋剪力 Y 方向加劲肋 Vy = cmaxlRiaRi = cmaxly(bt + c - 10) = 3.92 ×200 × (35 + 35 - 10) = 47091.08 N V = Vy = 47091.08 = 47091ห้องสมุดไป่ตู้08 N > Nt = 12.41 kN，取 V = 47.09 kN! 其中: lRi--------支撑加劲肋所承受的底板区格长度 aRi--------支撑加劲肋所承受的底板区格宽度 V 47091.08 支撑加劲肋最大剪应力 max = = = 13.08 MPa hbytby 300 × 12 fv = 125.00 MPa，满足! 其中: hby--------Y 向支撑加劲肋的高度 tby--------Y 向支撑加劲肋厚度 fv--------X 向靴板或 Y 向支撑加劲肋的抗剪设计值 t1 =
刚接外露式柱脚计算书
项目名称_____________构件编号_____________ 设 计_____________校 对_____________审核_____________ 计算时间 2014 年 12 月 2 日（星期二）22:10
参考书目： 《钢结构原理与设计》 王国周 瞿履谦 主编，清华大学出版社 《钢结构原理与设计》 夏志斌 姚谏 主编，中国建筑工业出版社 《钢结构连接节点设计手册》 李星荣 魏才昂 丁峙崐 李和华 主编，第二版，中国建筑 工业出版社
一、设计资料
基础混凝土强度等级: C30 H 钢柱截面尺寸: 自定义 H 钢 260× 650× 6× 12.0 柱脚内力设计值: Mx = 154.00 kN· m My = 0.00 kN· m N = 399.00 kN Vx = 30.00 kN 计算类型: 验算 支撑加劲肋设置: 靴板: SB30_Q235//300× 30 支撑加劲肋: SB12_Q235//300× 12 锚栓选用: M30-Q235 X 向受拉侧锚栓个数: 3 Y 向受拉侧锚栓个数: 5 X 向锚栓间距: 195mm Y 向锚栓间距: 200mm lt = 80mm bt = 35mm