外包式柱腳設(shè)計(jì)規(guī)定

高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程 JGJ 99-2015第8.6.3條 外包式柱腳的設(shè)計(jì)應(yīng)符合下列規(guī)定：

1 柱腳軸向壓力由鋼柱底板直接傳給基礎(chǔ)，按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50010驗(yàn)算柱腳底板下混凝土的局部承壓，承壓面積為底板面積。
  

2 彎矩和剪力由外包層混凝土和鋼柱腳共同承擔(dān)，按外包層的有效面積計(jì)算(圖8.6.3-1)。柱腳的受彎承載力應(yīng)按下式驗(yàn)算：

[8.6.3-1]

式中：M——柱腳的彎矩設(shè)計(jì)值(N·mm)；
          As——外包層混凝土中受拉側(cè)的鋼筋截面面積(mm2)；
          f——受拉鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(N／mm2)；
          h0——受拉鋼筋合力點(diǎn)至混凝土受壓區(qū)邊緣的距離(mm)；
          M1——鋼柱腳的受彎承載力(N·mm)，按本規(guī)程第8.6.2條外露式鋼柱腳M1的計(jì)算方法計(jì)算。
    

3 抗震設(shè)計(jì)時(shí)，在外包混凝土頂部箍筋處，柱可能出現(xiàn)塑性鉸的柱腳極限受彎承載力應(yīng)大于鋼柱的全塑性受彎承載力(圖8.6.3-2)。柱腳的極限受彎承載力應(yīng)按下列公式驗(yàn)算：

圖8.6.3-1 斜線部分為外包式鋼筋混凝土的有效面積
1-底板

圖8.6.3-2 極限受彎承載力時(shí)外包式柱腳的受力狀態(tài)
1-剪力；2-軸力；3-柱的反彎點(diǎn)；4-最上部箍筋；5-外包鋼筋混凝土的彎矩；6-鋼柱的彎矩；7-作為外露式柱腳的彎矩
[8.6.3-5]

    式中：Mu——柱腳連接的極限受彎承載力(N·mm)；
          Mpc——考慮軸力時(shí)，鋼柱截面的全塑性受彎承載力(N·mm)，按本規(guī)程第8.1.5條的規(guī)定計(jì)算；
          Mu1——考慮軸力影響，外包混凝土頂部箍筋處鋼柱彎矩達(dá)到全塑性受彎承載力Mpc時(shí)，按比例放大的外包混凝土底部彎矩(N·mm)；
          l——鋼柱底板到柱反彎點(diǎn)的距離(mm)，可取柱腳所在層層高的2／3；
          lr——外包混凝土頂部箍筋到柱底板的距離(mm)；
          Mu2——外包鋼筋混凝土的抗彎承載力(N·mm)與Mu3之和；
          Mu3——鋼柱腳的極限受彎承載力(N·mm)，按本規(guī)程第8.6.2條外露式鋼柱腳Mu的計(jì)算方法計(jì)算；
          α——連接系數(shù)，按本規(guī)程表8.1.3的規(guī)定采用；
          fyk——鋼筋的抗拉強(qiáng)度最小值(N／mm2)。

Mu3極限承載力計(jì)算方法參照鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)下冊(cè)（第四版） 相關(guān)設(shè)計(jì)要求。

4 外包層混凝土截面的受剪承載力應(yīng)滿足下式要求：

[8.6.3-6]

[8.6.3-7]

[8.6.3-8]

    式中：V——柱底截面的剪力設(shè)計(jì)值(N)；
          Vu——外包式柱腳的極限受剪承載力(N)；
          be——外包層混凝土的截面有效寬度(mm) (圖8.6.3-1b)；
          ftk——混凝土軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(N／mm2)；
          ft——混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(N／mm2)；
          fyv——箍筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(N／mm2)；
          fyvk——箍筋的抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(N／mm2)；
          ρsh——水平箍筋的配箍率；ρsh＝Ash／bes，當(dāng)ρsh＞1.2％時(shí)，取1.2％；Ash為配置在同一截面內(nèi)箍筋的截面面積(mm2)；s為箍筋的間距(mm)。

構(gòu)造措施

1、超50m的鋼結(jié)構(gòu)的剛性柱腳宜采用埋入式柱腳。當(dāng)三、四級(jí)抗及非抗震時(shí)，也可采用外包式剛性柱腳。

2、《鋼標(biāo)》GB 50017-2017第 12.7.7.1條外包式柱腳底板應(yīng)位于基礎(chǔ)梁或筏板的混凝土保護(hù)層內(nèi)；外包混凝土厚度，對(duì)H形截面柱不宜小于160mm，對(duì)矩形管或圓管柱不宜小于180mm，同時(shí)不宜小于鋼柱截面高度的30％；混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C30；柱腳混凝土外包高度，H形截面柱不宜小于柱截面高度的2倍，矩形管柱或圓管柱宜為矩形管截面長(zhǎng)邊尺寸或圓管直徑的2.5倍；當(dāng)沒有地下室時(shí)，外包寬度和高度宜增大20％；當(dāng)僅有一層地下室時(shí)，外包寬度宜增大10％。

3、組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 JGJ 138-2016第6.5.18 型鋼混凝土偏心受壓柱，其非埋入式柱腳型鋼底板厚度不應(yīng)小于柱腳型鋼翼緣厚度，且不宜小于30mm。

4、組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 JGJ 138-2016第6.5.19 型鋼混凝土偏心受壓柱，其非埋入式柱腳型鋼底板的錨栓直徑不宜小于25mm，錨栓錨入基礎(chǔ)底板的長(zhǎng)度不宜小于40倍錨栓直徑。縱向鋼筋錨人基礎(chǔ)的長(zhǎng)度應(yīng)符合受拉鋼筋錨固規(guī)定，外圍縱向鋼筋錨入基礎(chǔ)部分應(yīng)設(shè)置箍筋。柱與基礎(chǔ)在一定范圍內(nèi)混凝土宜連續(xù)澆筑。

思考與總結(jié)

1、外包式柱腳的首層柱計(jì)算長(zhǎng)度算至哪里？【 外包混凝土是鋼柱的支座還是與鋼截面共同工作的即類似干SRC柱(勁性混凝土柱)的一種柱腳？】

童根樹老師在《外包式柱腳解剖分析》文中給出了答案：

（1）外部柱腳中栓釘能夠促使外包混凝土與鋼柱共同工作,故設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量多布置栓釘，布置栓釘?shù)牧硪粋€(gè)好處是,增加了從鋼柱向外包層擴(kuò)散軸力的能力.使柱底混凝土局部承壓的負(fù)擔(dān)減輕。栓釘使外包層獲得軸力,改善了混凝土外包層的抗剪強(qiáng)度,推遲外包層剪切斜裂縫的開展。

（2）當(dāng)在鋼柱表面布置足量栓釘外，包高度滿足相關(guān)要求，使外包層內(nèi)的剪力小于外剪力,即可使外包式柱腳更接近SRC柱。

（責(zé)任編輯：何雯麗）

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[責(zé)任編輯：Susan]