在刚性固定柱脚里，它可以分成 3 类。接下来我们对这三类分别进行详细的介绍和分析：一类是埋入式柱脚；一类是外包式柱脚；一类是插入式柱脚。
埋入式柱脚
1、基本概念
埋入式柱脚，是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柱脚，这种柱脚属于刚性连接。其特点在于，钢柱底端埋入相对自身而言绝对刚性的基础中，从而形成刚性固定柱脚节点。并且，这种柱脚构造较为可靠，常被用于高层钢结构框架柱的柱脚。
2、埋入式柱脚的受力特点
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，一方面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，另一方面经由锚栓（地脚螺栓）直接传给基础。
（2）柱的弯矩M有2种传递方式：
抗剪圆柱头焊钉将其均传递给基础，而这些均位于 H 形钢柱的翼缘上，在实际的工程设计里，大多会采用这种方法。
依靠钢筋混凝土对钢柱翼缘产生侧向承压力，此承压力所产生的抵抗力被传递给基础。
柱脚顶部存在水平剪力 V，此水平剪力 V 由钢柱翼缘以及基础混凝土的侧向承压力共同来传递。
钢柱翼缘与基础混凝土处于侧向承压应力状态时，因钢柱翼缘与混凝土之间的摩擦会产生抵抗力，而在设计时这种抵抗力是不被考虑的。
（5）钢柱翼缘与基础混凝土之间的粘结作用设计时不考虑。
在确定埋入钢柱周边对称配置的垂直纵向钢筋面积时，不将钢柱承担的弯矩考虑在内。
3、埋入式柱脚一般构造要求及部分细部设计计算
埋入式柱脚的钢柱埋入基础的深度通常可以在以下这些范围内选用：钢柱截面的高度或管径用 hc 表示。
① 轻型工字钢截面柱：H=（2.0~2.5）hc；
圆管形截面柱的 H 取值在（2.5 到 3.0）倍的 hc 之间；箱形截面钢柱的 H 取值也在（2.5 到 3.0）倍的 hc 之间。
埋入式柱脚，在钢柱埋入部分的顶部需设置水平加劲肋或横隔板。对于 H 形截面柱，其水平加劲肋外伸宽度的宽厚比要不大于 9（235/fay）。而对于箱型截面柱，其内部横隔板的宽厚比应不大于 30（235/fay）。
埋入式柱脚在钢柱的埋入部分需设置圆柱头抗剪栓钉。栓钉的数量以及布置方式，要按照计算要求来确定。[id_1028138009]
柱脚底板的长和宽按柱的轴力依据下式计算确定，同时要满足构造要求，即 N /（L×B）≦fc（其中 N 为柱轴力，fc 为混凝土轴心抗压强度设计值）；一般情况下，钢柱脚底板的厚度不小于钢柱较厚板件的厚度，并且不小于 20mm，同时还应符合 t≥（6Mmax/f）的要求（Mmax 为根据钢柱脚底板与基础间的压应力和钢柱脚底板的支承条件所确定的柱脚底板的最大弯矩）。
钢柱脚底板在需要锚栓固定的情况下，锚栓的锚固深度需不小于 25d。并且，锚栓通常只是用于安装固定这一用途。
钢柱脚埋入部分的外围混凝土需配置竖向钢筋来形成暗柱。暗柱的截面可以是钢柱边长加上 300mm。其配筋率不应小于 0.2%。竖向钢筋沿周边的间距不应大于 200mm。四根角筋的直径不应小于Φ20。每边中间的附加钢筋不应小于Φ16。箍筋一般选取Φ10@100。靠近基础顶面应额外增设 3 道Φ12@50 的加强箍筋。竖向钢筋应锚入柱脚底板下不少于 35d。
外包式柱脚
1、基本概念
外包式柱脚指的是把钢柱底板放置在基础面上，接着由基础伸出钢筋混凝土短柱，然后将钢柱柱脚浇筑并包裹起来，使其成为一个整体。
2、外包式柱脚的受力特点
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；而柱的轴向拉力，是借助柱脚底板的悬出部分以及锚栓传递给基础的。
柱的弯矩通过钢柱翼缘的栓钉传递给包脚钢筋混凝土短柱，然后由钢筋混凝土短柱传递到基础。所以，在外包式柱脚中，栓钉在传力方面起着重要作用。并且，短柱的配筋是由弯矩的大小来决定的，然而在计算短柱垂直纵向主筋的配置时，不会考虑钢柱所承担的内力。
包脚处顶部的水平剪力由包脚混凝土承担一部分钢结构fay，同时短柱箍筋也承担一部分。栓钉在其中起着重要的传力作用。
3、外包式柱脚一般构造要求及部分细部设计计算
钢柱柱脚外包混凝土短柱的高度通常可以在以下这些范围内选取：（hc 为钢柱截面的高度或管径）。
① 轻型工字钢截面柱：H=（2.0~2.5）hc；
② 圆管形截面柱和箱形截面钢柱：H=（2.5~3.0）hc。
外包式柱脚钢柱位于短柱顶部，需设置水平加劲肋或横隔板。对于 H 形截面柱，其水平加劲肋外伸宽度的宽厚比要不大于 9 乘以（235 除以 fay）。对于箱型截面柱，其内部横隔板的宽厚比应不大于 30 乘以（235 除以 fay）。
外包式柱脚钢柱在混凝土短柱部分，需要设置圆柱头抗剪栓钉。栓钉的数量要按照计算要求来确定，其布置也应依据计算要求来进行。圆管形截面柱两轴的每侧（90°扇面），其栓钉数目不宜小于 8Φ16，栓钉水平和竖向中心距均不应大于 200mm，竖向中心距不宜小于 6d，横向间距不宜小于 4d，栓钉外表面至钢柱翼缘侧边的距离不应小于 20mm；栓钉直径不应小于 Φ16（常用 Φ19），长度宜取 4 至 6 倍栓钉直径。
外包式柱脚钢柱脚底板的长和宽，需依据柱的轴力，通过下式来计算确定，并且要满足构造要求；即 N 除以（L 乘以 B）要小于等于 fc（其中 N 为柱轴力，fc 为混凝土轴心抗压强度设计值）；通常情况下，钢柱脚底板的厚度要不小于钢柱较厚板件的厚度，并且不能小于 20mm，同时还应符合下式的要求：t 要大于等于（6Mmax 除以 f）。
钢柱脚底板固定锚栓通常只是用来进行安装固定的。锚栓的锚固深度应当不小于 25 倍的锚栓直径。
外包式钢柱脚翼缘外侧的混凝土保护层厚度需不小于 200mm。短柱的截面可以是钢柱边长加上 200mm。其配筋率应不低于 0.2%。竖向钢筋沿周边的间距应不大于 200mm。4 根角筋的直径应不小于Φ20。每边中间的附加钢筋应不小于Φ16。箍筋通常取Φ10@100。靠近基础顶面应额外增设 3 道Φ12@50 的加强箍筋。竖向钢筋应锚入柱脚底板下不少于 35d。
插入式柱脚
1、基本概念
钢柱脚插入混凝土杯口基础内的这种方式被称为插入式柱脚，它采用二次浇筑微膨胀细石混凝土来固定。插入式柱脚具有构造简单的特点，能节约钢材，安全可靠且施工方便。插入式柱脚一般只在单层钢结构工业厂房中使用，而不适合用于高层建筑钢结构。
2、插入式柱脚的受力特点
其受力特点同外包式柱脚，仅是施工顺序有别。
3、插入式柱脚一般构造要求及部分细部设计计算
除其混凝土杯口构造有别外，其他基本和外包式柱脚相似。
4、高杯口基础短柱构造
高杯口基础短柱的纵向钢筋，一方面要满足计算方面的要求，另一方面还应满足以下这些构造方面的要求。
短柱四角的纵向钢筋直径最好不要小于 20 毫米，且要延伸到基础底板的钢筋网上。对于大吨位起重机的双肢柱短柱，其四角纵向钢筋的直径最好不要小于 25 毫米。
短柱长边的纵向钢筋，若长边尺寸小于 1000mm，那么其钢筋直径不应小于 12mm，间距不应大于 200mm；若长边尺寸不小于 1000mm，其钢筋直径不应小于 16mm，间距不应大于 200mm，并且每隔 1m 左右要伸下 1 根并作 150mm 的直钩支承在基础底部的钢筋网上，其余钢筋要锚固至基础底板顶面下 la 处。
短柱的短边每隔 200mm 需配置纵向钢筋，该纵向钢筋直径不小于 16mm 。并且每边的配筋率要不少于短柱截面面积的 0.05% 。
短柱中的箍筋直径需不小于 8mm，其间距要不大于 150mm；若抗震设防烈度为 8 度或 9 度，箍筋直径应不小于 8mm，间距应不大于 100mm；并且在靠近短柱顶面的位置需增设 3 道加强箍，规格为 3Φ10@50。
短柱顶面焊接钢筋网：若短柱长边尺寸不超过 1000mm，那么其钢筋直径需不小于 12mm；倘若短柱长边尺寸在 1000mm 到 1500mm 之间，其钢筋直径应不小于 14mm；要是短柱长边尺寸处于 1500mm 至 2000mm 之间，其钢筋直径不应小于 16mm。
对于 H 形截面钢柱，其插入深度通常可以在 2.0 倍到 2.5 倍柱截面高的范围内进行选取。实腹式钢柱采用插入式柱脚时的埋入深度，不得小于钢柱截面高度的 2 倍；并且还需要满足规范方面的要求。
（7）高杯口基础的杯壁厚度t按规范取值。
钢柱（包含双肢钢柱）和高杯口基础相连接时，要符合规范里关于插入深度的规定。如果杯壁厚度符合规定钢结构fay，并且还符合以下这些条件，那么杯壁以及短柱的配筋，就可以按照构造要求来进行设计。
起重机起重量不超过 75t，轨顶标高在 14m 以下或等于 14m，基本风压低于 0.5KPa 的工业厂房，同时基础短柱的高度不超过 5m。
② 起重机起重量大于75t，基本风压大于0.5KPa。
当不满足构造配筋条件的要求时，钢筋混凝土短柱需按计算要求进行配筋。其受力侧纵筋的单边配筋率应不低于 0.2%。箍筋应在短柱的全长范围内加密为@100。箍筋的直径要不小于Φ8（在 7 度以上的抗震设防中，箍筋直径要不小于Φ10）。
End
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