钢结构厂房基础设计专题

钢结构厂房基础设计

钢结构厂房基础设计钢柱下的基础按柱脚形式分有两种类型：外露式柱脚钢柱基础和插入式刚性柱脚基础；按基础形式分主要有柱下独立基础和桩基础。

一.外露式柱脚钢柱基础

外露式柱脚钢柱有带短柱及无短柱两种形式。基础埋深较大，地基持力层较深时采用带短柱的独立基础，反之可采用无短柱的柱下独立基础

一.外露式柱脚钢柱基础一.外露式柱脚钢柱基础

基础的底面积应满足地基承载力的要求规定；

基础的顶面尺寸应满足局部承压及构造要求；

基础各阶高度应满足受冲切承载力的计算要求，基础总高度应满足锚栓锚固长度要求；

基础底面的配筋除满足受弯承载力计算外，尚应满足受弯构件最小配筋率0.15%的要求；

一.外露式柱脚钢柱基础

短柱竖向钢筋满足柱脚传来的轴向力、弯矩承载力计算要求，按偏心受压计算纵筋；

短柱的纵向受力钢筋不必满足0.2%的要求

短柱的配筋构造详地基基础设计规范第8.2.6条二.实腹式插入式基础钢柱插入式基础在钢结构设计手册和混凝土结构构造手册都讲述的不多；混凝土构造手册第三版仅有关于插入深度的计算要求，同时说明杯壁的厚度应根据计算确定,如何计算并未说明；二.实腹式插入式基础实腹式柱的插入式基础插入深度的确定；满足抗震设防的要求，2.5倍的截面高度的要求；同时还要满足M:柱脚全截面屈服时的极限弯矩；二.实腹式插入式基础实腹式柱荷载的传递：

轴向力由基础底板或者钢柱与混凝土的粘结力承当；

弯矩由钢柱翼缘板和混凝土的承压力承当,忽略柱腹板粘结力的影响；一般情况可不考虑柱底剪力的影响；计算时采用平截面假定，受压区混凝土应力为三角形;但是当柱底剪力特别大时，应考虑弯矩和剪力共同作用；弯矩等于柱底弯矩加V*1/2H1

二.实腹式插入式基础杯壁厚度和杯底厚度的确定，可以按预制混凝土柱的杯口厚度选用，将钢柱按同尺寸的混凝土柱考虑；

当弯矩较大时，按高杯口计算公式复核杯口顶部钢筋网片；

三.格构式插入式基础读取下柱底内力组合,并计算各分肢轴向力N，M分别为下柱底的内力；

h为下柱两柱肢截面形心间的距离；y1为左柱肢到整个截面形心的距离；y2为右柱肢到整个截面形心的距离；

三.格构式插入式基础受压分肢承载力由钢与混凝土的粘剪力与底板的局部承压力共同承担

取混凝土抗拉强度;H1为插入深度；U为钢柱分肢截面周长受拉分肢承载力仅由钢与混凝土的粘剪力

二.格构式插入式基础杯口底部下基础厚度验算：柱底压力作用下冲切承载力验算

Su为杯口底面0.5h0处冲切破坏锥体周长二.格构式插入式基础受拉分肢冲切承载力验算

Su为杯口底面0.5h1处冲切破坏锥体周长注意h1的取值当有短柱时，受拉冲切承载力尚应计入冲切破坏锥体范围内的的钢筋面积。三.格构式插入式基础杯口的构造要求杯壁厚度严格来讲和预制混凝土柱轴心受压没有区别；可按轴心受压混凝土柱来进行构造；四.高杯口插入式基础高杯口短柱的配筋和构造：短柱的构造配筋可以按照地基规范第8.2.6条的规定要求执行；短柱还需要按偏心受压构件计算纵筋，计算截面取柱短柱底端；即在N、M作用下计算纵向受力钢筋；

四.高杯口插入式基础高杯口基础的计算：杯口部分：当厂房吊车吨位较大、所在地区的基本风压较大、轨顶标高较高时(吊车在75t以上，基本风压大于0.5KN/m²,轨顶标高在14m以上时),杯壁内配筋按下式验算：

M,V,N为柱底内力设计值；As1为杯壁顶层钢筋网面积；z为焊接钢筋网片到柱底的距离二.高杯口插入式基础高杯口基础的计算：

Asv为箍筋面积；zvi为箍筋到柱底的距离；As为纵筋面积；zwi为纵筋到取力矩点的距离；二.高杯口插入式基础四.高杯口插入式基础短柱部分的计算：按钢筋混凝土受压构件考虑；取短柱的最不利截面即短柱底部与台阶相交处截面；当时，N:轴向力设计值

b,h为短柱截面的宽度和高度四.高杯口插入式基础短柱部分的计算：当时，二.高杯口插入式基础短柱部分的计算：当时，按大偏心受压计算；也可近似按肢高为h1的对称配筋双肢柱截面进行计算；h1=N/(fc*b);四.高杯口插入式基础高杯口基础的计算：

对于双肢格构柱分肢来讲，M为0,弯矩为VxH1,按受压和受拉肢进行复核即可。对于工程案例一中高跨边柱进行分析：柱底剪力最大组合：M=-4917KN.MN=631KNV=-409KN分肢作用力为：N1=631/2+4917/1.75=3125KNN2=631/2-4917/1.75=-2494KNV1=V2=-409/2=-205KN剪力各分肢分担一半

四.插入式基础高杯口基础的计算：受拉分肢杯口计算：V1*H1-N*hc/2=205*1.25+2494*0.15=630KN.M钢筋网片As1*z=4*254*360*1200*10e-6=439KN.M最外侧纵筋As*zw1=9*314*360*900*10e-6=915KN.M腰筋：As*zwi=2*201*360*(300+600)*10e-6=130KN.M箍筋：Asv*zvi=4*79*215*(150+300+450+600+750+900+1150)*10e-6=292KN.M439+915+130+292=1776KN.M>630KN.M五.基础设计独立基础底面零应力区范围的确定：

重型钢结构厂房一般吊车起重量大，故一般情况下独立基础不出现零应力区，即独立基础基础底面与地基全接触；独立基础须进行基底面积计算；短柱与基础相交处及基础