埋入式柱脚设计

4.6柱脚设计
本工程设计柱与柱脚的连接板、锚栓均采用Q345钢，柱脚采用刚性埋入式柱脚，采用30C 混凝土()22/43.1,/3.14mm N f mm N f t c ==，箍筋和纵筋均采用HRB400钢筋（360=y f 2/N mm ）。

柱埋入深度都为900mm ，混凝土保护层厚度为200mm 。

抗震作用下最不利的一组内力：
973.209-=M m kN ⋅ 320.1440-=N kN 53.55=V kN （1）底板设计
选取mm L 528250428=⨯+=，mm B 447220407=⨯+=。

底板以下混凝土承载力验算
22/3.14/1.6447
5281440320mm N f mm N LB N c c =<=⨯==σ，满足要求。

柱截面自由宽度mm b 5.1932=，腹板高mm a 3582=，底板悬臂长度mm a 501= 查《钢结构节点设计手册》表8-4，得系数068.0=α
mm N a M c ⋅=⨯⨯==531623581.6068.022211σα
mm N a M c ⋅=⨯⨯==7625501.62
1
212212σ
35.7mm t ≥
==，同时不应小于柱较厚板件的厚度且
不宜小于mm 30，因此底板厚选为36mm 。

柱与底板连接：柱翼缘采用完全焊透坡口对接焊缝，腹板采用双面角焊缝连 接mm h f 8=（无引弧板）。

mm l W 29482242352428=⨯-⨯-⨯-= 焊缝应力：2/31.45294
87.023540721440320
2mm N A A N eW F N =⨯⨯⨯+⨯⨯=+=
σ
2236/82.745
.1965.196354073540712110973.209mm N W M F M
=⎪⎭
⎫
⎝⎛⨯⨯+⨯⨯⨯==σ 23
/86.16294
87.021053.55mm N A V eW v =⨯⨯⨯⨯==τ
翼缘焊缝承受的最大压应力22max /265/13.120mm N f mm N c M N =<=+=σσσ
腹板焊缝最大应力2
222
22
/200/78.4086.1622.131.45mm N f mm N w f v f N
W =≤=+⎪⎭⎫ ⎝⎛=+⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛=τβσσ 满足要求。

（2）锚栓设计
锚栓起安装固定底板的作用。

按构造要求取锚栓直径24mm ，埋入柱脚锚
固长度一般为25d ，mm 6002425=⨯。

（3）翼缘栓钉设计
圆柱头栓钉采用Q345级，直径22mm 。

翼缘上栓钉承担由弯矩产生的轴向压力： kN h M N e F 95.4195
.0973.209===
单个栓钉受剪承载力：
2
c
v
2
s 160.430.4342.8kN 416310
0.70.7 1.6772.83kN
41000N A A f ππγ⨯==⨯
=⨯≤=⨯⨯⨯= 所需螺栓个数为： 81.98
.4295.419===
v c F N N n 综上，每侧翼缘设置栓钉10个，间距为190mm 。

（4）基础混凝土受压验算
埋入式柱脚的钢柱受压翼缘处的基础混凝土的受压应力
d c c
(/2)
M VS W σ+=
（4.11）
d S 为钢柱埋入深度
3822
1045.26
19004076
mm S b W d Fc c ⨯=⨯==
2
28
6/3.14/07.110
45.22/190000053.5510973.2092
/mm N f mm N W VS M c c
c d =<=⨯⨯+⨯=+=
σ
满足要求。

（5）纵向钢筋设计
设置在埋入的钢柱四周的垂直纵向主筋，应分别在翼缘两侧布置；
bc s s sy
M A h f =
（4.12）
2641.1095360
800190000053.5510973.209mm f h VS M A sy s d s =⨯⨯+⨯=+=
选择主筋为2
s 422,1521mm A =A ，每侧设置3根16A 架力筋。

（6）柱脚极限承载力验算
由抗规8.2.8条规定 u,base pc
j
j M M η≥ （4.13）
其中
j
η为连接系数，查表为1.2。

()()m kN W f M pb y pc
⋅=⎥⎦
⎤
⎢⎣⎡⨯-⨯+-⨯⨯⨯==2.204943524282035407354073452
柱脚极限受弯承载力
()()⎥⎦
⎤⎢⎣⎡+-++=d d Fc c j
ubaec S l S S l l b f M d 2222 （4.14）
式中：l ——基础顶面到钢柱反弯点距离，可取驻地所在层高2/3；
c B ——与弯矩作用方向垂直的柱身宽度，对工字型截面柱取等效宽度； b h ——钢柱脚埋深。

u,base
6229.6400460024600+80033=7.5410kN m 1.2714.2857.04kN m j
M
⎤⎛⎫⎥
=⨯⨯⨯⨯⨯⨯ ⎪⎥⎝⎭⎦
⨯⋅≥⨯=⋅，满足条件
m
kN M m kN M pc j ubaec ⋅=⨯=≥⋅=⎥⎥
⎦
⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯⨯-+⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯⨯⨯⨯⨯=04.24592.20492.12.174.3955190032460021900190032460023246004073.142
2。