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在一些钢结构设计中,结构体系中的主要构件应尽量避免采用薄壁构件。在受力较小的部位,薄壁构件的强度和稳定性很容易满足,但其他不利因素也应着重考虑,如在钢结构的安装过程中,采用焊接技术会导致容母材被烧伤,从而影响中板钢构件。钢结构设计中使用薄壁构件,还要做好防腐处理工作,一旦钢材被锈蚀,薄壁构件的强度就会快速下降,整体结构和构件的安全性能就会大大降低,导致钢结构的使用寿命缩短,所以,在严格做好日常维护工作的同时要充分考虑薄壁构件今后的易于更换性。
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埋入式柱脚的埋深与构造示意图如下:
2.3、埋入式柱脚一般构造要求及部分细部设计计算
2.3.1、埋入式柱脚的钢柱埋入基础的深度一般可以在以下范围内采用(hc为钢柱截面的高度或管径):
a、轻型工字钢截面柱: H=(2.0~2.5)hc;
b、圆管形截面柱和箱型截面钢柱:H=(2.5~3.0)hc。
2.3.2、埋入式柱脚,在钢柱埋入部分的顶部,应设置水平加劲肋或横隔板;对H型截面柱,其水平加劲肋外伸宽度的宽厚比应不大于9(235/fay)?,对于箱型截面柱,其内部横隔板的宽厚比应不大于30(235/fay)?,
2.3.3、埋入式柱脚在钢柱的埋入部分,应设置圆柱头抗剪栓钉,栓钉的数量和布置,应按计算要求确定。H型截面柱强轴左右两侧的翼缘、箱型截面柱两轴的每侧、圆管形截面柱两轴的每侧(90度扇面),其栓钉数目不宜小于8φ16,栓钉水平和竖向中心距均不应大于200mm,栓钉竖向中心距不宜小于6d,横向间距不宜小于4d,栓钉外表面至钢柱翼缘侧边的距离不应小于20mm;栓钉的直径不应小于φ16(常用φ19),栓钉长度宜取4~6倍栓钉直径。
2.3.4、埋入式柱脚钢柱脚底板的长和宽,按柱的轴力根据下式计算确定,同时应满足构造要求;N / (L*B) ≦ fc (N为柱轴力,fc为混凝土轴心抗压强度设计值);一般钢柱脚底板的厚度不小于钢柱较厚板件厚度,且不小于20mm,同时应符合下式要求:t≥(6Mmax/f) ?.(式中,Mmax―根据钢柱脚底板与基础间的压应力和钢柱脚底板的支承条件所确定的柱脚底板的zui大弯矩。)
2.3.5、钢柱脚底板当需要锚栓固定时,锚栓的锚固深度应不小于25d;锚栓一般仅作安装固定之用。
2.3.6、钢柱脚埋入部分的混凝土内应配置竖向钢筋以形成暗柱,暗柱截面可为钢柱边长加300mm,其配筋率应不小于0.2%,竖向钢筋沿周边的间距应不大于200mm,四根角筋的直径应不小于φ20,每边中间的附加钢筋应不小于φ16,箍筋一般取φ10@100,靠近基础顶面应增设三道φ12@50加强箍筋,竖向钢筋应锚入柱脚底板下不少于35d。
柱脚一侧竖向钢筋(主筋)的截面面积As应按下式验算:
As = M / (d*fsy) ; M=M1+V*h
式中: M ―作用于钢柱柱脚底部的弯矩设计值;
M1 ―作用于钢柱埋入处顶部的弯矩设计值;
V ―作用于钢柱埋入处顶部的水平剪力设计值;
h ―钢柱的埋深;
d ―受拉侧与受压侧竖向钢筋合力点间的距离;
fsy ―钢筋的抗拉强度设计值;
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高层建筑受到较大的侧向力(水平风力或水平地震力),在建筑结构底部竖向力也很大。在高层建筑中,可以认为柱的轴向力与层数为线性关系,水平力近似为倒三角形分布,在水平力作用卞,结构底部弯矩与高度平方成正比,顶点侧移与高度四次方成正比。上述弯矩和侧移值,往往成为控制因素。另外,高层建筑各构件受力复杂,对截面承载力和配筋要求较高。
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