如何设计钢结构厂房的钢柱的基础

如何设计钢结构厂房的钢柱的基础

默认分类2009-03-18 13:09:10 阅读236 评论0 字号：大中小

各个地域各个坏境条件地基承载力（俗称地幔力）大小各不一样，上部钢结构结构形式不同且受力不同，柱脚节点连接形式各的不一样，对基础大小的要求就有所不同，不一而论，由以上情况造成基础大小各异！基础的计算方法不在赘述，在此仅说明注意柱

脚连接节点对基础大小的影响：

1、刚接柱脚传递M弯矩、N轴力、剪力V于基础，预埋栓一般分布在钢柱翼板范围的外端，要求柱脚底板尺寸较大，所以一

般刚性连接柱脚对基础要求“大放脚”要大，墩柱也要做大。

2、铰接柱脚传递N轴力、剪力V于基础（近似为不传递M弯矩），预埋栓一般分布在钢柱翼板范围的内端，要求柱脚底板尺

寸较小，所以一般铰接连接柱脚对基础要求“大放脚”不大，墩柱相对刚接要小。

3、基础配筋率及其混凝土强度等级要按地基设计规范和混凝土设计规范执行。

关于钢结构厂房的柱脚锚栓的计算？

1.柱脚锚栓按抗拔构件计算；柱脚锚栓必须验算风吸力下的抗拔承载力。此时恒载和活载分项系数取 1.0；铰接柱脚柱脚锚栓一般按构造设置；刚接柱脚柱脚锚栓计算时尚需计入水平风载和吊车水平荷载产生的拔力。

2.有同行以为基础埋深较大的情况下，柱脚锚栓埋入锥形部位为宜，本人以为满足锚固长度即可，诸位意见呢？

3.我国规范规定不允许柱脚锚栓抗剪。本人以为剪力宜由抗剪构件全部承担，并且抗剪构件与基础混凝土可靠连接，理由是在

风载作用下，柱脚底板和二次浇灌层之间可能不存在压力；二次浇灌层与基础共同作用也很难全数保证。欢迎批评指正。

vesa能否示范一下刚接柱脚锚栓的抗拔验算呢?

本人认为不管铰接、刚接当查出柱底反力NX0.4>V时按规范须设置抗剪键,但本人同时认为当柱脚埋入地下20cm以上,对柱脚的抗剪有一定的作用,当然对锚栓的抗拔也有作用了?不是吗?你能将它拔起来或者破坏你不得问问砼大哥同意不同意?因为砼大哥照着

它嘛！对于第二点，锚固长度够了就行（我的意见）关于锚栓，可以搜索一下以前的讨论，另外可以参考一下专家的意见：

附《钢柱脚单个锚栓的承载力设计》

【作者】童根树[1] 吴光美[2]

【机构】 [1]浙江大学土木系杭州310027 [2]东华工程公司合肥230000

【关键词】钢柱脚锚栓承载力设计抗剪预留孔

【文摘】对国内外钢柱脚锚栓设计方法进行了回顾和比较，对单个锚栓的破坏模式和承载力进行了总结。比较发现，与我国不允许锚栓参与抗剪的规定相反，欧美国家都考虑锚栓参与抗剪；在锚栓抗拉强度设计值的取值方面，欧美等国将锚栓的强度设计值取与普通螺栓或与制作螺栓的材料相应的强度设计值，而我国规范的取值则在普通螺栓已经较低的基础上再打8折。基于对国内外不同设计方法的分析归纳，提出了单个锚栓的设计准则的建议，供锚栓设计时参考。提供一个钢结构厂房报价，不含土建的。现在做

钢结构的都是把土建外包的单方用钢量大约在20—23KG/平方米造价大约在280—300元/平方米杭州报价

三层钢结构厂房（仅1200多平方米），采用轻钢还是重钢结构？每平米大约需多少造价？设计费有多少？

这种多层钢结构的造价与许多因素有关,不能仅用几层就说明问题,应看其建筑的复杂程度,所在地区,柱网是否规整,装修档次如

何,因此,应把概况讲明!!! 给的数据太少了，应详细说明厂房的用途？有没有承重结构？采用什么样的结构形式？墙面想用砖混结构还是要用轻质墙体（需不需要保温）？层高为多少？屋面是用夹心复合板还是用岩棉板？里面的结构是否复杂？以及该地区的荷载？这些都会影响厂房的整体报价？只有知道了这些我才好给你报价。

在什么情况下才设置抗风柱啊？

钢筋混凝土厂房通常在山墙设置抗风柱，又称为“山墙抗风柱”。是因为山墙面积大，受风载大，设柱以将风荷载传递到基础和屋盖。钢结构厂房通常在山墙设置抗风桁架，同时在纵墙设置抗风柱。抗风柱仅仅作为构造要求，而不能当作框排架中的受力构件来计算。

刚接与铰接的疑惑

在设计构件的连接时，涉及到刚接和铰接，在施工中，怎样才能保证是刚接还是铰接呢。亦或是在实物中，看到连接，怎么判

断这个连接是刚接还是铰接？一个困扰很久的问题打扰各位。

1、目测节点自由度或预测构件的运动趋势，直接判定是铰接还是刚接

2、划出结构简图，假设某些节点是铰接，判断此时是否机构，以此判定节点的真实约束情况。

铰接是指连接的两杆件可以有相对的转角，可以自由的转动。而刚接是指连接的两杆件不能有相对的转角，即它们的角位移是相等的。在实际的工程中，很多都不是严格意义上的铰接和刚接，就比如说钢结构厂房柱脚的铰接，通常的做法是两个螺栓或四个螺栓，虽然我们计算的时候按完全铰接（即认为弯矩等于零）来处理，但其实它还是承担一部分弯矩的。具体设计的时候,比如柱脚的节点板(四颗螺栓),要是铰接考虑,那就把螺栓设计的尽量靠近翼缘板,使其抵抗弯距的能力最小,要是刚接那就把螺栓设计的靠近基座地板边缘,加大力臂,使其抗抗弯能力最大,同意楼上的说法其实没有绝对的刚接和铰接. 没有理想的铰接，也没有理想的刚接，在计算刚架、基础时都应考虑进去。冷弯薄钢规范关于单跨门式刚架柱的平面内计算长度就考虑了这样的情况。楼上这位老兄说的不错，柱脚锚栓可适当调整，以便更趋近铰接或刚接。我个人认为铰接的最好就用两个锚栓。实际上，绝大部分的连接都是半刚性连接，也就是界于铰接和刚性连接之间得连接，在弯矩作用下，连接各杆件之间有相对转角。转角的大小由弯矩的大小以及连接节点的转动刚度决定。在弹性阶段转角与弯矩呈线性关系，当弯矩达到超过某一值时两者呈非线性关系。转角和弯矩的曲线关系可以由连接节点的类型，各构造细部尺寸、材料特性等因素确定。半刚性连接、刚接和铰接是根据弯矩转角曲线人为划分的。刚性连接的做法有：栓焊、全焊和上下翼缘T形短钢连接；铰接连接有：梁腹板与柱用角钢或端板连接；半刚性连接有：螺栓端板连接，上下翼缘角钢连接。除了节点的形式，连接的刚性与节点的构造很有关系。例如门式刚架中常用的螺栓端板连接，螺栓端板连接可作为刚性连接，但连接的刚度和螺栓级别、螺栓个数、螺栓预紧力大小、端板是否外伸、端板厚度、柱上有无加劲肋等因素有关。大家说了很多高深的理论，呵呵，但都是本本知识，其实在翼缘外有螺栓的就认为是刚接，没有螺栓的是铰接，跟几个螺栓没有关系，如果在翼缘内有六个螺栓，翼缘外没有螺栓的也是铰接。对于这个问题做为刚要出道的我现在有这么一个疑惑，由于设计与施工总是会存在些不相符的地方,如厂房屋架梁上的管撑在设计中两者的连接应该是铰接,但是在实际的施工中由于孔位的尺寸偏差导致扩孔现象很常见，为了加强梁支撑,我看有好多人建议把连接出焊起来,请问这样会不会引起结构内力的重分布?是否意味着连接处就变为刚接?谢谢!

单层工业厂房。

柱下灌注桩,柱截面：1.2*0.6

地层自上而下分为两层。

第一层为粉土。厚度为6m。极限侧阻力qs1k=35kpa; 第二层为粘土，极限侧阻力标准值qs2k=61kpa;极阴端阻力标准值qpk=788kpa. 求：桩的直径宜取多少合适？桩长宜取多少合适？

指导老师说：“桩长取8米以下会不经济。直径不应大于500mm,桩数不宜超过6根”.他这样说有道理不？？

因为你未提供柱底荷载的标准值，所以不好帮你确定桩径及桩长。根据你提供的资料：一是上部结构仅为单层厂房（估计柱底荷载不会太大），二是提供的场地土的资料，根据本人的设计经验给你提供如下建议：

1、柱下桩数不要超过5根。

2、根据上部结构的柱底荷载，利用公式Ra=（Fk+Gk）/5求出单桩承载力特征值Ra。

3、根据Ra=Quk/2及桩基规范中关于Quk的计算公式确定桩长。

4、另外你应明确一个概念：对钻孔灌注桩来说，桩身直径越小越经济。同时为方便施工，建议本工程的桩身直径定为500。

因此我觉得，你们老师说的还是有道理的。以上论述供参考。 Nk=2400kn Mk=100kn.M Hk=40Kn 老师说要先选桩长，桩径按公式 Ra=u(Qsik/2)Li+Ap(Qpk/2) 由地基承载极限这样求单根桩的承载力特征值。

再又n>=(1.0~1.2)(Gk+Nk)/Ra求根数再进行验算

嗨！各位工程先进：

看了你们之讨论，本人提供个人之经验供你们参考，首先你的指导老师说：“桩长取8米以下会不经济。直径不应大于500mm，个人依据你的结构需求认为应是无误的，为何呢？其理由很简单，(1)你得结构是单层工业厂房，柱传递之荷重应不大 (2)你在思考一下，你的桩是属于点承桩而并非是摩擦桩，因为你的桩端阻力标准值qpk=788kpa远大于侧阻力标准值qs2k=61kpa，主要还是受端阻力在提供承载，当然啦，依据你结构之条件桩长取8米后若在增加桩常顶多也是增加侧阻力，然而若在你结构之条件8米桩长若够承载，增加装长当然亦属不经济。然而，对钻孔灌注桩来说，桩身直径越小越经济，这点要认同之先决条件有很大之瑕疵，因为这条件仅适用于结构规模不大之场合，怎么说呢？假设一根大口径的桩若能承载，何不用一根桩呢？所采用多根桩径小的基桩，若桩间距无法满足最小间距之影响，岂不是更应考虑群桩效应，如此一来桩数越多群桩效应越大(在一定范围内之配置)，那显而更不经济。

于此，个人提出以下几项建议：

(1)桩数决定：依据单柱荷重及单桩承载力来决定桩数(固定桩常时)

(2)桩径或桩长决定：依据单柱荷重、单桩承载力及考虑基桩配置决定桩径或桩长，还有应注意一下施工费用若单柱荷重不大，桩长8米若够承载时，当然采用8米，重点是基桩配置在考虑群桩效应下，是否摆的下去。此外，你是否想过若要增加桩长，不如增加桩径之问题？

以上为个人之卓见…………….

钻孔灌注桩水下混凝土灌注施工要点 :

目前，钻孔灌注桩在沿海地区工程中广泛使用，工艺日趋完善。钻孔灌注桩的水下砼灌注是成桩的关键环节，但往往由于施工工艺不当，断桩、堵管、夹泥、蜂窝、少灌等质量问题也时有发生。因此，运用科学、实用的砼灌注工艺以确保工程质量显得极为重要。如某广场6号楼桩基工程采用钻孔灌注桩(Φ800，桩长70．62米)共121根，围护采用钻孔灌注桩加水泥搅拌作为止水帷幕(Φ700，桩长13．50米)共176根。钻孔灌注桩数量大，桩身长，施工质量的优劣直接关系到桩基和围护工程质量，关系到整个工程的质量，由于我们正确地选用了科学合理的施工工艺，使钻孔灌注桩单桩静载试压全部优良。现对其施工作以下要点分析：

一、水下灌注砼的性能参数

(一)砼原料

粗骨料宜选用卵石，石子含泥量小于2％，以提高砼的流动性，防止堵管。

(二)砼初凝时间

一般砼初凝时间仅3～5小时，只能满足浅孔小桩径灌注要求，而深桩灌注时间约为5～7小时，因此应加缓凝剂，使砼初凝时

间大于8小时。

(三)砼搅拌方法和搅拌时间

为使砼具有良好的保水性和流动性，应按合理的配合比将水泥、石子、砂子倒入料斗后，先开动搅拌机并加入30％的水，然后与拌合料一起均匀加入60％的水，最后再加入10％的水(如砂、石含水率较大时，可适当控制此部分水量)，最后加水到出料时间控制

在60～90秒内。

(四)坍度选择

坍落度应控制在180±20毫米之间，砼灌注距桩顶约5米处时，坍落度控制在160～170毫米，以确保桩顶浮浆不过高。气温高，

成孔深，导管直径在250毫米之内，取高值，反之取低值。

二、砼灌注操作技术

(一)首批砼灌注

砼灌注量与泥浆至砼面高度、砼面至孔底高度、泥浆的密度、导管内径及桩孔直径有关。

孔径越大，首批灌注的砼量越多，由于砼量大，搅拌时间长，因此可能出现离析现象，首批砼在下落过程中，由于和易性变差，受的阻力变大，常出现导管中堵满砼，甚至漏斗内还有部分砼，此时应加大设备的起重能力，以便迅速向漏斗加砼，然后再稍拉导管，若起重能力不足，则应用卷扬机拉紧漏斗晃动，这样能使砼顺利下滑至孔底，下灌后，继续向漏斗加入砼，进行后续灌注。

(二)后续砼灌注

后续砼灌注中，当出现非连续性灌注时，漏斗中的砼下落后，应当牵动导管，并观察孔口返浆情况，直至孔口不再返浆，再向

漏斗中加入砼，牵动导管的作用如下。

1．有利于后续砼的顺利下落，否则砼在导管中存留时间稍长，其流动性能变差，与导管间磨擦阻力随之增强，造成水泥浆缓缓流坠，而骨料都滞留在导管中，使砼与管壁摩擦阻力增强，灌注砼下落困难，导致断桩，同时，由于粗骨料间有大量空隙，后续砼加入后形成的高压气囊，会挤破管节间的密封胶垫而导致漏水，有时还会形成蜂窝状砼，严重影响成桩质量。

2．牵动导管增强砼向周边扩散，加强桩身与周边地层的有效结合，增大桩体摩擦阻力，同时加大砼与钢筋笼的结合力，从而提

高桩基承载力。

(三)后期砼的灌注

在砼灌注后期，由于孔内压力较小，往往上部砼不如下部密实，这时应稍提漏斗增大落差，以提高其密实度。

三、砼灌注速度

在控制砼初凝时间的同时，必须合理地加快灌注速度，这对提高砼的灌注质量十分重要，因此应做好灌注前的各项准备工作，

以及灌注过程中各道工序的密切配合工作。

~作者：吴立云陈燕青

顶标高3CM左右、在上部结构砼施工前把桩顶浮浆凿掉）。如桩顶浮浆过多时，必须将浆淘掉，再用坍落度小的砼浇筑，以不

存在浮浆为宜。

⑷、每一根桩蕊砼做试件一组，并确定每工作台班不少于一组。

据广东省建筑科学研究院的资料统计，全省20个地市，共2948个工程，475893条桩。

造价（元）与承载力（/T）的关系基本是：挖孔桩27.13，冲钻孔桩32.56，沉管灌注桩39.25，预应力管件35.33，预制方桩

44.00；

按混凝土单方（/m3）造价（元）则为：挖孔桩800，冲钻孔桩1000，沉管灌注桩600，预应力管桩1500，方桩1100。

搅拌桩据本人的经验，大概是40元/m。

其它不太清楚。

《建筑地基规范》和《桩基规范》关于承台间的连接是相同的。

1、单桩承台宜在两个互相垂直的方向上设置联系梁；

2、两桩承台宜在其短向设置联系梁；

3、有抗震要求的柱下独立承台宜在两个主轴方向设置联系梁；

注意：有抗震要求的柱下独立承台的含义应不同于抗震设防区桩基的含义。本人也尚未理解有抗震要求的柱下独立桩基承台的

指的是哪种情况。

求教关于一柱一桩承台拉梁。

一柱一桩（人工挖孔桩）；设承台；拉梁顶平承台顶；不考虑膨胀土及冻胀土的影响。

求助一种是纯拉梁（梁上无荷载）；另一种是拉梁兼基础梁（梁上有荷载）的计算。

有如下疑问：1、支座按铰接？固接？还是其它？ 2、计算长度？ 3、纯拉梁按T=1/10P（柱最大轴力），按轴心受拉计算？还是其它计算模式？ 4、桩不承受弯矩，柱底弯矩谁承担？计算拉梁时是否虑？ 5、拉梁兼基础梁是否按T=1/10P（柱最大轴力）及所

受弯矩，按偏心受拉计算？ 6、计算拉梁是否考虑不均匀沉降？

刚接按悬挑梁计算弯距及剪力.

按照《桩基规程》的规定应该是柱底剪力作为拉力来设计，作为压力来确定截面，1/10轴力只是简单计算方法。当然也要考虑

受弯，几个情况取最不利值。

这个问题我也一直觉得糊涂，尤其《桩基规范》本身规定的有些糊涂，而且还在后面的条文说明中也不清楚。

1.一柱一桩承台的拉梁与承台应采取固接，拉梁计算时需考虑柱脚弯距！否则，上部框架结构的底层柱计算长度将增大，结构

不利。

2、拉梁的计算长度最低要求是满足抗震构造要求，在此基础上，考虑各种工况下的受力状态，进行截面验算，包括上部砖墙荷

重及柱脚弯距的作用；

3、纯拉梁按T=1/10P（柱最大轴力），是指8、9度时；6、7度时为1/20.

是拉梁配筋的经验值。对于单桩承台我认为不应仅按轴心拉、压计算，对于多桩承台应该可以，承载力抗震调整系数为：

拉—0.85，压—0.80.

4.对单桩承台而言，因拉梁承受柱脚弯距而按固接设计，所以当相邻基础有不均匀沉降时，计算拉梁时应予以考虑。多桩拉梁

端部可按铰接设计，则不需考虑。

拉梁承担柱底的弯矩，剪力有多种组合，并且自身还可能有墙体荷载，在设计中如何考虑，电算时如何建立模型？

我见过别人的设计：计算模型多建立一层，即5层房子按6层考虑，我试了一下

，如果考虑0。00取到2层，地梁计算配筋很小，好像只有隔墙荷载起作用

楼上几位兄弟的讨论够精彩，但是《冶金建筑抗震规范》对于基础拉梁的要求更加明确，并且根据不同情况提出了设置基础拉梁与基础梁的概念，这对理解桩基拉梁的设置很有帮助，更具操作性，现抄录奉上。

5.1.8.1 3、4类场地，按一、二级抗震等级设计的多层混凝土框架的基础，宜沿厂房二个主轴方向设置基础梁，使上部结构形成

封闭框架。

基础梁可按下列要求设计：

（1）当基础梁底面位于基础顶面标高以上时，应避免使基础梁以下的柱子形成短柱，此时，基础梁与基础顶面之间按一层框架

设计；

（2）当基础梁底面在基础顶面标高以下时，基础作为不动铰支点，不承受弯矩。基础梁的抗弯劲度应不小于框架柱劲度的二

倍；

（3）基础梁的位置不应妨碍地下管线穿越。

5.1.8.2 3、4类场地，多层框架结构基础，宜沿厂房两个主轴方向设置基础系梁。系梁可按承受柱基由重力荷载代表值确定的轴

向压力设计值10%的拉压杆设计。

5.1.8.3 单层和多层厂房设下柱柱间支撑处的柱基础，宜在两柱基础间设置基础系梁。系梁可按承受下柱柱间支撑乘以增大系数

后的轴向力设计值的水平分力的拉、压杆设计。