7.4 钢柱基础

7.4.1 单层工业厂房宜采用露出式柱脚基础(图7.4.1-1)或插入式柱脚基础[图7.4.1-2(a)]；多层与高层厂房宜采用埋入式柱脚基础[图7.4.1-2(b)]或外包式柱脚基础(图7.4.1-3)。

 
图7.4.1-1 露出式柱脚基础构造示意
d-地脚锚栓直径；lm-地脚锚栓埋置深度；
1-钢柱；2-抗剪件；3-柱脚底板；
4-二次浇灌层；5-地脚锚栓

 

图7.4.1-2 插入、埋入式柱脚基础
1-实腹式柱；2-格构式柱；
3-杯口用细石混凝土灌实；d-柱的插入深度

 
图7.4.1-3 外包式柱脚基础
1-顶部加强箍筋；2-一般箍筋；3-垂直纵向主筋；
4-圆柱头焊钉；5-基础或基础梁；6-柱脚底板；7-锚栓；8-钢柱

7.4.2 露出式柱脚基础，钢柱轴力应由底板直接传至混凝土基础；钢柱底部的水平力，应由底板与混凝土基础间的摩擦力承受；当水平力大于底板下的摩擦力时，应设置抗剪件且承受全部水平力；钢柱底部的弯矩，应由柱脚锚栓的拉力和底板与基础混凝土间的承压力承受；柱脚锚栓在基础中的埋置应满足锚固要求，埋入长度不应小于其直径的25倍；锚栓底部应设锚板或弯钩，锚板厚度宜大于锚栓直径的1.3倍。柱脚底板下混凝土的局部承压，应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的有关规定验算。

7.4.3 露出式柱脚基础构造(图7.4.1-1)，应符合下列要求：
    1 地脚锚栓中心至基础顶面边缘的距离，宜大于地脚锚栓直径的5倍，且应大于150mm；
    2 钢柱柱脚底板边缘至基础顶面边缘的距离，应大于100mm；
    3 钢柱基础顶面二次浇灌层，宜采用强度等级比基础混凝土高一强度等级的补偿收缩细石混凝土浇灌，其厚度可为30mm～50mm；
    4 柱脚底板可采用在柱脚底板下面设置钢垫板的方法调平，对轻型的钢柱可采用调平螺帽方法调平。

7.4.4 插入式柱脚基础，钢柱插入杯口的深度及构造，应符合下列规定：
    1 钢柱插入杯口的最小深度[图7.4.1-2(a)]，不宜小于吊装钢柱长度的1／20，且不宜小于500mm；对实腹柱可取柱截面高度的1.5倍或圆管柱外径的1.5倍；对双肢格构式柱可取柱截面高度的0.5倍、柱截面宽度的1.5倍或圆管柱外径的1.5倍的较大值；
    2 在插入部分的顶部，钢柱应设置水平加劲肋或横隔；
    3 钢柱底端至基础杯口底的距离，宜采用50mm，当设置有柱底板时宜采用200mm；
    4 混凝土杯口壁内侧应凿毛。钢柱与杯口间的空隙，应用强度等级比基础混凝土高一强度等级的补偿收缩细石混凝土充填密实；并应当细石混凝土强度达到设计强度的70％以上后再进行上部结构的吊装。

7.4.5 埋入式柱脚基础，钢柱轴力应由底板直接传至混凝土基础，柱脚底板下混凝土的局部承压应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的有关规定验算；通过混凝土对钢柱的承压力传递弯矩和剪力，与钢柱埋入部分相接触混凝土的承压应力，不应大于混凝土轴心抗压强度设计值。在边柱和角柱柱脚中埋入部分的顶部和底部(图7.4.5)，可设置抵抗柱脚剪力的U形钢筋。

 
图7.4.5 边柱、角柱U形钢筋设置示意
1-U形加强筋(两根)

7.4.6 埋入式柱脚基础构造[图7.4.1-2(b)]，应符合下列要求：
    1 钢柱埋入基础的深度，工字型截面柱不应小于钢柱截面高度的1.5倍，箱形和圆形柱不应小于柱截面长边或外径的2.0倍；
    2 钢柱脚底板应设置锚栓与下部混凝土连接；
    3 钢柱埋入部分的侧边混凝土保护层厚度(图7.4.6)，钢柱边至基础内边缘的距离不得小于钢柱受弯方向截面高度的1／2，且不应小于250mm；钢柱边至基础外边缘的距离不得小于钢柱受弯方向截面高度的2／3，且不应小于400mm；

 
图7.4.6 钢柱埋入部分混凝土保护层厚度
C1——钢柱边至基础内边缘的距离；
C2——钢柱边至基础外边缘的距离

    4 在埋入部分的顶部，钢柱应设置水平加劲肋；当箱形柱壁板宽厚比大于30时，应在埋入部分的顶部设置隔板，也可在箱形柱的埋入部分填充混凝土，当混凝土填充至基础顶部以上一倍箱形截面高度时，埋入部分的顶部可不设隔板；
    5 在钢柱埋入部分的四周应设置竖向钢筋和水平向箍筋，箍筋直径不应小于10mm，间距不应大于200mm；在边柱和角柱柱脚中，埋入部分的顶部和底部设置的U形钢筋(图7.4.5)的锚固长度，应从钢柱内侧起算，且不应小于钢筋直径的30倍。

7.4.7 外包式柱脚基础，钢柱的轴向压力应由钢柱直接传给基础，柱脚底板下混凝土的局部承压，应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的有关规定验算；弯矩和剪力应由外包钢筋混凝土承担。

7.4.8 外包式柱脚基础构造(图7.4.1-3)，应符合下列要求：
    1 外包混凝土的高度，不应小于钢柱截面高度的2倍；
    2 外包层内的主筋伸入基础的长度应满足锚固要求，且不应小于主筋直径的25倍，四角主筋的上部应加弯钩；外包层中应配置箍筋，箍筋的直径、间距和配箍率应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010中有关钢筋混凝土柱的规定；外包层顶部箍筋应加密，且不应少于3道，间距不应大于50mm；
    3 在包入部分的顶部，钢柱应设置水平加劲肋；当箱形柱壁板宽厚比大于30时，应在包入部分的顶部设置隔板，也可在箱形柱的包入部分填充混凝土，当混凝土填充至外包混凝土顶部以上一倍箱形截面高度时，包入部分的顶部可不设隔板。
 

 条文说明
 

7.4 钢柱基础

7.4.1 近年来，钢结构的厂房较前几年有了较大幅度的发展，本条文的制订，参照国家现行的有关规范及标准，对各型式的柱脚基础适用的厂房作了规定，并提出了必要的构造要求，以利于设计者使用。钢柱基础的设计与钢柱脚的设计密切相关，有关钢柱柱脚的设计详见本规范9.6节。

7.4.4 插入式柱脚基础，承受钢柱底部传来的弯矩、剪力和轴向力，需一定的插入深度；本条规定的是最小深度，当情况特殊，如双肢柱采用双杯口基础且分肢拉力较大时，宜适当加大插入深度或采取其他可靠的锚固措施。

7.4.5 埋入式柱脚基础，承受钢柱底部传来的弯矩、剪力和轴向力；主要依靠埋深和基础混凝土保护层厚度，通过柱翼缘与混凝土的承压力传递剪力和弯矩。

7.4.7、7.4.8 外包式柱脚基础由钢柱脚和外包混凝土组成，主要依靠外包层钢筋混凝土中的受拉主筋和外包层受压区混凝土受压提供抗弯能力，非抗震时不考虑钢柱柱脚本身的受弯承载力。
    外包式柱脚基础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，设计时应达到柱截面高度的2.5倍以上，其厚度应符合有效截面要求；
    (2)若主筋的粘结力和端部锚固不够，主筋在屈服前会拔出，使承载力降低，设计时主筋顶部一定要设弯钩；
    (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，使剪力能从柱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)采用箱形柱和圆管柱时，外包层与钢管柱之间若出现管壁局部变形，承压力会集中出现在柱角部。