埋入式钢柱脚抗震性能与设计方法研究
朱
坤
蔡
柱
(长春工程学院土木工程学院，吉林长春130012)
【摘要】结合现存的研究 ，对内外埋入式钢柱脚抗震性能与
分歧的方面，为今后埋入式钢柱脚的研究指明具体方向， 【关键词】传力机制；抗震性能；实验研究
方
结构 行比较，找到各种设计方法的发展。
一、 弓
筑钢结构中，钢柱脚的作用是将钢柱脚下端的轴力、
弯矩、剪力 基础， 结构与基础有效一*起， 结构安全。钢柱脚是决定底层钢柱稳定 會旨力的主要因素，同时也 关系到结构整体的内力分布状况与 性能。按照埋入 的不同，钢柱脚分为外露式、外包式与埋入式三种，最新研究还有基于埋入式的浅埋式 柱。
二、 国外研究现状
国外对埋入式钢柱脚的研究主要 日本。日本学者秋 研究了 H型截面的中柱和边柱柱脚的破 、计 ；中岛 研究 钢管截面的中柱和边柱柱脚的抗震性能 各因素对柱脚性能的影响、破 ；捷
者Pertold J等研究 力轴压下柱脚的粘结 力力、应力分布 计 。U、国内研究现状蔡益燕、王燕分别翻 秋 的设计 破 ：，童树 试算研究了埋入式柱脚的传力机制，殷志文 研究 柱的M-e滞性能、埋 、栓钉的 布 柱脚的影响。秋 等用8个试研究了H型截面的埋入式钢柱 低周反复荷 用下的受弯 力* Akiyama H，1984)。 实结果的分析，提出埋入式柱脚的主要破 符合该试验数据的H型截面埋入式柱 的 计 。四、妄
(―)试 计和制作
计四个构件 EB300 - 0. 50、EB300 - 0. 50 - H、
EB300 - 0. 50 - U、EB300 - 0. 50 - U - H 来研究地梁混凝土试
的破 筋图。
边柱柱脚的传力机理，图1所示
(a) f
点构造示意及其配筋
(b) B-B剖面
图 1 试件 EB300 - 0. 50 - H 与 EB300 - 0. 50 节点
构造示意及其配筋图
基金项目： 省教育厅“ ”科学技术研究“动静荷载作用下钢柱脚抗震性能研究”（号：吉教科（2013)第291号）&
作者简介：朱坤（1975. 07—）$男，汉族，黑龙江伊春人，硕士，副教授，研究方向：结构抗震。
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(二）试
果预测
定构 拉时 ，受推时为负 ，四构的预测极限承载力 破 如表1所示。根据计算结果，按照CECS230得到的计算结 于 。
表1 试验预测结果
My
MpMu (kN • m)试件编号预破
(kN • m)(kN • m)
(+)
(-)(4 )(-)
EB300 -0. 5799.81115.8284.9509. 1端部破坏破坏EB300 -0.5 -H799.81115.8321.3549.4端部破坏破坏EB300 -0.5 -U799.81115.8436.6690.4端部破坏破坏EB300 -0.5 -U-H799.81115.8470.7722.6端部破坏破坏按照 CECS230
799.8
1115.8
160.0
245.7
端破
破
(三）加载方法与量测方试 计 ，水 斤顶的锚栓
这
[将荷 到试
，在柱
一块钢板，竖
‘
斤
这块钢板将荷 到试 。另外，在基础表
布
，将 锚栓插入 便混凝土 的固定，
布置钢 止 滑动。试的加载
示意图 试 照片如图2所示。 如图3
示。试
项目包括应力分布*基础纵筋应力，底
锚栓应力 钢管应力等），柱 移等。其 布置如
图4所示。
图2 边柱埋入式柱脚加载示意图与加载现场
荷载酬■
图3
EB300 -0. 50加载制度
经验交流
()试 果
边柱埋入式柱脚的破 分为推和拉 情况。当荷 （拉）时， 端混凝土 450破坏，钢柱内侧 混凝土 弯破坏；当荷 负(推）时， 端混凝土 前侧面底 处 冲破坏，钢柱内侧 混凝土 450 破坏， 侧底板处沿45〇 下的 破坏。与前期的构计相一致，钢柱未达到屈服， 主筋也未屈服。五、结1. 边柱埋入式柱脚轴 力机理$ (1)钢柱混凝土保担的轴力沿埋 自上到下逐渐增大， 端
混凝土 钢柱底板截面处是其最不利截面。（2)沿埋
钢管承担的轴力自上而下逐渐减小，因此，处于埋入
的截面是其最不利截面。（3) 弯用下，
裂后混凝土将退出工作，钢柱承担全部轴力。2. 边柱埋入式柱脚弯矩传力机理$ (1)钢柱混凝土保担的弯矩沿埋 自上到下逐渐增大，因此钢柱
底板截面处是 端部混凝土 的最不利截面。（2)基础表 钢管承担的弯矩自上到下 大，在埋入段自上到下由大 ，因此埋入 截面是方钢管的 不利截面。（3)混凝土 裂后，混凝土将退出工，钢柱几 担全部弯矩。（4)埋入 箍筋承担的剪力远大于下面箍筋担的剪力，因此，埋入 的箍筋应该 ，同时布置U 强筋。在负 用时，下箍筋将 大剪力，在底处应布置U型筋。（5)锚栓参与抗弯，柱极 力应 锚栓的 。3. ' 民用建筑钢结构设计规程》没有规定边柱柱
脚的侧 弯 力的计算公式,' 筑钢——混凝土混合结构设计规程》也有对未布置U 强筋的边柱埋入式柱脚极 力计算公
出规定。
4. 本文提出边柱柱脚极
力计
，
弯
用下U，柱极 力 混凝土 、钢柱周围箍筋、
强筋及锚栓的抗弯抗剪作用。极 力并不是上述因素的
叠加。
参
[1] 蔡燕.高层钢结构柱脚的抗震设计[J].建筑结构，1997
(06):3 〜8.[2] 王燕，王泽霖，温学志.埋入式柱脚受力分析[J].青岛建
筑 学院学报，1993(03):11〜14+
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