为什么不容易计算出外露柱基的极限抗弯承载力,而预埋和外柱基却很容易满足呢?
在计算外露钢柱基时,抗震规范第 9.2.16 条规定钢结构柱间支撑,使用外露柱基时,柱基的极限承载力应不小于柱截面塑性屈服承载力的 1.2 倍。柱基的锚栓不宜用柱底的水平剪力,柱底的剪力应由钢底板与基础的摩擦力或设置剪力等措施来承受。地脚螺栓应可靠锚固。
外柱底座的应力特性:
与嵌入式和外部底座相比,外露底座在机械性能方面接近半刚性连接,无法完全保证形成可旋转塑料铰链的机构。地震作用下的破坏特性是地脚螺栓被剪切、拉扯或拉出,因此多用于低强度区域的单层机架和多层框架结构。当不满足柱基承载力的计算时钢结构柱间支撑,可适当减小钢柱的截面尺寸或钢的强度,也可适当增加地脚螺栓的直径和数量。
从力学的角度来看,将一般外露的柱基视为半刚性的柱基更为合适。与钢柱根截面的全截面屈服能力相比,大多数情况下由地脚螺栓屈服决定的柱基塑性弯矩较小。这种柱座在弯曲时的机械性能主要由地脚螺栓的性能决定。如果地脚螺栓的塑性在拉伸屈服后能够得到充分发展,则暴露柱基的恢复力特性在承受重复载荷时表现出典型的滑滞特性。然而,实际的柱座往往在地脚螺栓截面的未弱化部分屈服之前就断开了螺纹部分,并且很难有足够的塑性发育。而当钢柱截面到一定程度时,往往很难设计出大于柱截面抗弯能力的外露柱基。因此,当柱基的地震作用较大时,使用明露式既不经济又不合适。当使用裸露的底座时,连接到柱间支撑的底座,无论是否需要计算,都必须提供剪切键,以可靠地抵抗水平地震作用。
预埋和封闭的柱座可以轻松满足弯曲极限承载力的要求。
埋地柱座易于满足钢柱根部横截面中塑料镜的要求。当埋深达到钢柱横截面高度的 2 倍深度时,可以认为柱基的恢复力特性基本呈纺锤形。预埋和插拔柱底座应保证钢柱的深度和钢柱埋地部分周围混凝土的厚度。
外柱基的力学性能主要取决于外钢筋混凝土短柱的力学性能。因此,应加强外短柱的加固,尤其是顶部箍筋,并保证外混凝土的厚度。它可以保证塑料铰链出现在钢柱的根部,可应用于高强度区域的高层建筑或多层建筑。
柱基的计算可参考《钢结构连接节点设计手册》(第 5 版)。
外露柱底座结构
嵌入式和袖外柱架结构