鋼結構柱腳剛接與鉸接

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1、第八章基礎設計房屋建筑設計總體上分為上部結構設計和下部結構設計兩大部分，輕型鋼結構建筑也不例外，前面幾章已介紹了其上部結構，本章對其下部結構——基礎作一些討論。眾所周知，在房屋建筑中，基礎造價約占整個建筑物的30%左右，對于輕鋼結構而言，最大優(yōu)點就是重量輕，從而直接影響基礎設計，與其它結構型式的基礎相比，輕鋼結構基礎尺寸小，可以減少整個建筑物造價，另外對于地質(zhì)條件較差地區(qū)，可優(yōu)先考慮采用輕鋼結構，這樣容易滿足地基承載力方面的要求。那么輕鋼結構基礎與砼結構基礎有什么不同？輕鋼結構基礎是如何設計的？在輕鋼結構基礎設計時應注意哪些方面？本章針對這些問題進行探討，而不涉及基礎本身設計的有關內(nèi)容。第

2、一節(jié)基礎設計的特點由于結構型式、荷載取值、支座條件等方面的不同，傳至基礎頂面內(nèi)力是不同的，輕鋼結構與傳統(tǒng)的砼結構相比，最大差別就是在柱腳處存在較小的豎向力和較大的水平力，對于固接柱腳，還存在較大的彎矩，在風荷載起控制作用的情況下，還存在較大的上拔力。柱底水平力會使基礎產(chǎn)生傾覆和滑移，基礎受上拔力作用，在覆土較淺的情況下，會使基礎向上拔起，有關這方面的問題，后面再作詳述。由于輕鋼結構的這些受力特點，導致其基礎設計與其它結構存在很大的不同，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：⒈　基礎形式基礎型式選擇應根據(jù)建筑物所在地工程地質(zhì)情況和建筑物上部結構型式綜合考慮，對于砼結構基礎，常見的基礎型式有獨立基礎、條形基

3、礎、片筏基礎、箱形基礎、樁基等等，而對于輕鋼結構而言，由于柱網(wǎng)尺寸較大，上部結構傳至柱腳的內(nèi)力較小，一般以獨立基礎為主，若地質(zhì)條件較差，可考慮采用條形基礎，遇到暗浜等不良地質(zhì)情況，可考慮采用樁基礎，一般情況下不采用片筏基礎和箱形基礎。⒉　柱腳受力(a)鉸接柱腳(b)剛接柱腳圖8-1不同柱腳型式的受力情況290砼結構柱腳均為剛接，即同時存在軸向力N、水平剪力V和彎矩M，故基礎尺寸較大，輕鋼結構常見的柱腳型式有剛接和鉸接兩種（圖8-1），其受力是不同的，對于鉸接柱腳，只存在軸向力N和水平力V，對于剛接柱腳，除存在軸向力N和水平力V之外，還存在一定的彎矩M，從而使剛接柱腳的基礎大于鉸接柱腳。⒊　

4、基礎破壞形式要正確進行基礎設計，首先要知道基礎破壞形式，對其工作原理有所了解。對于砼結構，通常柱網(wǎng)尺寸較小，故柱底水平力相對較小，基礎一般不會產(chǎn)生滑移現(xiàn)象，又由于上部結構自重很大，足以抵抗風荷載作用下產(chǎn)生的上拔力，故基礎也不會產(chǎn)生上拔的可能，對于這種結構，基礎主要發(fā)生沖切、剪切破壞；而輕鋼結構則不同，基礎除發(fā)生沖切、剪切破壞之外，由于存在較大的水平力，對于固接柱腳，還存在較大的彎矩作用，從而導致基礎產(chǎn)生傾覆和滑移破壞，另外，在風荷載較大的情況下，特別對于一些敞開或半敞開的結構，由于輕鋼結構自重很輕，有可能不足于抵抗風荷載產(chǎn)生的上拔力，導致基礎上拔破壞。為防止這些破壞的發(fā)生，最經(jīng)濟有效的方法

5、是增加基礎埋深，即增加基礎上覆土的厚度，但增加了土方開挖和回填工程量。另外對于輕鋼結構基礎，還須預埋錨栓（也稱地腳螺栓），用于上部結構和基礎的連接，若錨栓離砼基礎邊緣太近，會產(chǎn)生基礎劈裂破壞，所以我國鋼結構設計規(guī)范規(guī)定了錨栓離砼基礎邊緣的距離不得小于150mm；若錨栓長度過短，會使錨栓從基礎中拔出，導致破壞，所以規(guī)范也規(guī)定了錨栓埋入長度。⒋　基礎設計內(nèi)容基礎設計一般包括基礎底面積確定、基礎高度確定和配筋計算，還應符合有關構造措施?；A底面積可根據(jù)地基承載力確定，同時還應考慮軟弱下臥層存在；基礎高度由沖切驗算確定；在基礎底面積和高度確定的情況下計算基礎配筋，這里須注意伸縮縫雙柱基礎處理，雙柱

6、為基礎提供了兩個支點，在地基反力作用下，有可能出現(xiàn)負彎矩，即基礎上部受拉的情況，此時除基礎底部配置鋼筋外，基礎上部也應配筋，避免因上部受拉而出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。輕鋼結構基礎除上述內(nèi)容以外，還須進行柱底板設計和錨栓設計，至于這兩部分設計歸于上部結構還是下部結構，也存在一些爭議，柱底板尺寸是根據(jù)柱與基礎連接部位砼的局部承壓來確定的，與基礎砼參數(shù)有關，但其制作又與上部結構連在一起，按照常規(guī)柱底板設計歸入上部結構；錨栓在上部結構和基礎之間起橋梁作用，但基礎施工時應將錨栓埋入，故屬于基礎部分。本章避開這個問題，就錨栓和底板設計分別進行討論。⒌　與上部結構連接基礎與上部結構是二次施工完成的，其間存在連接問題

7、。對于砼結構的基礎，通過預留插筋的方式連接上部結構（圖8-2a）,而對于輕鋼結構基礎，則通過預埋錨栓的方式進行連接（圖8-2b）。290(a)砼柱基礎預留插筋(b)鋼柱基礎預留錨栓圖8-2基礎與上部結構的連接⒍　有關構造措施除上述提到的幾個方面之外，輕鋼結構還有一些構造措施有別于其它結構的基礎，比如基礎頂面須設置二次澆灌層；埋入式柱腳應在鋼柱埋入部分設置栓釘；埋入式柱腳鋼柱翼緣保護層厚度，對于中柱不小于180mm，對于邊