2025上海国际车展：柱脚分类与适用场景详细解析

#2025上海国际车展#

一、柱脚分类与适用场景

铰接柱脚

仅适用于承受竖向和水平荷载，适用于无弯矩或弯矩较小的结构，如门式刚架轻型厂房。其常见结构形式有平板式、靴梁加底板式等，而锚栓在此仅用于安装和固定。

刚接柱脚

分为外露式、外包式、埋入式、插入式四种，需传递弯矩：

此类结构通过底板与锚栓相连接，主要适用于承受轴向压力和较小弯矩的单层工业建筑。然而，需要注意的是，锚栓并不适宜承受水平方向的剪切力，这部分剪切力通常由摩擦力或抗剪键来承担。

外包结构采用钢柱包裹钢筋混凝土，这种设计特别适合用于高层建筑和需要抗震设防的地区。在具体实施中，外包混凝土的厚度有明确要求，H型柱应不小于160毫米，管柱则应不小于180毫米；同时，箍筋的配置也有严格的标准，间距应控制在100毫米以内，以确保符合相关规范要求。

嵌入式：钢柱直接嵌入基础部分，其埋设深度需满足H型柱不小于截面高度的2倍，管柱则需达到截面尺寸的2.5倍。此外，在顶部必须安装水平加强筋以及螺栓。

钢柱被嵌入到混凝土杯形基础中，这种做法适用于多层住宅建筑，且其嵌入的深度必须符合相关规范的规定。

二、柱脚选型依据

结构类型与荷载特性

轻型厂房通常选用门式刚架结构，其柱脚多采用外露式铰接设计；而对于高层建筑以及承重大吨位吊车的厂房，则更适宜采用外包式或埋入式的柱脚；至于多层民用建筑，则可以选择插入式柱脚。

在抗震设防烈度达到或超过8度的情况下，应格外小心地采用外露式柱脚，而应优先考虑外包式或埋入式的设计方案。

规范要求

《钢结构设计规范》（GB50017-2017）中规定，插入式柱脚适用于多层框架结构；同时，外露式柱脚的锚栓不负责承受水平剪力。

高层建筑在施工中建议选用嵌入式或外包裹式的基础柱脚，而对于仅需承受垂直荷载的铰接柱脚，则可以选择外露式设计。

三、关键设计要点

锚栓设计

锚栓的直径不得小于24毫米（特指刚接柱脚部分），在三级抗震等级或更高时，其截面面积应至少达到钢柱下端面积的百分之二十。

锚栓的埋设深度应不小于其直径的25倍，底部需配置弯钩或锚板，以防止混凝土遭受冲切损伤。

抗剪设计

水平剪力主要由底板与基础间的摩擦力（摩擦系数设定为0.4）或抗剪键来承担，而锚栓则不应被用作抗剪构件。

抗剪键需验算混凝土局部承压及键体抗剪强度。

底板设计

柱脚底板的厚度应不小于30毫米，同时也不应小于钢柱翼缘的厚度；而对于铰接柱脚底板，其厚度应达到20毫米以上。

底板尺寸的确定需考虑弯矩、轴力以及混凝土的反力因素，同时，锚栓的孔径应适当预留安装空间，具体尺寸为螺栓直径加上5至8毫米的间隙。

抗震构造措施

柱脚顶部安装了三道加固用的密排箍筋，其间距不超过50毫米；同时，主钢筋的锚固长度需达到至少25倍直径，并且需进行弯曲处理。

在埋入式柱脚的埋深区域内，应布置直径不小于10毫米的纵向钢筋以及间距不超过250毫米的箍筋，且在顶部区域需进行加密处理。

四、常见误区与注意事项

锚栓抗拔力计算

在风力的作用下，必须对锚栓的拔力进行验算，同时还要考虑柱间支撑产生的竖向分力，并且在此过程中，恒载的分项系数应设定为1.0。

施工质量控制

柱脚与混凝土的接触部分必须彻底清除锈迹，且不得进行油漆涂装；同时，预埋件的位置安排应尽量避免与主筋相冲突。

五、总结

在进行钢结构柱脚设计时，必须全面考量结构种类、荷载特征、抗震标准以及施工的可行性。同时，必须严格遵守相关规范中对构造要求的详细规定，例如外包混凝土的厚度、锚栓的布置、抗剪键的设置等。此外，还需通过性能化设计手段，对经济性进行优化。