鋼管混凝土柱的柱腳錨固是確保結構安全的關鍵環節,其設計需滿足傳遞軸力、剪力和彎矩的要求,同時保證柱腳在地震、荷載作用下的穩定性。以下從錨固方式、構造要求、受力傳遞等方面詳細說明其錨固要求:
一、錨固方式分類
鋼管混凝土柱柱腳錨固主要分為剛性錨固和鉸接錨固,具體選擇需根據結構受力形式(如框架柱、排架柱等)確定:
剛性錨固
適用場景:需傳遞彎矩和剪力的結構(如多層框架柱、抗震設防結構)。
核心要求:通過錨固措施使柱腳與基礎形成剛性連接,確保彎矩、軸力和剪力有效傳遞。
鉸接錨固
適用場景:僅傳遞軸力和少量剪力,彎矩可忽略的結構(如某些工業廠房排架柱)。
核心要求:允許柱腳有微小轉動,錨固措施以承受軸力和剪力為主。
二、剛性錨固的構造要求
1. 錨固鋼筋(栓釘 / 縱筋)設置
數量與直徑:
需根據柱底彎矩和剪力計算確定,錨固鋼筋(如預埋螺栓、貫穿鋼筋)的抗拉強度應滿足抵抗柱底彎矩產生的拉力要求,直徑通常不小于 16mm,且數量不少于 4
根。
埋深與錨固長度:
錨固鋼筋伸入基礎內的長度需滿足受拉錨固長度(按《混凝土結構設計規范》GB 50010 計算),且不應小于 30 倍鋼筋直徑;
若基礎混凝土強度等級較低(≤C30),錨固長度需適當增加(如乘以 1.1~1.2 系數)。
2. 鋼管與基礎的連接
鋼管插入基礎深度:
對于剛性錨固,鋼管底部應插入基礎內一定深度(通常不小于鋼管外徑的 1.5 倍,且≥500mm),以增強整體剛度。
底板與加勁肋:
鋼管底部需設置剛性底板(鋼板厚度≥16mm),底板與基礎頂面通過預埋螺栓連接,螺栓需對稱布置;
鋼管與底板之間應設置加勁肋(如十字形、環形肋),肋板厚度不小于 10mm,高度不小于鋼管壁厚的 15 倍,以傳遞剪力并防止底板變形。
3. 混凝土澆筑要求
鋼管底部與基礎之間的間隙需用微膨脹混凝土(強度等級比基礎高一級)澆筑密實,確保接觸面受力均勻;
若鋼管內灌注混凝土,需延伸至基礎內不少于 300mm,形成 “混凝土榫”,增強錨固效果。
三、鉸接錨固的構造要求
核心簡化:無需傳遞彎矩,僅需保證軸力和剪力傳遞。
構造要點:
鋼管底部可設置簡易底板,通過少量預埋螺栓固定,螺栓主要承受剪力;
鋼管插入基礎深度可適當減小(≥300mm),無需設置復雜加勁肋;
允許柱腳在水平力作用下有微小轉動,底板與基礎頂面可預留 10~20mm 間隙(或采用彈性墊層)。
四、抗震設防的特殊要求
在抗震設防烈度≥6 度的地區,柱腳錨固需額外滿足:
抗剪驗算:柱腳剪力設計值應取地震作用組合下的最大值,錨固螺栓和加勁肋的抗剪承載力需乘以 1.2~1.5 的放大系數;
延性要求:避免錨固鋼筋過早屈服,其屈服強度實測值與抗拉強度實測值的比值不應大于 0.85;
節點延性:鋼管與基礎連接處的塑性鉸應出現在柱身而非柱腳,故柱腳錨固強度需高于柱身強度(如錨固鋼筋抗拉承載力≥柱身屈服承載力的 1.2 倍)。
五、材料與施工要求
材料強度:
錨固鋼筋宜采用 HRB400 或 HRB500 級熱軋帶肋鋼筋,預埋螺栓宜采用 Q355 或更高強度鋼材;
基礎混凝土強度等級不應低于 C30,鋼管與基礎接觸面需做鑿毛處理。
施工精度:
預埋螺栓位置偏差≤5mm,底板安裝水平度偏差≤1/1000;
鋼管與基礎的連接節點需進行二次澆筑,確保混凝土密實,且養護時間不少于 14 天。
六、規范依據
設計需符合以下規范要求:
《鋼管混凝土結構技術規范》GB 50936-2014
《混凝土結構設計規范》GB 50010-2010(2015 年版)
《建筑抗震設計規范》GB 50011-2010(2016 年版)
通過以上措施,可確保鋼管混凝土柱柱腳錨固的安全性、可靠性,滿足結構在各種荷載作用下的受力需求。實際設計中需結合具體工程的荷載、抗震等級和基礎形式,通過計算驗證錨固措施的合理性。