本文作者:茂名钢结构设计

钢柱外包柱脚(内蒙古乌兰察布市某窑尾框架外包式柱脚的详细解析)

茂名钢结构设计 8小时前 20:22:02 1 抢沙发
**钢柱外包柱脚是一种常见的建筑结构设计,主要用于承受上部轴力并提高结构的整体稳定性**。这种设计主要应用于需要抗震设防的工程中,特别是在地震频发的区域,如内蒙古自治区乌兰察布市某工业废渣综合利用循环经济项目的窑尾框架。,,外包式柱脚的设计和施工需要考虑多种因素。根据《钢标》12.7.7和《门规》10.2.15等规范,虽然没有具体的柱脚设计规定,但在实际设计时需参考细部构造要求。外包式柱脚在短柱顶部应设置水平加劲肋或横隔板,以增强其承载能力和刚度;而对于H型和箱型截面柱,其内部横隔板的宽厚比也应符合一定要求。这些设计原则确保了柱脚能够有效地承受上部结构的荷载,同时保证结构的安全性和稳定性。,,在实际应用中,外包式柱脚的设计还涉及到混凝土浇注的问题。由于钢管内部灌入混凝土可以有效防止柱子在水平力作用下的局部屈曲,对于矩形钢管柱的外包式柱脚,需要在管内浇注混凝土,且浇灌高度应高于外包高度。这一做法不仅增加了柱子的稳定性,也为施工提供了便利。,,内蒙古乌兰察布市某窑尾框架外包式柱脚的设计和施工是一个重要的工程项目,它不仅关系到整个项目的安全和稳定,也体现了现代建筑工程技术的进步。通过合理的设计和科学的施工,可以确保工程的成功实施,并为类似工程提供宝贵的经验。
钢柱外包柱脚(内蒙古乌兰察布市某窑尾框架外包式柱脚的详细解析) 结构电力行业设计

钢柱外包柱脚概述

外包式柱脚是一种常见的钢结构柱脚设计方法,主要用于将钢柱与基础有效连接,确保结构的安全性和稳定性。以下是关于外包式柱脚的详细解析:

1. 基本概念

外包式柱脚是指将钢柱底板放置在基础面上,再由基础伸出钢筋混凝土短柱将钢柱柱脚浇筑包裹住,形成一个整体。这种设计方法可以有效地传递柱的轴力、弯矩和剪力。

2. 受力特点

  • 轴向压力:柱的轴向压力 NN 由钢柱的柱脚底板直接传递给钢筋混凝土基础。
  • 轴向拉力:柱的轴向拉力通过柱脚底板悬出部分和锚栓传给基础。
  • 弯矩:柱的弯矩由钢柱翼缘的栓钉传递给包脚钢筋混凝土短柱,并由钢筋混凝土短柱传递至基础。
  • 水平剪力:包脚处顶部的水平剪力由包脚混凝土和短柱箍筋共同承担,栓钉起着重要的传力作用。

3. 构造要求

  • 短柱高度
    • 轻型工字钢截面柱:H=(2.02.5)hcH = (2.0 \sim 2.5)h_c
    • 圆管形截面柱和箱型截面钢柱:H=(2.53.0)hcH = (2.5 \sim 3.0)h_c其中,hch_c 为钢柱截面的高度或管径。
  • 加劲肋和横隔板
    • 对于 H 型截面柱,水平加劲肋外伸宽度的宽厚比应不大于 9(235fy)0.59 \left(\frac{235}{f_y}\right)^{0.5}
    • 对于箱型截面柱,内部横隔板的宽厚比应不大于 30(235fy)0.530 \left(\frac{235}{f_y}\right)^{0.5}
  • 抗剪栓钉
    • 栓钉的数量和布置应按计算要求确定。
    • H 型截面柱强轴左右两侧的翼缘、箱型截面柱两轴的每侧、圆管形截面柱两轴的每侧(90 度扇面),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,栓钉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。
    • 栓钉的直径不应小于 φ16(常用 φ19),栓钉长度宜取 4~6 倍栓钉直径。
  • 底板尺寸和厚度
    • 钢柱脚底板的长和宽按柱的轴力根据下式计算确定:NL×Bfc\frac{N}{L \times B} \leq f_c
    • 一般钢柱脚底板的厚度不小于钢柱较厚板件厚度,且不小于 20mm。
    • 底板厚度应符合下式要求:t(6Mmaxf)0.5t \geq \left(\frac{6M_{\text{max}}}{f}\right)^{0.5},其中 MmaxM_{\text{max}} 为柱脚底板的最大弯矩。
  • 锚栓
    • 锚栓的锚固深度应不小于 25d。
  • 混凝土保护层
    • 柱脚翼缘外侧混凝土保护层的厚度不应小于 200mm。
    • 短柱的截面可为钢柱边长加 200mm,其配筋率应不小于 0.2%。
    • 竖向钢筋沿周边的间距应不大于 200mm,四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。
    • 箍筋一般取 φ10@100,靠近基础顶面应增设三道 φ12@50 加强箍筋,竖向钢筋应锚入柱脚底板下不少于 35d。
    • 柱脚一侧竖向钢筋(主筋)的截面面积 AsA_s 应按下式验算:As=Md?fsyA_s = \frac{M}{d \cdot f_{sy}},其中 MM 为作用于钢柱柱脚底部的弯矩设计值,VV 为作用于钢柱埋入处顶部的水平剪力设计值,hh 为钢柱的埋深,dd 为受拉侧与受压侧竖向钢筋合力点间的距离,fsyf_{sy} 为钢筋的抗拉强度设计值。

4. 抗震设计

  • 规范要求
    • 抗震设计时,在外包混凝土顶部箍筋处,柱可能出现塑性铰的柱脚极限受弯承载力应大于钢柱的全塑性受弯承载力。

5. 应用实例

  • 工程案例
    • 内蒙古乌兰察布市某窑尾框架,采用 SATWE 软件进行结构整体分析计算,读出柱底内力,并通过对外包式柱脚进行计算,无论是在施工过程中,还是施工完成后,都满足承载力要求

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