埋入式刚性柱脚设计

4.6柱脚设计

本工程钢柱H428X407X20X35柱脚采用刚性埋入式柱脚，连接板、锚栓均采用Q345B 钢，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

max 6662576.07

35.7mm 295M t f ⨯≥

==，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

4c

v

s c c 2

s 16 2.55109.6

0.430.4342.8kN 4100016310

0.70.7 1.6772.83kN

41000N A E f 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

38221045.26

19004076

mm S b W d Fc c ⨯=⨯==

228

6/3.14/07.11045.22/190000053.5510973.2092

/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

⋅=⎥⎦

⎤

⎢⎣⎡⨯-⨯+-⨯⨯⨯==2.2049

43524282035407354073452

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。

22

u,base

62229.6400460024600+800+80024600+800333=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

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