埋入式型钢混凝土柱脚计算
埋入式柱脚计算
埋入式柱脚计算书一、基本信息柱下基础（梁）、承台均为C35混凝土，2/7.16mm N f c =，柱脚四周均配置HRB335级钢筋，2/300mm N f y =钢柱、柱脚加劲板及底板材质均为Q345B ，)35~16(/170,/29522>==mm N f mm N f v 、)50~35(/155,/26522>==mm N f mm N f v柱脚采用4个M30的安装锚栓，具体位置、尺寸如图十字型钢柱截面：2 H650×300×14×18柱底内力：m kN M m kN M kN N kN V kN V y x y x ⋅-=⋅-===-=2.229,1.19,8.15129,1.12,9.167二、柱脚基本尺寸如下图三、计算1、柱脚埋入深度mm H S d 195065033=⨯=≥，取埋入深度mm S d 2000=2、柱脚底板尺寸验算c c f mm N B L N <=⨯⨯=⨯=23/13.1510001000108.15129σ 满足要求 3、计算柱脚底板厚度pb t1）两相邻边支承板498.025912922==a b ，查表得：060.0=α， m kN a M c i ⋅=⨯⨯⨯==-609.01025913.15060.05222ασ2）三边支承板 ①：859.021318322==a b ，查表得：1017.0=α， m kN a M c i ⋅=⨯⨯⨯==-698.01021313.151017.05222ασ ②：7.026018322==a b ，查表得：087.0=α， m kN a M c i ⋅=⨯⨯⨯==-89.01026013.15087.05222ασ4）四边支承板133233233==a b ，查表得：048.0=β， m kN a M c i ⋅=⨯⨯⨯==-8.01033213.15048.05223βσ柱脚底板厚度：mm f M t i pb 8.442651089.0665max =⨯⨯=≥，取柱脚底板厚mm t pb 50= 4、计算埋入钢柱所需的圆柱头栓钉数目选用φ19栓钉，一个圆柱头栓钉的受剪承载力设计值：kN N e v 52.90= 由于柱底弯矩M 作用，在埋入的钢柱单侧翼缘产生的轴压力：kN H M N F 6.352650102.2293=⨯== 翼缘单侧所需的栓钉数目：9.352.906.352==≥e v F e v N N n 个 按型钢混凝土柱构造要求在埋入深度内设置栓钉应可以满足要求，即每侧翼缘设置两排φ19@1005、验算埋入钢柱脚受压翼缘处的基础（梁）混凝土受压应力埋入的钢柱翼缘宽度和钢柱埋入深度的混凝土截面模量：3822100.2620003006mm S b W d FC c ⨯=⨯== c c d c f mm N W S V M <=⨯⨯⨯+⨯=⋅+=2836/99.1100.2)22000109.167102.229()2(σ 满足要求 6、计算设置在埋入钢柱四周的垂直纵向主筋柱脚底部弯矩：m kN S V M M d bc ⋅=⨯+=⋅+=5650.29.1672.229垂直纵向主筋合理点距离约为：mm h s 800=受拉（或受压）侧所需的钢筋面积：26235430080010565mm f h M A y s bc s =⨯⨯== 钢柱脚每侧6Φ25（22945mm A s =）的垂直纵向主筋箍筋为Φ10@100，柱脚埋入的顶部配置3Φ12@50的加强筋7、计算钢柱与底板间的连接钢柱与底板间采用冼平顶紧剖口全熔透对接焊，可视作与构件等强，不作验算。
埋入式柱脚计算
埋入式柱脚计算书一、基本信息柱下基础（梁）、承台均为C35混凝土，2/7.16mm N f c =，柱脚四周均配置HRB335级钢筋，2/300mm N f y =钢柱、柱脚加劲板及底板材质均为Q345B ，)35~16(/170,/29522>==mm N f mm N f v 、)50~35(/155,/26522>==mm N f mm N f v柱脚采用4个M30的安装锚栓，具体位置、尺寸如图十字型钢柱截面：2 H650×300×14×18柱底内力：m kN M m kN M kN N kN V kN V y x y x ⋅-=⋅-===-=2.229,1.19,8.15129,1.12,9.167二、柱脚基本尺寸如下图三、计算1、柱脚埋入深度mm H S d 195065033=⨯=≥，取埋入深度mm S d 2000=2、柱脚底板尺寸验算c c f mm N B L N <=⨯⨯=⨯=23/13.1510001000108.15129σ 满足要求 3、计算柱脚底板厚度pb t1）两相邻边支承板498.025912922==a b ，查表得：060.0=α， m kN a M c i ⋅=⨯⨯⨯==-609.01025913.15060.05222ασ2）三边支承板 ①：859.021318322==a b ，查表得：1017.0=α， m kN a M c i ⋅=⨯⨯⨯==-698.01021313.151017.05222ασ ②：7.026018322==a b ，查表得：087.0=α， m kN a M c i ⋅=⨯⨯⨯==-89.01026013.15087.05222ασ4）四边支承板133233233==a b ，查表得：048.0=β， m kN a M c i ⋅=⨯⨯⨯==-8.01033213.15048.05223βσ柱脚底板厚度：mm f M t i pb 8.442651089.0665max =⨯⨯=≥，取柱脚底板厚mm t pb 50= 4、计算埋入钢柱所需的圆柱头栓钉数目选用φ19栓钉，一个圆柱头栓钉的受剪承载力设计值：kN N e v 52.90= 由于柱底弯矩M 作用，在埋入的钢柱单侧翼缘产生的轴压力：kN H M N F 6.352650102.2293=⨯== 翼缘单侧所需的栓钉数目：9.352.906.352==≥e v F e v N N n 个 按型钢混凝土柱构造要求在埋入深度内设置栓钉应可以满足要求，即每侧翼缘设置两排φ19@1005、验算埋入钢柱脚受压翼缘处的基础（梁）混凝土受压应力埋入的钢柱翼缘宽度和钢柱埋入深度的混凝土截面模量：3822100.2620003006mm S b W d FC c ⨯=⨯== c c d c f mm N W S V M <=⨯⨯⨯+⨯=⋅+=2836/99.1100.2)22000109.167102.229()2(σ 满足要求 6、计算设置在埋入钢柱四周的垂直纵向主筋柱脚底部弯矩：m kN S V M M d bc ⋅=⨯+=⋅+=5650.29.1672.229垂直纵向主筋合理点距离约为：mm h s 800=受拉（或受压）侧所需的钢筋面积：26235430080010565mm f h M A y s bc s =⨯⨯== 钢柱脚每侧6Φ25（22945mm A s =）的垂直纵向主筋箍筋为Φ10@100，柱脚埋入的顶部配置3Φ12@50的加强筋7、计算钢柱与底板间的连接钢柱与底板间采用冼平顶紧剖口全熔透对接焊，可视作与构件等强，不作验算。
型钢埋入式柱脚(刚性固定)
软件主要针对型钢混凝土埋入式刚性柱脚节点，计算主要遵循《钢结构连接节点设计手册》（第二版）及《钢骨混凝土结构设计规程》（YB 9082-2006）中的相关条文及规定。
《钢结构连接节点设计手册》（第二版）中埋入式柱脚相关技术内容，主要针对钢柱做埋入式柱脚节点。
设计注意事项刚性固定埋入式柱脚时直接将钢柱埋入钢筋混凝土基础或基础梁的柱脚。
其埋入办法：一是预先将钢柱脚按要求组装固定在设计标高上，然后浇灌基础或基础梁的混凝土；另一种是预先按要求浇灌基础或基础梁的混凝土，在浇灌混凝土时，按要求留出安装钢柱脚用的插入杯口，待安装好钢柱脚后，再用混凝土强度等级比基础高一级的混凝土灌实。
通常情况下，前一种方法对提高和确保钢柱脚和钢筋混凝土基础或基础梁的组合效应或整体刚度有利，所以在工程实际中多被采用。
在埋入式柱脚中，钢柱的埋入深度是影响柱脚的固定度、承载力和变形能力的重要因素，而且有时对于中柱、边柱和角柱，其埋入深度也不尽相同，这就需要选择易于进行钢筋混凝土补强的埋入深度来处理。
为防止钢柱的局部压屈和局部变形，在钢柱向钢筋混凝土基础或基础梁传递水平力处压应力最大值的附近，设置水平加劲肋是一个有效的补强措施；对箱型截面柱和圆管形截面柱处设置水平加劲肋的环形横隔板外，在箱内和管内浇灌混凝土也将获得良好的效果。
为防止基础或基础梁中混凝土早期的压坏和剪坏，应配置补强钢筋，合理地确定钢柱周边的钢筋混凝土保护层厚度及其配筋是很重要的。
在中柱、边柱和角柱中，其钢筋混凝土保护层厚度有时是不尽一致，特别在边柱和角柱的柱脚中，对没有设置基础梁的一侧，钢柱翼缘面处的钢筋混凝土保护层厚度；中柱不得小于180mm；边柱、角柱的外侧不宜小于250mm。
配置在钢柱埋入部分中的钢筋，出基础或基础梁应有的配筋外，尚应在钢柱周边增设补强垂直纵向主筋、架立筋、箍筋、顶部加强箍筋、基础梁主筋在钢柱埋入部分水平方向弯折处的加强箍筋。
在整体框架的内力分析时，对柱脚部分的刚度和刚度区域应留有一定的富裕量，刚度区域的高度应比基础或基础梁混凝土顶面高出1.2倍的钢柱截面高度。
埋入式柱脚设计
埋入式柱脚设计本工程设计柱与柱脚的连接板、锚栓均采用q345钢，柱脚采用刚性埋入式柱脚，采用c30混凝土fc=14.3n/mm2,ft=1.43n/mm2，箍筋和纵筋均采用hrb400钢筋（fy=360n/mm2）。
柱埋入深度都为900mm，混凝土保护层厚度为200mm。
()抗震作用下最不利的一组内力：m=-209.973kn⋅mn=-1440.320knv=55.53kn（1）底板设计选取l=428+50⨯2=528mm，b=407+20⨯2=447mm。
底板以下混凝土承载力验算n1440320σc===6.1n/mm2 lb528⨯447柱截面自由宽度b2=193.5mm，腹板高a2=358mm，底板悬臂长度a1=50mm查《钢结构节点设计手册》表8-4，得系数α=0.0682m1=α1σca2=0.068⨯6.1⨯3582=53162n⋅mm11m2=σca12=⨯6.1⨯502=7625n⋅mm22t≥==35.7mm，同时不应小于柱较厚板件的厚度且不宜小于30mm，因此底板厚选为36mm。
柱与底板连接：柱翼缘采用完全焊透坡口对接焊缝，腹板采用双面角焊缝连接hf=8mm（无引弧板）。
lw=428-2⨯35-2⨯24-2⨯8=294mm 焊缝应力：σn=σmn1440320==45.31n/mm22af+aew2⨯407⨯35+2⨯0.7⨯8⨯294m209.973⨯106==wf⎛132⎫⨯407⨯35+407⨯35⨯196.5⎪⎝12=74.82n/mm2.5v55.53⨯103τv===16.86n/mm2aew2⨯0.7⨯8⨯294翼缘焊缝承受的最大压应力σmax=σn+σm=120.13n/mm2 ⎛σnσw=β腹板焊缝最大应力⎝f2⎫45.31⎫⎪+τv2=⎛+16.862=40.78n/mm2⎪⎪⎝1.22⎭⎭2≤ffw=200n/mm2满足要求。
（2）锚栓设计锚栓起安装固定底板的作用。
钢柱柱脚“H柱埋入刚接”节点计算书3
“H柱埋入刚接”节点计算书一. 节点基本资料设计依据：《钢结构连接节点设计手册》（第二版）节点类型为：H柱埋入刚接柱截面：H-390*198*6*8，材料：Q345柱与底板全截面采用对接焊缝，焊缝等级为：二级，采用引弧板；底板尺寸：L*B= 420 mm×230 mm，厚：T= 20 mm锚栓信息：个数：2采用锚栓：双螺母弯钩锚栓库_Q235-M24方形锚栓垫板尺寸(mm)：B*T=70×20底板下混凝土采用C40基础梁混凝土采用C25基础埋深：1.5m栓钉生产标准：GB/T 10433栓钉抗拉强度设计值：f=215 N/mm^2栓钉强屈比：γ=1.67沿Y向栓钉采用：M16×120行向排列：200 mm×7列向排列：仅布置一列栓钉实配钢筋：4HRB400_22+8HRB400_16+6HRB400_16近似取X向钢筋保护层厚度：C x=30 mm近似取Y向钢筋保护层厚度：C y=30 mm节点示意图如下：二. 荷载信息设计内力：基本工况内力标准值恒载 -30.0 52.052.0 31.0 31.0 活载0.0 0.0 0.0 0.00.0三. 验算结果一览最大压应力(MPa) 0.42 最大19.1 满足等强全截面 1满足基底最大剪力(kN) 99.3 最大16.2不满足绕x轴抗弯承载力(kN*m) 2266 最小337 满足绕y轴抗弯承载力(kN*m) 4464 最小66.3 满足 X向承担剪力(kN) 73.2 最大290满足 X向压应力(MPa) 0.81 最大11.9满足 Y向承担剪力(kN) 64.2 最大395满足 Y向压应力(MPa) 0.41 最大11.9满足沿Y向抗剪应力比 17.0 最大49.9满足 X向栓钉直径(mm) 16.0 最小16.0满足 X向列间距(mm) 0 最大200满足 X向行间距(mm) 200 最大200满足 X向行间距(mm) 200 最小96满足 X向边距(mm) 99 最小为28满足绕Y轴承载力比值 0.41 最大1.00满足绕X轴承载力比值 0.21 最大1.00满足绕Y轴含钢率(%) 0.30 最小0.20满足绕X轴含钢率(%) 0.35 最小0.20满足沿Y向主筋中距(mm) 125 最小47.0满足沿Y向主筋中距(mm) 125 最大200满足沿X向主筋中距(mm) 138 最小47.0满足沿X向主筋中距(mm) 138 最大200满足沿Y向锚固长度(mm) 560 最小560满足沿X向锚固长度(mm) 950 最小770满足四. 混凝土承载力验算控制工况：1.35D+0.98L，N=(-40.5) kN；底板面积：A=L*B =420×230×10^-2=966cm^2底板承受的压力为：N=40.5 kN底板下混凝土压应力：σc=40.5/966 ×10=0.41925 N/mm^2≤19.1，满足五. 柱对接焊缝验算柱截面与底板采用全对接焊缝，强度满足要求六. 柱脚抗剪验算控制工况：1.35D+0.98L，N=(-40.5) kN；V x=70.2 kN；V y=70.2 kN；锚栓所承受的总拉力为：T a=0 kN柱脚底板的摩擦力：V fb=0.4*(-N+T a)=0.4×(40.5+0)=16.2 kN柱脚所承受的剪力：V=(V x^2+V y^2)^0.5=(70.2^2+70.2^2)^0.5=99.278 kN＞16.2，不满足七. 柱脚节点抗震验算1 绕x轴抗弯最大承载力验算绕x轴柱全塑性受弯承载力：W p=8.149e+005mm3M p=W p*f y=8.149e+005×345=281.14 kN·m因为N/N y=40500/1.9172e+006=0.021125<=0.13, 所以M pc=M p=281.14 kN·m绕x轴柱脚的极限受弯承载力：M u,base j=f ck B c l[((2l + h b)2+h b2)0.5-(2l +h b)]=26.8×198×2500×[((2×2500+1500)2+15002)0.5-(2×2500+1500)]=2266.3 kN·m >=1.2Mpc=1.2×2.8114e+008=337.37 kN·m, 满足2 绕y轴抗弯最大承载力验算绕y轴柱全塑性受弯承载力：W p=1.6018e+005M p=W p*f y=1.6018e+005×345=55.263 kN·m因为N/N y=40500/1.9172e+006=0.021125<=Aw/A, 所以M pc=1M p=55.263 kN·m绕y轴柱脚的极限受弯承载力：M u,base j=f ck B c l[((2l + h b)2+h b2)0.5-(2l +h b)]=26.8×390×2500×[((2×2500+1500)2+15002)0.5-(2×2500+1500)]=4463.8 kN·m >=1.2Mpc=1.2×5.5263e+007=66.315 kN·m, 满足八. 端部X向抗剪验算1 X向基本参数柱子X向截面高度： h c=390mmX向受压翼缘宽度： b f=198mm柱子X向翼缘厚度： t f=6mm柱子X向腹板厚度： t w=16mm柱子腹板弯角半径： r=6mm基础梁混凝土标号：C25弹性模量：E c=28000N/mm^2抗压强度：f c=11.9N/mm^2抗拉强度：f t=1.27N/mm^2基础埋置深度： d=1.5m水平加劲肋厚度： t s=8mm加劲肋中心到混凝土顶面距离：d s=50mm2 X向抗剪验算基础梁抗剪面积:A cs=2283.9cm^2柱脚上部加劲肋有效承压宽度b e,s计算：b e,s=2*t f+2*t s=2×6+2×8=28mm柱腹板的有效承压宽度b e,w计算：b e,w=2*t f+2*r+t w=2×6+2×6+16=40mm钢柱承压区的承压力合力到混凝土顶面的距离d c计算：d c=(b f*b e,s*d s+d*d*b e,w/8-b e,s*b e,w*d s)/(b f*b e,s+d*b e,w/2-b e,s*b e,w)=(198×28×50+1500×1500×40/8-28×40×50)/(198×28+1500×40/2-28×40) =333.23mm柱子反弯点距离混凝土顶面高度h0计算：最大抵抗剪力：V cap=A cs*f t=2283.9×1.27/10=290.06kNh0=M y/V x=37.2/62.4×1000=596.15mm承受剪力：V=(h0+d c)*V x/(3*d/4-d c)=(596.15+333.23)×62.4/(3×1500/4-333.23)=73.246kN≤290.06，满足3 X向承压验算混凝土承压力：σ=(2*h0/d+1)*[1+(1+1/(2*h0/d+1)^2)^0.5]*V/b f/d=(2×596.15/1500+1)×[1+(1+1/(2×596.15/1500+1)^2)^0.5]×62.4/198/1500×10^3=0.80879N/mm^2≤11.9，满足九. 端部Y向抗剪验算1 Y向基本参数柱子Y向截面高度： h c=198mmY向受压翼缘宽度： b f=390mm柱子Y向翼缘厚度： t f=16mm柱子Y向腹板厚度： t w=6mm柱子腹板弯角半径： r=6mm2 Y向抗剪验算基础梁抗剪面积:A cs=3113.9cm^2柱脚上部加劲肋有效承压宽度b e,s计算：b e,s=2*t f+2*t s=2×16+2×8=48mm柱腹板的有效承压宽度b e,w计算：b e,w=2*t f+2*r+t w=2×16+2×6+6=50mm钢柱承压区的承压力合力到混凝土顶面的距离d c计算：d c=(b f*b e,s*d s+d*d*b e,w/8-b e,s*b e,w*d s)/(b f*b e,s+d*b e,w/2-b e,s*b e,w)=(390×48×50+1500×1500×50/8-48×50×50)/(390×48+1500×50/2-48×50) =276.45mm柱子反弯点距离混凝土顶面高度h0计算：最大抵抗剪力：V cap=A cs*f t=3113.9×1.27/10=395.47kNh0=M x/V y=37.2/62.4×1000=596.15mm承受剪力：V=(h0+d c)*V y/(3*d/4-d c)=(596.15+276.45)×62.4/(3×1500/4-276.45)=64.169 kN≤395.47，满足3 Y向承压验算混凝土承压力：σ=(2*h0/d+1)*[1+(1+1/(2*h0/d+1)^2)^0.5]*V/b f/d=(2×596.15/1500+1)×[1+(1+1/(2×596.15/1500+1)^2)^0.5]×62.4/390/1500×10^3 =0.41062N/mm^2≤11.9，满足十. 栓钉验算栓钉生产标准：GB/T 10433栓钉抗拉强度设计值：f=215 N/mm^2栓钉强屈比：γ=1.67沿Y向栓钉采用：M16×120行向排列：200 mm×7列向排列：仅布置一列栓钉1 沿Y向栓钉验算承载力验算控制工况：1.35D+0.98L控制内力：N=(-40.5)kN，My=41.85kN·m，Vx=70.2kN顶部箍筋处弯矩设计值：Myu=|41.85+0.0702×50|=45.36 kN·mX向截面高度：h x=390mmX向翼缘厚度：t x=8mm沿Y向一侧栓钉承担的翼缘轴力：N f=45.36/(390-8)×10^3=118.74kN单个栓钉受剪承载力设计值计算：栓钉钉杆面积：A s=πd^2/4=3.1416×16^2/4=201.06 mm^2N vs1=0.43*A s(E c*f c)^0.5=0.43×201.06×(3.332e+005)^0.5×10^-3=49.906 kNN vs2=0.7*A s*f*γ=0.7×201.06×215×1.67 ×10^-3=50.534 kNN vs=min(N vs1，N vs2)=49.906 kN沿Y向单根栓钉承受剪力：V=118.74/7/1=16.963kN≤49.906，满足2 沿X向栓钉验算H型截面柱，沿X向栓钉按构造设置即可，不验算！十一. 钢筋验算1 内力计算X向承载力验算控制工况：1.35D+0.98L控制内力：Mx=41.85 kN·m，Vy=70.2 kNX向柱脚底部弯矩设计值：Mxd=|41.85-70.2×1.5|=63.45 kN·mY向承载力验算控制工况：1.35D+0.98L控制内力：My=41.85 kN·m，Vx=70.2 kNY向柱脚底部弯矩设计值：Myd=|41.85+70.2×1.5|=147.15 kN·m2 承载力计算外包混凝土X向长度：X=772 mm外包混凝土Y向长度：Y=580 mm实配钢筋：4HRB400_22+8HRB400_16+6HRB400_16单侧角筋面积：A c=760.27 mm^2沿Y向中部筋面积：A my=603.19 mm^2外包混凝土X向计算长度：X0=772-30-22×0.5=731 mm构造要求沿Y向配筋量：A ymin=0.002*X0*Y=847.96 mm^2沿Y向单侧实配面积：A sy=A c+A my=1363.5 mm^2≥A ymin=847.96，满足要求沿X向中部筋面积：A mx=804.25 mm^2外包混凝土Y向计算长度：Y0=580-30-22×0.5=539 mm构造要求沿X向配筋量：A xmin=0.002*Y0*X=832.22 mm^2沿X向单侧实配面积：A sx=A c+A mx=1564.5 mm^2≥A xmin=847.96，满足要求沿Y向钢筋中心间距：X00=690 mm角筋绕Y轴承载力：M cy=A c*F yc*X0=760.27×360×731 ×10^-6=200.07 kN·m 中部筋绕Y轴承载力：M my=A mx*F ym*X0=804.25×360×731 ×10^-6=158.73 kN·m 实配钢筋绕绕Y轴承载力：M sy=M cy+M my=200.07+158.73=358.81 kN·mM sy≥|M y|=147.15，满足要求沿X向钢筋中心间距：Y00=498 mm角筋绕X轴承载力：M cx=A c*F yc*Y0=760.27×360×539 ×10^-6=147.52 kN·m 中部筋绕X轴承载力：M mx=A mx*F ym*Y0=804.25×360×539 ×10^-6=156.06 kN·m 实配钢筋绕X轴承载力：M sx=M cx+M mx=147.52+156.06=303.58 kN·mM sx≥|M x|=63.45，满足要求。
埋入式柱脚计算
埋入式柱脚计算书一、基本信息柱下基础（梁）、承台均为C35混凝土，2/7.16mm N f c =，柱脚四周均配置HRB335级钢筋，2/300mm N f y =钢柱、柱脚加劲板及底板材质均为Q345B ，)35~16(/170,/29522>==mm N f mm N f v 、)50~35(/155,/26522>==mm N f mm N f v柱脚采用4个M30的安装锚栓，具体位置、尺寸如图十字型钢柱截面：2 H650×300×14×18柱底内力：m kN M m kN M kN N kN V kN V y x y x ⋅-=⋅-===-=2.229,1.19,8.15129,1.12,9.167二、柱脚基本尺寸如下图三、计算1、柱脚埋入深度mm H S d 195065033=⨯=≥，取埋入深度mm S d 2000=2、柱脚底板尺寸验算c c f mm N B L N <=⨯⨯=⨯=23/13.1510001000108.15129σ 满足要求 3、计算柱脚底板厚度pb t1）两相邻边支承板498.025912922==a b ，查表得：060.0=α， m kN a M c i ⋅=⨯⨯⨯==-609.01025913.15060.05222ασ2）三边支承板 ①：859.021318322==a b ，查表得：1017.0=α， m kN a M c i ⋅=⨯⨯⨯==-698.01021313.151017.05222ασ ②：7.026018322==a b ，查表得：087.0=α， m kN a M c i ⋅=⨯⨯⨯==-89.01026013.15087.05222ασ4）四边支承板133233233==a b ，查表得：048.0=β， m kN a M c i ⋅=⨯⨯⨯==-8.01033213.15048.05223βσ柱脚底板厚度：mm f M t i pb 8.442651089.0665max =⨯⨯=≥，取柱脚底板厚mm t pb 50= 4、计算埋入钢柱所需的圆柱头栓钉数目选用φ19栓钉，一个圆柱头栓钉的受剪承载力设计值：kN N e v 52.90= 由于柱底弯矩M 作用，在埋入的钢柱单侧翼缘产生的轴压力：kN H M N F 6.352650102.2293=⨯== 翼缘单侧所需的栓钉数目：9.352.906.352==≥e v F e v N N n 个 按型钢混凝土柱构造要求在埋入深度内设置栓钉应可以满足要求，即每侧翼缘设置两排φ19@1005、验算埋入钢柱脚受压翼缘处的基础（梁）混凝土受压应力埋入的钢柱翼缘宽度和钢柱埋入深度的混凝土截面模量：3822100.2620003006mm S b W d FC c ⨯=⨯== c c d c f mm N W S V M <=⨯⨯⨯+⨯=⋅+=2836/99.1100.2)22000109.167102.229()2(σ 满足要求 6、计算设置在埋入钢柱四周的垂直纵向主筋柱脚底部弯矩：m kN S V M M d bc ⋅=⨯+=⋅+=5650.29.1672.229垂直纵向主筋合理点距离约为：mm h s 800=受拉（或受压）侧所需的钢筋面积：26235430080010565mm f h M A y s bc s =⨯⨯== 钢柱脚每侧6Φ25（22945mm A s =）的垂直纵向主筋箍筋为Φ10@100，柱脚埋入的顶部配置3Φ12@50的加强筋7、计算钢柱与底板间的连接钢柱与底板间采用冼平顶紧剖口全熔透对接焊，可视作与构件等强，不作验算。
钢骨混凝土柱柱脚计算
M y 2622kN m 。
ss Ncy
N Nb 56985 34178 Ncss 40810 10187kN 0 Nu 0 Nb 125543 34178
ss cy
2、周边箱形截面的轴力和弯矩按《YB9082-2006》公式（7-4-8）计 算： （柱脚锚固螺栓按构造要求设置， M b 0 ）
ss Nr N Ncy 44732 4715 40017kN
M r M M b 1324 0 1324kN m Vr V 994kN
ss Nr N Ncy 56985 10187 46798kN ss 柱脚底板计算，取内力计算结果， Ncy 10187kN 。
A 14501450 2.1025106 mm2 10187103 / 2.1025106 4.85N / mm2 16.7 N / mm2 ，满足要求
计算。
1 M 2 2.241432 20694 N mm / mm 2
2、四边支承板：
a3 588mm ， b3 588mm ， b3 / a3 588/ 588 1， 0.048
M 3 0.048 2.245882 37175N mm / mm
Ncss 0 f ssy Ass
式中： Ass 1200 72 1200 108 400 4 36 137520mm2
f ssy 265N / mm2 Ncss 0 f ssy Ass 265137520 36443kN
Ncrc 0 f c Ac f y As 27.518001800 89100kN
埋入式钢柱脚的传力分析和设计计算
埋入式钢柱脚的传力分析和设计计算金 波(杭州广播电视大学 杭州 310012)童根树(浙江大学建筑工程学院 杭州 310027)摘 要:对埋入式钢柱脚的设计方法进行了研究,分析了其传力的机理。
指出因为栓钉的存在,钢柱必然传递一部分轴力给外包混凝土柱,利用组合柱理论对外包混凝土的压力进行了计算,得到了简单的公式,通过算例发现,传递到外包混凝土的轴力是总轴力的25%~35%。
根据这个传递比例,提出栓钉验算和柱脚底板计算的方法。
同时,根据混凝土埋入式钢柱脚的弯矩和剪力的传递,介绍了混凝土埋入式钢柱脚抗弯强度的计算公式,对于边柱和角柱,提出了沿整个埋入深度设置水平U 形钢筋的要求和计算方法。
对于竖向抗冲切不足的问题,介绍了设置水平短钢梁将竖向力扩散到更大范围的方法。
关键词:埋入式钢柱脚 荷载传递 抗剪强度 组合柱A STU DY ON DESIGN METHOD OF BURIED STEEL COLUMN BASESJin Bo(Hangzhou Radio and TV University Hangzhou 310012)Tong Genshu(School of Archi tecture &Engineering,Zhejian g Universi ty Hangzhou 310027)Abstract :A theoretical s tudy is carried out on the current design approach of embedded steel colu mn bases.The load transfer within embedded bases is analyzed.Because of the studs,part of the axial load is transferred from steel to foundation concrete.An analytical solution is presented for the ax ial load in the concrete.Through calculated examples it is found that the axial force i n the concrete is 25%~35%of the total axial force of the column.Based on this finding,the design methods of shear stud and the column base plate are proposed.Based on the shear and bending moment transfer of the embedded s teel column bases,the strength check is proposed,and for side columns and corner columns,horizontal U rebars are proposed to preven t horizontal punch shear failure of concrete,method for determining the area of the U rebars is presented.Embedded steel column bases have inadequate vertical punch shear strength below.It is presented a method for avoiding this punch shear failure by adding horizontal short steel beams at the base.Keywords :embedded steel column base load transfer shear strength composi te column第一作者:金 波 男 1972年10月出生 硕士 讲师 全国注册监理工程师E-mail:jb@收稿日期:2007-12-201 概 述埋入式钢柱脚即将钢柱埋入钢筋混凝土基础中,基础可以是基础梁、独立基础和片筏基础,其构造如图1所示,柱脚传递轴力、剪力和弯矩。
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（４）
（５）
（６）
ｆ上］］ 耻蟛＋华一半ｌｋ２ ＼ｂ。。矗）３
当‰≤＾。时（图４ｂ）
Ｎ Ｂ＝Ｎ ｄ
（８）
％＝屹 Ｍ｜＝ｒｉｍａ
（１０）
３１０
ＭＢ＝Ｍ：城－ｈＢ一毕ｈ：
式中：Ｍ。——柱脚型钢底板下的弯矩设计值 ⅣＢ——柱脚型钢底板下轴力设计值 ％——柱脚型钢底板下剪力设计值
Ｍ！——底层柱下端截面组合的弯矩设计值；
删
型钢截面形
式及承压方
竺
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［＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝一
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“１
２，。＋２ｄｆ
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ｉｌ
ａｊ
１８
Ｕ
，。＋２ｄｒ；
３，。＋４ｄｒ
ｆ。——腹板厚度； ｄｆ——腹板外表面至腹板弧端距离； ｈＦ——柱脚埋入深度；
必——型钢的弯矩（必＝肜一／），Ｗ“为对Ｘ轴的净截面塑性抵抗矩；
，。——混凝土轴心抗压强度设计值
玎——底层柱下端截面组合的弯矩设计值增大系数，根据《建筑抗震设计规范》（ＧＢ
的规定：一、二、三级框架结构的底层柱分别取１．５、１．２５和１ １５。
５００１１
２００１）６．２
３
Ｊｖ。、必为柱脚型钢（型钢芯柱）在基础顶面处所承受的轴力、弯矩设计值
３底板下混凝土强度验算
在上述公式所确定的型钢混凝土柱底轴力Ⅳ口和弯矩ＭＢ的作用下，埋八式柱脚型钢底板下的混凝土应满
足下列公式要求： Ｎ日≤ＮＢ。
（１２）ＭＢ。——型钢底板下混凝土部分的承载力设计值。计算时取型钢底板的混凝土截面．将型
钢底板的锚栓作为受拉钢筋，按钢筋混凝土截面计算其承载力。
４柱脚受剪承载力
对于型钢埋置深度较浅（ＡＢ≤ｈ。）的埋八式柱脚（图４ｂ），其型钢底板底面在水平剪力％作用下，应满足
埋入式型钢混凝土柱脚计算
刘维亚
Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ Ｋｅｙｓ Ｆｏｒ Ｅｍｂｅｄｄｅｄ Ｆｏｏｔ ｏｆ ＳＲＣ Ｃｏｌｕｍｎ
ＬｉｕＷｅｉｙａ
摘要：在型钢混凝土结构设计中，往往按照有关规程将型钢埋入混凝土内三倍型钢高度，当基础（基础梁或承台）没有足 够高度埋置型钢时，应如何设计和计算则是广大设计人员关心的问题。本文根据型钢混凝土柱脚的力学特点及传力机制，着 重介绍了埋入式柱脚的若干计算要点，如柱脚埋置深度的计算、柱底内力的计算及其相关验算等，这些计算是型钢混凝土组 合结构设计的重要组成部分。 关键词：型钢混凝土柱脚埋入式柱脚埋置深度柱底内力混凝土强度验算
于基础梁（墙）端部混凝土的剪力设计值％，，可按下列方法计算。
当ｈＢ＞ｈ，时（图４ａ）
图５基础梁端部混凝土的受剪面积
３ｌｌ
ｖ，。＝０．５ｆ８ｂ（ｈ８十ｂｙ）
当＾Ｂ≤＾。时（图４ｂ）
（１４）
％，＝Ｏ．５厶吃％
式中．各符号的含义同前。 （２）混凝土受剪面积
（１５）
型钢混凝土边柱所埋八的基础梁（墙），其端部混凝土的受剪面积爿ｃｓ（图５），可按下式计算
％，≤／；爿ｃｓ
（１７）
％——型钢混凝土边柱埋入部分的型钢，作用于基础梁（墙）端部混凝上的剪力设计值，按（１４）或（１５）
式计算；
爿（３——基础梁（墙）端部的混凝土受剪面积，按公式（１６）计算； ／，——基础梁（墙）端部混凝土的抗拉强度设计值。
四．结束语
柱脚计算是型钢混凝土组台结构设计中非常重要的一部分，但由于这方面的资料及有关试验不多，设计时
２．传力机制
尸（ｔ
４Ｕ
２０・
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－－痂’８
三．埋入式柱脚的计算要点
１．柱脚的埋置深度的确定 埋入式柱脚的受弯承载力主要靠型钢侧面的局部压力。从此可求得柱脚埋置深度
，
＼ｚ
％２矗＋√２［去ｊ＋嚣
∥：√鲁
式中：ｂ。——埋入式柱脚有效宽度；由型钢的形式及其承压方向确定，一般按表１的规定采用。
表１型钢柱埋入部分的有效宽度ｂ。
一．概述
在进行型钢混凝土结构设计时，柱脚的设计是该设计重要部分。型钢混凝土柱的柱脚分为非埋入式柱脚和 埋入式柱脚。采用地脚螺栓将钢板锚固在基础或基础梁顶，称为非埋入式柱脚（如图１所示）。将柱型钢伸入基 础内部，称为埋入式柱脚（如图２所示）。两种柱脚的选择要根据柱下结构情况或基础形式、柱底内力大小、抗 震设防标准等因素确定。震害调查结果表明，非埋入式柱脚，特别是在地面以上的非埋入式柱脚易产生破坏。 所以，对有抗震设防的结构，宜优先采用埋入式柱脚；以下将主要讨论埋入式柱脚的力学特性及其计算。
Ⅵ
图１非埋入式柱脚
町 ¨
图２埋入式柱脚
二．埋入式柱脚的力学特性和传力机制
１．力学特性 对于埋入式柱脚，由于型钢侧面与混凝土之间存在支承反力，如果埋深足够，就能充分发挥型钢的抗弯能 力，可以认为柱脚的受弯承载力与型钢混凝土柱相同。图３为边柱柱脚的Ｐ一万滞回曲线。从图中可知，埋入式
柱脚具有较高的承载力和耗能能力。
本文链接：/Conference_7043955.aspx
４——局部受压计算底面积，按ＧＢ５００１ ０—２００２第７．８．２条确定。 ４——混凝土局部受压面积。
圪——型钢混凝土柱脚型钢（型钢芯柱）在基础顶面处所承受的剪力设计值，圪２等（Ｈ。为底层柱净
高）
当型钢埋入深度大于或等于ｈＦ时，柱脚的设计可不必进行特别的验算，此时基础底板和地脚螺栓可根据 构造和施工要求设置。当型钢埋入深度小于ｈＦ时，根据柱脚型钢的埋深ｈＢ，分别进行如下计算。 ２．型钢混凝土柱底内力计算
往往按照一些资料中建议的构造要求进行设置，上述计算要点无疑是对柱脚设计的一个补充；通过上述计算，
我们不仅更加清晰地了解柱脚受力特点，而且能更准确地根据柱底受力情况确定型钢的埋置深度、布置型钢柱 底锚栓、设计柱脚混凝土截面及其配筋，从而迭到安全、节约的目的。
３１２
埋入式型钢混凝土柱脚计算
作者： 作者单位： 刘维亚 深圳华森建筑与工程设计顾问有限公司
如＝最卜圳一扛吃
吃、ｂ／——型钢混凝土柱内型钢的截面高度和翼缘宽度
日。基础梁（墙）的宽度 ｄ——型钢表面至基础梁（墙）端部的距离。
（３）端部混凝土抗剪验算
（１６）
当型钢混凝土柱埋入基础梁（墙）的端部时，为防止基础梁（墙）端部混凝土在型钢埋入部分的侧压力作用发生
剪切破坏，基础梁（墙）端部混凝土的抗剪 应满足下式要求：
（ａ）型钢埋置较深时；（ｂ）型钢埋置较浅时 图４埋入式柱脚的内力传递
阢——柱脚型钢的截面宽度； 正——混凝土的抗压强度设计值 ４∥／’ｗ——型钢混凝土柱埋八基础部分同一水平截面内的箍筋截面面积和箍筋抗拉强度设计
值：
ｓ——型钢混凝土柱埋八基础部分的箍筋竖向间距；
当矗口＞＾。时（图４ａ）
Ⅳ。＝虬
％＝０ Ｍ：＝ｒｉｍａ
３０９
按照前述柱脚传力机制，柱脚型钢受剪时，其埋八基础部分的侧面承压高度可按下列公式计算
矗：—生
ｊ
ｂ。｛Ｂ
式中：以——柱脚型钢侧面的混凝土承压强度设计值，取
混凝土的局部抗压强度、试验得出的混凝土承压强度最大值和 箍筋受拉屈服时所提供的承压应力三者中的最小值：
ｍｉｎ仁渺０ 一…柱厶一仁肛砖纠
对于中柱
如下要求：
ＶＢ墨｜ｕＮ
Ｂ
式中，∥——柱型钢底板下的摩擦系数，无地震作用组合时，取∥２０．４，有地震作用组合时，取∥一０．３。
５．基础梁端部混凝土强度验算
型钢混凝土柱埋八钢筋混凝土墙内或基础内时
列方法验算墙或基础梁端部混凝土的抗剪。 （１）剪力设计值
除应按上述验算其受压、受剪和受弯承载力外，还应按下
根据图５所示的型钢埋入部分对混凝土的侧压力分布，柱脚型钢作用