摘要：柱脚是钢结构中上部主体结构与基础连接的重要节点，文章对铜结构的埋入式和外包式柱脚的抗震设计进行分析。
关键词：钢结构柱脚；埋入式；外包式
1.通常钢结构的柱脚形式有外包式柱脚，埋入式柱脚及外露式柱脚3种
外包式柱脚指将钢柱脚外面用钢筋混凝土包住的柱脚，埋入式柱脚是把钢柱固定在混凝土的基础梁上柱脚，而外露式柱脚是在混凝土基础表面固定钢柱的柱脚，其也是最常用的钢结构柱脚。钢结构柱脚，反力特别大，因此设计规划时一般采用固定柱脚。在此类情况下，采用外露式柱脚不仅会导致底板既大又厚，消耗大量钢材，更重要的是难以确保柱脚被完全固定。外包式柱脚和埋入式柱脚钢结构固定式柱脚的很好的选择，通常抗震设计也用这两类柱脚。
2.埋入式柱脚抗震设计
埋入式柱脚的特点，是将钢柱以一定深度埋置在混凝土基础梁中，埋人部分的钢柱表面虽然焊有栓钉，但根据研究，在这种形式的柱脚中栓钉的作用不大，内力的`传递主要依靠混凝土对钢柱翼缘的承压力，柱的轴向压力可由柱脚底板传给混凝土，柱的轴向拉力可由柱脚底板伸出部分对混凝土的承压作用传给混凝土，或由锚栓传给基础。埋入式柱脚的支配因素是埋入深度。试验表明，对于轻型工字形柱，埋深与柱截面高度之比不得小于2，对于大截面的宽翼缘H形柱和箱形柱，埋深与截面高度之比不得小3，且同时应满足下式要求：
d>=（6M/bf*fc）0.5
d-柱脚埋深；M-柱脚全截面屈服时的极限弯矩；bf-柱在受弯方向截面翼缘的宽度；fc-基础混凝土轴心受压强度设计值。
2.1柱脚轴向压力由柱脚底板直接传给基础，按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010-2010验算柱脚底板下混凝土的局部承压，承压面积为底板面积。
2.2埋入式柱脚应验算在轴力和弯矩作用下基础混凝土的侧向抗弯极限承载力，埋入式柱脚的极限受弯承载力不应小于钢柱全塑性抗弯承载力；与极限受弯承载力对应的剪力不应大于钢柱的全塑性抗剪承载力。
埋入式柱脚的计算，可按以下假设进行：钢柱的轴心压力N是由埋入的钢柱底板直接传递到钢筋混凝土基础上；柱脚处的弯矩M由埋入钢柱的翼缘与混凝土基础的承压力来传递给基础，或者由埋入部分钢柱上的抗剪焊钉来传递；柱脚的剪力v由埋入钢柱的翼缘和基础混凝土的承压力来传递。
2.3采用钢管柱时埋入式柱脚的构造要求，截面宽厚比或径厚比较大（≥33）的箱形柱和钢管柱，其埋入部分应采取措施防止在混凝土侧压力下被压坏。常用方法是填充混凝土，填充高度应稍高于混凝土基础上表面；或在基础上端附近设置内隔板或外隔板。隔板的厚度应按计算确定，外隔板的外伸长度不应小于柱边长（或管径）1/10。对于有抗拔要求的埋入式柱脚，可在埋入部分设置栓钉。
2.4钢柱边（角）柱柱脚埋入混凝土基础部分的上、下部位均需布置u形钢筋加强。当边（角）柱混凝土保护层厚度较小时，可能出现冲切破坏，可用下列方法之一补强：
设置栓钉。根据过去的研究，栓钉对于传递弯矩和剪力没有什么支配作用，但对于抗拉，由于栓钉受剪，能传递内力。
锚栓。因柱子的弯矩和剪力是靠混凝土的承压力传递的，当埋深较深时，在锚栓中几乎不引起内力，但柱受拉时，锚栓对传递内力起支配作用。在埋深较浅的柱脚中，加大埋深，提高底板和锚栓的刚度，可对锚栓传力起积极作用。
3.外包式柱脚抗震设计
外包式柱脚的特点，是钢柱底板与外包混凝土底部齐平，外包混凝土配有主筋和箍筋，顶部箍筋要集中配置，钢柱的外包部分要设置栓钉，钢柱翼缘外侧的混凝土保护层厚度一般不应小于150mm，外包式柱脚的内力分布进行设计。当钢柱与基础铰接时，柱脚弯矩完全由外包钢筋混凝土承受，柱的剪力也由外包混凝土承担。至于柱的轴力，一般认为，轴力可由钢柱底板直接传给基础，轴向拉力可通过底板的伸出边缘和锚栓传给基础。
外包式柱脚设计应注意的主要问题是：（1）当外包层高度较低时，外包层和柱面间很容易出现粘结破坏，为了确保刚度和承载力，外包层应达到柱截面的2.5倍以上，其厚度应符合有效截面要求。（2）若主筋的粘结力和锚固长度不够，主筋在屈服前会拔出，使承载力降低。为此，主筋顶部一定要设弯钩，下端也应设弯钩并确保锚固长度不小于25d。（3）如果箍筋太少，外包层就会出现斜裂缝，箍筋至少要满足通常钢筋混凝土柱的设计要求，其直径和间距应符合规范规定。为了防止出现承压裂缝，使剪力能从主筋顺畅地传给钢筋混凝土，除了通常的箍筋外，柱顶密集配置几道箍筋十分重要。（4）抗震设计时，在柱脚达到最大受弯承载力之前，不应出现剪切裂缝。（5）采用箱形柱或圆管柱时，若壁板或管壁局部变形，承压力会集中出现在局部。为了防止局部变形，柱壁板宽厚比和径厚比应符合《钢结构设计规范》GB50017-2003关于塑性设计规定，也可在柱脚部分在钢管内浇灌注混凝土。
埋入式柱脚和外包式柱脚的混凝土保护层厚度均不小于180mm，钢柱埋人部分和外包部分均宜在柱翼缘上设置圆头焊钉，其直径不得小于16mm，其水平向和竖向的中心距离不得大于200mm。
4.结语
外包式和埋人式柱脚在抗震设计中已经被广泛应用，文章从受力等多方面对其具体设计进行了初步探讨，希望能为相关设计提供参考。
建筑论文参考文献 1．《江西传统聚落建筑文化研究》，博士论文，2004； 2．《地域环境与传统民居特征的形成——兼论赣中吉泰地区“天门式”民居》， 潘莹、张敏龙，载南昌大学学报，2004/3，64—67页； 3．《江西传统聚落建筑文化的研究方法》，载《江西社会科学》，2003/12： 211—212页； 4．《简析明清时期江西传统民居形成的原因》，潘莹、施瑛，载《农业考古》， 2006/3 ：179—181页； 5．《论江西传统聚落布局的模式特征》，潘莹、施瑛，载《南昌大学学报》 （人文社科版），2007/3 ：94—98页； 6．《江西传统聚落中的文化类建筑》，潘莹、施瑛，载《农业考古》，2007/6 ： 225—226页； 7．《江西传统聚落中的祭祀类建筑》，潘莹、施瑛，载《农业考古》，2007/3 ： 201—203页； 8．《探析赣中吉泰地区“天门式”传统民居》，潘莹、施瑛，载《福建工程学院 学报》，2004/1：94—98页； 9．《建筑历史研究的哲学反思》，载《江西社会科学》，2003/2，57—60页； 10．《“重商”思想与“岭南派”建筑》，潘莹、施瑛，载《中国民族建筑论文 集》，2004，121—125页 11．《试从迁徙与融合的动态模式解析客家民居》，发表于国际学术会议论文集 《中国客家民居与文化》，2001年3月。
建筑结构设计中的抗震设计
■侯建娟（张家口市建筑设计院，河北张家口075000）
【摘要】针对目前建筑结构设计当中墨守成规的现象，提倡
采用概念设计思想来促进结构工程师的创造性，推动结构设
计的发展。工程技术人员在建筑、结构设计过程中必须充分
运用抗震概念设计的优化准则及其相应的构造措施，确保工
程质量。
【关键词】结构设计；抗震设计；概念设计
【中图分类号】TU352.1+1
【文献标志码】A
SeismicDesignConcept
in
theConstruction
Design
of
the
Structure
HOU
Jian-juan
(Zhang
JiaKou
Institute
of
ArchitecturalDesign,Zhangjiakou
075000,China)
【Abstract】In
the
view
of
the
current
structural
design
of
rigid
phenomenon,
this
paper
encourage
the
adoption
of
the
concept
design
of
structural
engineers
to
promote
the
creativity
and
the
development
of
structural
design.
In
the
structural
design
process,
engineering
and
technical
personnel
must
make
full
use
of
seismic
design
concept
and
criteria
for
the
optimization
of
the
structure
correspondingmeasures
to
ensure
project
quality.
【Key
words】structural
design
;
seismic
design
;
concept
design
1
概念设计的定义
结构设计分为理论设计和概念设计理论设计
是结构工程师根据计算理论和规范，在对结构进行
计算模型的假设及受力状态的假定的前提下，对结
构进行计算分析，得出数据式的结果，然后利用结果进
行设计。概念设计是指不经数值计算，尤其在一些难
以做出精确理性分析或在规范中难以规定的问题
中，依据整体结构体系与分体系之间的力学关系、
结构破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的基
本设计原则和设计思想，从整体的角度来确定建筑结
构的总体布置和抗震细部措施的宏观控制。在建筑
设计的方案阶段，从总体出发，采用概念性近似计
算方法，能迅速、有效地对结构体系进行构思、比较
和选择。这种方法虽有一定误差，但概念清楚、定性
准确、手算简单快捷，能很快选择出最佳方案，具有较
好的经济、可靠性能，同时也是施工图设计阶段判断
计算机内力分析输出数据可书与否的主要依据。
2
概念设计的意义
你好，我有相关论文资料，需要的话请加我QQ，497267666.谢谢
