全面认识——钢结构柱脚！

钢结构柱脚一般包括埋入式、插入式、外包式和外露式四种形式，格构柱采用插入式和外露式柱脚居多。

1 日本AIJ的几本设计指针都明确规定，柱脚连接系数应采用梁柱刚性连接的连接系数。本条文按AIJ设计指针的规定给出柱脚极限承载力验算时的连接系数。

实腹柱的埋入式、插入式柱脚保证极限承载力容易做到，所以为简化设计，对弹塑性结构、弹性结构的柱脚也采用验算极限承载力的方式处理，只是对塑性结构柱脚的连接系数予以降低（降低的倍数，大体是降低H形钢柱截面形状系数M_p/M_e值）。外露式柱脚也可采用内力设计法。

2 埋入式柱脚应保证埋入深度和周边混凝土厚度。埋入式柱脚中，作用于钢柱剪力，主要靠埋入部分混凝土和钢柱接触面之间的压力传递至基础。反力分布根据钢柱截面形状不同而异，方钢管中面外刚度较大的两侧腹板部分较大，强轴受弯的H形截面柱中则腹板对应的翼缘中部较大。代表性的破坏模式有：

（1）钢柱板件面外弯曲变形；

（2）埋入表面附近钢柱接触部分的混凝土压坏；

（3）混凝土保护层厚度较小时（边柱较易发生），钢柱前面的混凝土冲剪破坏；

（4）钢柱弯曲屈服。

其中，（1）～（3）的破坏使承载力急剧下降，塑性变形能力较差，设计应避免。

据日本的资料，H形实腹式埋入式柱脚的埋入深度不小于2倍钢柱截面高度时，柱脚部位的恢复力特性基本呈纺锤形，与埋入3倍截面高度的恢复力特性已基本相仿。钢管柱、钢管混凝土柱则须埋入2~3倍后恢复力特性才相当。因此，条文规定H形钢柱埋入2倍的柱截面高度，钢管柱、钢管混凝土柱为2.5倍外径（或截面高度）。此时，钢柱一般能在混凝土顶部形成塑性铰。

埋入深度可按弯矩和剪力作用下基础混凝土的侧向压力来计算。一般地，弹性设计时，钢柱和混凝土的压力可按线性分布考虑，破坏极限状态时可按矩形分布（图12）。

埋入式柱脚采用钢管柱和箱形柱等中空截面时，易发生压曲，可采用图13的方式加强。采用外环板时，其外伸宽度不应小于柱边长（或管径）的1/10。

埋入式柱脚为边柱或角柱时，由于侧面混凝土厚度不足，易发生劈裂破坏。故而，应在埋入部分的顶部和底部设置U形钢筋进行加强，并按图14的受力模式进行计算。U形钢筋的锚固长度应从钢柱内侧算起，锚固长度应符合相关规范的要求。

3 实腹柱插入式柱脚的插入深度并未见有试验验证的资料。对于实腹柱，包裹插入式柱脚与埋入式柱脚的基础混凝土的受力状态和抵抗钢柱弯曲的能力基本相当，故插入式柱脚的插入深度可参照埋入式柱脚的。

4 外包式柱脚属于钢和混凝土组合结构，内力传递复杂，影响因素多，目前还存在一些未充分明晰的内容，因此，诸如各部分的形状、尺寸以及补强方法等构造要求较多。

外包式柱脚的钢柱弯矩，大致上外包柱脚顶部钢筋位置处最大，底板处约为零。即，在外包混凝土刚度较大，且充分配置顶部钢筋的条件下，主要假定外包柱脚顶部开始从钢柱向混凝土传递内力。