轴心受压柱的柱脚设计

钢结构设计基础轴心受压柱的柱脚设计。柱下端与基础相连的部分称为柱脚。柱脚的作用是将柱身所受的力传递和分布到基础，并将柱固定于基础。基础一般由混凝土或钢筋混凝土做成，其强度远低于钢材的，所以必须将柱身的底端扩大以增加与基础接触的面积，使接触面积上承压力小于或等于基础的抗压强度设计值。这就要求柱脚有一定的宽度和长度，也应有一定的刚度和强度，使柱身压力比较均匀地传到基础。

1.柱脚的定义及作用传力明确，可靠、简捷、构造简单、节约材料、施工方便，并符合计算简图。2.柱脚设计的原则轴心受压柱的柱脚设计。图1-1a仅有底板的柱脚对轴力很小的柱，可将柱身底端切割平齐，直接与底板焊接。柱身所受的力通过焊缝传给底板，由底板分布到基础。底板厚度一般为20～40mm，用两个锚栓固定在基础上，锚栓位置放在柱中轴线上，一般在短轴线底板两侧。锚栓直径按构造采用20～30mm，预埋于混凝土基础内。这种柱脚构造最简单；但只适用于轴力很小的柱，否则底板和焊缝都将太厚，因为底板在各方向均为悬臂。

3.柱脚型式和构造图1-1a轴心受压柱柱脚构造轴心受压柱的柱脚设计图1-1b有靴梁的柱脚靴梁是联系柱身和底板的横向分布结构，可用竖板或槽钢做成，在柱的两侧沿柱脚的较长方向各设置一个。柱身轴力

靴梁底板

基础

连接柱身与底板的水平焊缝由于质量不易保证(因板间位置不准，常有一定空隙)，计算时通常不考虑其受力。

其与靴梁连接的竖向焊缝①

其与底板连接的水平焊缝②图1-1b轴心受压柱柱脚构造轴心受压柱的柱脚设计图1-1c有靴梁带隔板的柱脚

图1-1c轴心受压柱柱脚构造当靴梁外伸较长时，除靴梁外可加设隔板，将底板的区格划小，使底板承受的弯矩减小，厚度不致过大。隔板同时可提高靴梁的侧向刚度。轴心受压柱的柱脚设计图1-1d有靴梁和肋板的柱脚。

图1-1d轴心受压柱柱脚构造这种柱脚采用双向分布结构，使柱身轴力向四个方向扩散，基础压力分布得更均匀。这种柱脚底板可做成正方形或接近正方形。通常情况是在柱的一个方向采用靴梁，另一个方向设肋板。当轴心力较小时也可在两个方向都采用肋板而不设靴梁(图1-1e)图1-1e轴心受压柱柱脚构造轴心受压柱的柱脚设计1)底板的计算A

底板的平面尺寸①初步假定底板的宽度B和长度L如有靴梁的柱脚：

（1-1）4.轴心受压柱柱脚计算为柱截面高；为靴梁厚度，通常取10～16mm；c为底板悬臂宽度，可取（3～4.5）倍锚栓直径。应使板长度L≤2B。对接近正方形的底板，取L≈B。轴心受压柱的柱脚设计1)底板的计算A

底板的平面尺寸②验算基础反力轴心受压柱柱脚底板一般采用矩形，底板面形心与柱截面形心重合。计算时通常假设底板与基础接触面间的压应力均分布。（1-2）

4.轴心受压柱柱脚计算锚栓孔面积，基础混凝土的轴心抗压强度设计值轴心受压柱的柱脚设计1)底板的计算B

底板厚度底板是一块整体板，计算时可将靴梁、隔板、肋板及柱身截面视作底板的支承，把板划分为不同支承条件的矩形区格。①按弹性理论计算每一区格由基础反力产生的最大弯矩四边支承板(a为短边长度，b为长边度)：三边支承一边自由板(为自由边长度，为与自由边垂直的边长)：

轴心受压柱的柱脚设计1)底板的计算B

底板厚度①按弹性理论计算每一区格由基础反力q产生的最大弯矩二相邻边支承，另二边自由板(为对角线长度)：悬臂板(c为悬臂长度)：

轴心受压柱的柱脚设计1)底板的计算B

底板厚度②取所有区格弯矩中最大者确定所需底板厚度：

如个别区格的弯矩较大致使底板厚度较大可重新划分区格或对个别区格增加隔板、肋板再做计算。底板厚度一般为20～40mm，最小14mm，以保证底板有足够的刚度和基础反力接近均匀分布。轴心受压柱的柱脚设计2)靴梁的计算靴梁按支承于柱身两侧的连接焊缝处的单跨双伸臂梁计算A靴梁与柱身间的连接焊缝计算一般采用4条竖向焊缝①

先假定，计算

取靴梁高度厚度可取等于或小于柱翼缘的厚度。轴心受压柱的柱脚设计2)靴梁的计算靴梁按支承于柱身两侧的连接焊缝处的单跨双伸臂梁计算B靴梁与底板间的水平焊缝计算

两个靴梁与底板间的全部连接焊缝隙按传递柱全部压力N计算，一般不计入柱与底板间和隔板、肋板与底板间的焊缝。但由于这些焊缝的存在，靴梁与底板间焊缝可按均匀传递N计算。

还应满足构造要求。轴心受压柱的柱脚设计2)靴梁的计算C靴梁强度验算

每个靴梁所受由底板传来的基础反力按线均布荷载计算；单跨双伸臂梁的弯矩图和剪力图如右图所示按求得的最大弯矩和最大剪力验算梁截面()的