1、钢柱基础形式的分类
刚性固定柱底座：
1）嵌入式柱底座；
2）外包柱基；
3）插入式立柱底座；
铰接柱底座：
裸露的柱基；
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2.预埋柱脚
2.1.基本概念：
所谓预埋柱脚是指钢柱底端直接预埋于混凝土基础筏、基础梁或地下室墙体中的刚性连接柱脚。其特点是嵌入相对于自身具有绝对刚性的基础中，形成刚性固定的柱脚节点。这种柱脚结构可靠，常用作高层钢结构框架柱的柱脚。
2.2.预埋柱脚受力特性
(1)柱的轴压N从钢柱的脚板直接传递到钢筋混凝土基础；柱的轴向拉力通过柱脚板的悬垂部分通过上部混凝土的反向压力传递到基础。 ，或通过地脚螺栓（地脚螺栓）直接传递至基础。
(2) 柱的弯矩M有两种传递方式：
一个。它们都是通过H型钢柱翼缘上的抗剪圆柱头焊钉传递到基础上的。这种方法在实际工程设计中多采用。 （也有研究称，此类柱脚中的钉子作用不大，内力主要通过以下方式传递。）
b.依靠钢筋混凝土对钢柱翼缘的侧压力产生的阻力传递到基础。
(3)柱脚顶部水平剪力V由钢柱翼缘和基础混凝土的侧向承载压力传递。
目前我们无法考虑的有利因素如下：
(4)当钢柱翼缘与基础混凝土处于侧向压应力状态时，设计中不考虑钢柱翼缘与混凝土摩擦产生的阻力。
(5)设计中未考虑钢柱翼缘与基础混凝土的粘结作用。
(6)确定预埋钢柱周围对称布置的竖向纵向钢筋面积时，不考虑钢柱承受的弯矩。
预埋柱脚埋深及结构示意图如下：
2.3.预埋柱脚的一般结构要求及部分详细设计计算
2.3.1.埋入基础的预埋柱脚钢柱深度一般可在下列范围内采用（hc为钢柱截面高度或管径）：
一个。轻型工字钢截面柱：H=(2.0~2.5)hc；
b.圆管型钢柱、箱型钢柱：H=（2.5~3.0）hc。
2.3.2.对于预埋柱脚，钢柱预埋件顶部宜设置水平加强筋或隔板；对于H形截面柱，水平加劲肋延伸宽度的宽厚比不应大于9（235/fay）1/2；对于箱形截面柱，水平加劲肋延伸宽度的宽厚比不应大于9（235/fay）1/2。内部隔膜不应大于 30 (235/fay) ½，
2.3.3.对于预埋柱脚，应在钢柱预埋部位安装圆柱头剪力螺栓。螺栓的数量和布置应根据计算要求确定。 H型钢柱强轴左右两侧翼缘、箱型柱两轴各侧翼缘、圆柱型柱两轴各侧翼缘（90°扇形）不应小于8φ16，钉子应水平放置，钉子垂直中心距不应小于200mm，钉子垂直中心距不应小于6d，横向间距不应小于4d以上，螺柱外表面距钢柱翼缘侧面的距离不应小于20mm；螺柱直径不应小于20mm。应小于φ16（常用φ19），螺栓长度应为螺栓直径的4～6倍。
2.3.4.预埋柱脚钢柱底板的长度和宽度根据柱轴力按下式确定，并应满足结构要求； N/(L*B)≤fc（N为柱轴力，fc为混凝土轴压强度设计值）；一般情况下，钢柱脚板的厚度不小于钢柱较厚板的厚度，且不小于20mm。同时应满足下列要求：t≥(6Mmax/f)½。(式中，Mmax——根据钢柱脚板与钢柱脚板之间的压应力确定的柱脚板最大弯矩)钢柱脚板的基础及支撑条件。）
2.3.5。当钢柱脚板需用地脚螺栓固定时，地脚螺栓的锚固深度不应小于25d；地脚螺栓一般仅用于安装固定。
2.3.6。钢柱脚预埋件周边混凝土内宜布置竖向钢筋，形成暗柱。暗柱的截面可为钢柱边长加300mm。配筋率不应小于0.2%。垂直钢筋应沿周边放置。间距宜不大于200mm，四根角筋直径宜不小于φ20，每边中间附加钢筋宜不小于φ16，箍筋一般采用φ10@100，三根基础顶面附近应增设φ12@50钢筋箍筋。 ，竖向钢筋应在柱脚板下锚固不少于35d。
柱脚一侧竖向钢筋（主筋）的横截面积As应按下式校核：
As = M / (d*fsy) ; M=M1+V*h
式中：M——作用在钢柱脚底部的弯矩设计值；
M1——作用于预埋钢柱顶部弯矩的设计值；
V——预埋钢柱顶部作用的水平剪力设计值；
h——钢柱埋深；
d——受拉侧和受压侧竖向钢筋合成点之间的距离；
fsy——钢筋抗拉强度设计值；
3、外包栏目基地
3.1.基本概念：
所谓包裹柱底座是指将钢柱底板放置在基础表面上，然后将钢筋混凝土短柱从基础上延伸出来，将钢柱底座浇包成一个整体。如下图：
3.2.外包柱脚受力特性
(1)柱的轴压N从钢柱的脚板直接传递到钢筋混凝土基础；柱的轴向拉力通过柱脚板的悬伸部分和地脚螺栓传递到基础。
(2)柱的弯矩通过钢柱翼缘上的螺柱传递到包脚钢筋混凝土短柱，并通过钢筋混凝土短柱传递到基础。因此，螺柱在封装柱底座中起着重要的传力作用。同时，短柱的配筋由弯矩的大小决定，但在计算短柱竖向和纵向主筋配置时，没有考虑钢柱所承受的内力。
(3) 基础顶部水平剪力由基础混凝土和短柱箍筋承受。螺栓在传递力方面发挥着重要作用。
3.3.外购柱底座的一般结构要求及部分详细设计计算
3.3.1.包裹钢柱脚的混凝土短柱高度一般可在下列范围内采用（hc为钢柱截面高度或管径）：
一个。轻型工字钢截面柱：H=(2.0~2.5)hc；
b.圆管型钢柱、箱型钢柱：H=（2.5~3.0）hc。
3.3.2.对于外包柱基的钢柱，短柱顶部还应设置水平加强筋或隔板；对于H形截面柱，水平加劲肋延伸宽度的宽厚比不应大于9（235/fay）1/2；对于箱形截面柱，水平加劲肋延伸宽度的宽厚比不应大于9（235/fay）1/2。内部隔膜不应大于 30 (235/fay) ½，
3.3.3.外包柱底座钢柱的混凝土短柱宜设置圆柱头剪力螺栓。螺栓的数量和布置应根据计算要求确定。 H型钢柱强轴左右两侧翼缘、箱型柱两轴各侧翼缘、圆柱型柱两轴各侧翼缘（90°扇形）不应小于8φ16，钉子应水平放置，钉子垂直中心距不应小于200mm，钉子垂直中心距不应小于6d，横向间距不应小于4d以上，螺柱外表面距钢柱翼缘侧面的距离不应小于20mm；螺柱直径不应小于20mm。应小于φ16（常用φ19），螺栓长度应为螺栓直径的4～6倍。
螺栓数量计算公式如下：
n≥Nf/Nv； Nf=M/hc； Nv=0.43As(Ec*fc) 1/2 ≤0.7As*γ*f；
上式中各符号的含义：
n——理论计算所需的最少螺栓数量；
Nf——混凝土内部钢柱单侧翼缘因弯矩M的作用而产生的轴向压（拉）力；
M——作用在钢柱脚顶部的弯矩；
hc——包脚钢柱的截面高度；
Nv——圆柱头焊接螺柱的剪切承载力设计值；
As——圆柱头螺栓的横截面积；
Ec——混凝土的弹性模量；
fc——混凝土轴压强度设计值；
f——螺栓所用材料的抗拉强度设计值；
3.3.4.外包裹钢柱底座的底板长度和宽度根据柱轴力按下式确定钢结构柱脚设计规范，并应满足结构要求； N/(L*B)≤fc（N为柱轴力，fc为混凝土轴压强度设计值）；一般情况下，钢柱脚板的厚度不小于钢柱较厚板的厚度，且不小于20mm。同时应满足下式的要求：t≥(6Mmax/f)½。 （式中，Mmax——根据钢柱脚板与基础之间的压应力以及钢柱脚板的支撑条件确定的柱脚板最大弯矩。）
3.3.5.固定在钢柱脚板上的地脚螺栓一般仅用于安装固定。地脚螺栓的锚固深度不应小于25d。
3.3.6.外钢柱脚翼缘外翼缘外的混凝土保护层厚度不应小于200mm。短柱的截面可为钢柱边长加200mm。其补强率不应低于0.2%。沿周界竖向钢筋间距不宜大于200mm，四根角钢筋直径宜不小于φ20，每边中间附加钢筋宜不小于φ16，箍筋采用一般为φ10@100，靠近基础顶面应增设3个φ12@50钢筋箍筋。钢结构柱脚设计规范，竖向钢筋应在柱脚板下锚固不少于35d。
柱脚一侧竖向钢筋（主筋）的横截面积As应按下式校核：
As = M / (d*fsy) ; M=M1+V*h
式中：M——作用在钢柱脚底部的弯矩设计值；
M1——作用于预埋钢柱顶部弯矩的设计值；
V——预埋钢柱顶部作用的水平剪力设计值；
h——钢柱埋深；
d——受拉侧和受压侧竖向钢筋合成点之间的距离；
fsy——钢筋抗拉强度设计值；
4.插入式柱脚
4.1.基本概念：
所谓插入式柱脚是指将钢柱脚插入混凝土杯座中，并用微膨胀细石混凝土二次浇筑固定。具有结构简单、节省钢材、安全可靠、施工方便等优点。插入式柱脚一般只用于单层钢结构工业厂房，不适用于高层建筑钢结构。
4.2.插入式柱脚受力特性
其受力特性与外式柱底座相同，但施工顺序不同。
4.3.插入式柱脚的一般结构要求及部分详细设计计算
除混凝土杯口结构不同外，与缠柱底座基本相似。
4.4.高杯口基础短柱结构
高杯口基础短柱的纵向钢筋除满足计算要求外，还应满足下列结构要求：
4.4.1.短柱四个角部的纵向钢筋直径不应小于20mm，并应延伸至基础层的钢筋网。大吨位起重机双肢短柱四个角部纵向钢筋直径不应小于25mm。
4.4.2.对于短柱长边上的纵向钢筋，当长边尺寸小于1000mm时，钢筋直径不应小于12mm，间距弯矩不应大于200mm。当长边尺寸大于或等于1000mm时，钢筋直径不应小于16mm，间距不宜大于200mm，每隔一米伸出一个150mm的直钩，支撑在基础底部的钢筋网，其余钢筋锚固于基础楼板顶面以下。
4.4.3.短柱短边应每隔200mm设置直径不小于16mm的纵向钢筋，每边配筋率不应小于短柱截面积的0.05%柱子。
4.4.4.短柱箍筋直径不宜小于8mm，间距不宜大于150mm；抗震设防烈度为8度、9度时，箍筋直径不宜小于8mm，间距不宜大于100mm；短柱顶面应加3根3Φ10@50钢筋箍筋。
4.4.5。短柱顶部焊接钢筋网：当短柱长边尺寸小于或等于1000mm时，钢筋直径不应小于12mm；当短柱长边尺寸大于1000mm且小于1500mm时，钢筋直径不应小于14mm；当短柱长边尺寸大于1500mm且小于2000mm时，钢筋直径不应小于16mm。
4.4.6.对于H型钢柱，插入深度一般可在柱截面高度的（2.0~2.5）倍范围内。采用插入式柱脚的实腹钢柱埋置深度不应小于钢柱截面高度的两倍；同时应满足《建筑抗震设计规范》计算公式9.2.13：d≥(6M/bf*fc)1/2的要求。 [式中，d——柱脚埋深； M——柱脚全截面屈服时的极限弯矩； bf——弯曲方向柱截面翼缘宽度； fc——基础混凝土轴压强度设计值]
4.4.7.高杯口基础杯壁厚度t按《建筑地基基础设计规范》（GB 50007--2002）表8.2.6确定。
4.4.8.钢柱（含双肢钢柱）与高杯口基础的连接应符合上述4.4.6条插入深度的规定。当杯壁厚度符合上述第4.4.7条的规定并满足下列条件时，杯壁和短柱的加固可按上述第4.4.1条至第4.4.5条的结构要求进行设计。
（一）起重机起重量小于等于75t、轨顶高程小于等于14m、基本风压小于0.5kPa、基础短柱高度不大于5m的工业厂房；
(2)起重机起重能力大于75t，基本风压大于0.5kPa，并满足下列表达式(对于截面短轴，钢筋混凝土短柱刚度大于或等于插入钢柱刚度的十倍）：
E2* I2 / E1* I1≥10
式中：
E1——钢柱弹性模量；
I1——钢柱在其截面短轴上的转动惯量；
E2——短柱钢筋混凝土弹性模量；
I2——短柱在其截面短轴上的转动惯量。
4.4.9.当不满足4.4.8条结构加固条件要求时，钢筋混凝土短柱应按计算要求进行加固。承重侧纵筋单边配筋率不应小于0.2%。箍筋沿短柱全长密度宜为@100，箍筋直径不应小于φ8（七度以上抗震设防不应小于φ10）
