柱腳是鋼結(jié)構(gòu)建構(gòu)筑物中的重要節(jié)點(diǎn)之一，通過其承上啟下的作用可將柱與基礎(chǔ)有效地連接在一起，以確保上部結(jié)構(gòu)承受各種外力作用，而后轉(zhuǎn)換成柱腳部位的軸力、彎矩和剪力并傳遞給基礎(chǔ)。鋼結(jié)構(gòu)建構(gòu)筑物采用的柱腳類型按其位置分為外露式、外包式、埋入式和插入式四種；按其受力情況又可分為鉸接柱腳和剛接柱腳兩類。其中埋入式、插入式或外包式柱腳三種類型在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中通常假定為剛接柱腳，而外露式柱腳根據(jù)需要即能設(shè)計(jì)成剛接柱腳，也能設(shè)計(jì)成鉸接柱腳。外露式柱腳具有設(shè)置靈活、施工方便、直觀、便于維護(hù)等特點(diǎn)，是鋼結(jié)構(gòu)建構(gòu)筑物中廣泛采用的一種柱腳形式。本文將對鋼結(jié)構(gòu)工程中外露式柱腳常見做法及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對其相關(guān)要求、檢測鑒定工程中注意事項(xiàng)做個簡要描述。

在現(xiàn)場檢測工作與日常生活中，我們會經(jīng)常遇見外觀形態(tài)各異的外露式柱腳，比如工業(yè)建筑物廠房柱、構(gòu)筑物支架柱的柱腳，或交通桿、路燈桿、移動信號塔、廣告牌等民用設(shè)施的柱腳，其外觀如表1中照片所示。通過這些外露式鋼結(jié)構(gòu)柱腳的外觀照片可以看出，其共性特點(diǎn)是：地表部分都具有底板、錨栓（螺栓），部分具有加勁肋、或靴梁（加勁肋、隔板）。此外相關(guān)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊分別基于剛接柱腳、鉸接柱腳兩種類型給出了外露式柱腳做法相應(yīng)圖例。

表1  鋼結(jié)構(gòu)外露式柱腳外觀照片

關(guān)于外露式柱腳，在《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50017、《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011、《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ99、《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》GB51022、《移動通信工程鋼塔桅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》YD/T5131及《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊》等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中對其均有相關(guān)規(guī)定，各標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范間的規(guī)定既有重疊也有不同之處。主要內(nèi)容摘錄如下：

1、外露式柱腳通常是由底板、錨栓（螺栓）、剪力鍵、加勁肋、靴梁（加勁肋、隔板）等部件全部或部分構(gòu)成；

柱腳底板尺寸和厚度應(yīng)根據(jù)柱端彎矩、軸心力、底板的支承條件和底板下混凝土的反力經(jīng)計(jì)算以及柱腳構(gòu)造要求確定；

柱腳計(jì)算內(nèi)容主要包括底板、靴梁、肋板、隔板、連接焊縫、錨栓和抗剪鍵等部件的計(jì)算。

2、《抗規(guī)》相關(guān)條文規(guī)定

?柱腳應(yīng)能可靠傳遞柱身承載力，外露式柱腳只能用于6、7度且高度不超過50m時的建構(gòu)筑物；

?對單層工業(yè)廠房當(dāng)采用外露式柱腳時，柱腳極限承載力不宜小于柱截面塑性屈服承載力的1.2倍。

?柱腳錨栓不宜用以承受柱底水平剪力，柱底剪力應(yīng)由鋼底板與基礎(chǔ)間的摩擦力（摩擦系數(shù)0.4）或設(shè)置抗剪鍵（當(dāng)柱腳與柱間支撐連接時，不論計(jì)算是否需要，都必須設(shè)置剪力鍵以可靠抵抗水平地震作用）及其他措施承擔(dān)；

?當(dāng)?shù)卣鹆^大時，建議改用其他柱腳形式。

3、《鋼標(biāo)》相關(guān)條文規(guī)定

?對容易銹蝕的環(huán)境，錨栓應(yīng)按計(jì)算面積為基準(zhǔn)預(yù)留適當(dāng)腐蝕量；

?柱腳錨栓應(yīng)可靠固定，柱腳錨栓應(yīng)有足夠的埋置深度，當(dāng)埋置深度受限或錨栓在混凝土中的錨固長度較長時，可設(shè)置錨板或錨梁。

?錨栓可采用Q235或Q345 鋼制作；除計(jì)算要求外，錨栓長度、直徑還需滿足相應(yīng)構(gòu)造要求，且應(yīng)采用雙螺母。

4、《高鋼規(guī)》規(guī)定，高層民用建筑的鋼柱應(yīng)采用剛接柱腳，抗震等級三級及以上，錨栓截面面積不宜小于鋼柱下端截面積的20%。

5、《門規(guī)》規(guī)定，當(dāng)柱腳剛接時，錨栓的面積不應(yīng)小于柱子截面面積的0.15倍。

6、《鋼標(biāo)》規(guī)定

?對鉸接柱腳，柱腳底板厚度不宜小于20mm，且不應(yīng)小于鋼柱翼緣厚度。

?錨栓一般僅起到安裝過程中固定的作用，因此錨栓的直徑通常根據(jù)其與鋼柱板件的厚度和底板厚度相協(xié)調(diào)的原則來確定，一般可在20～42mm的范圍內(nèi)選擇，且不宜小于20 mm；

?對剛接柱腳，柱腳底板厚度不宜小于30mm，且不應(yīng)小于鋼柱翼緣厚度；

?剛性柱腳的錨栓不僅起到安裝過程固定的作用，且在柱腳彎矩下承受拉力，剛性柱腳的錨栓直徑和數(shù)量應(yīng)由計(jì)算確定，直徑不應(yīng)小于24mm。

?三級及以上抗震等級時，錨栓截面面積不宜小于鋼柱下端截面面積的20%。

7、外露式柱腳底板下宜設(shè)置50mm厚的二次澆灌層，采用不低于C40（應(yīng)比基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度等級高一級）的無收縮細(xì)石混凝土壓力灌注。

當(dāng)?shù)装宄叽巛^大時，為保證二次灌注層充滿緊密，應(yīng)事先在底板上開設(shè)90mm左右排氣孔，其數(shù)量一般為每平方米底板面積上1-2個。

外露式柱腳既是實(shí)際檢測鑒定項(xiàng)目中經(jīng)常遇到的節(jié)點(diǎn)，又是鋼結(jié)構(gòu)工程中的重要節(jié)點(diǎn)，承擔(dān)著柱根部軸力、剪力、彎矩內(nèi)力傳遞的功能，因此結(jié)構(gòu)鑒定工作中正確地鑒別柱腳現(xiàn)狀與計(jì)算假定（剛接或鉸接）是否相吻合是重要工作之一。在此基礎(chǔ)上才能建立與其結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀一致的結(jié)構(gòu)計(jì)算模型，才能保證結(jié)構(gòu)計(jì)算模型的合理性、計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。

相關(guān)文獻(xiàn)指出，一般的外露式柱腳，從力學(xué)的角度看，作為半剛性考慮更加合適，故實(shí)際工程中外露式柱腳大多設(shè)計(jì)成鉸接柱腳。雖然相關(guān)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊給出了剛接、鉸接的典型做法圖例，但在實(shí)際工程中無論遇到的柱腳外形多么相似，或者是一些糾結(jié)的做法，在判斷外露式柱腳的類型時，尤其是相對鉸接類型要求更高的剛接柱腳時，不能僅通過柱腳外觀簡單斷定柱腳類型，需經(jīng)驗(yàn)算柱腳各部件及連接承載力是否滿足計(jì)算假定對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，還需要檢查分析其是否滿足與之類型相匹配的相關(guān)構(gòu)造要求；此外考慮到關(guān)于柱腳錨栓的抗剪要求等各標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定還有所不同，檢測鑒定人員在工程項(xiàng)目中應(yīng)注意識別各領(lǐng)域的需求，具體建構(gòu)筑物檢測鑒定時還需遵循其所屬范圍相應(yīng)規(guī)定。