鋼結構柱腳的案例
鋼結構工程中外露式柱腳常見做法及有關規定
本文轉載自公眾號結構鑒定
01
概述
柱腳是鋼結構建構筑物中的重要節點之一，通過其承上啟下的作用可將柱與基礎有效地連接在一起，以確保上部結構承受各種外力作用，而后轉換成柱腳部位的軸力、彎矩和剪力并傳遞給基礎。鋼結構建構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構設計中通常假定為剛接柱腳，而外露式柱腳根據需要即能設計成剛接柱腳，也能設計成鉸接柱腳。外露式柱腳具有設置靈活、施工方便、直觀、便于維護等特點，是鋼結構建構筑物中廣泛采用的一種柱腳形式。本文將對鋼結構工程中外露式柱腳常見做法及標準規范對其相關要求、檢測鑒定工程中注意事項做個簡要描述。
02
常見的外露式鋼結構柱腳案例
在現場檢測工作與日常生活中，我們會經常遇見外觀形態各異的外露式柱腳，比如工業建筑物廠房柱、構筑物支架柱的柱腳，或交通桿、路燈桿、移動信號塔、廣告牌等民用設施的柱腳，其外觀如表1中照片所示。通過這些外露式鋼結構柱腳的外觀照片可以看出，其共性特點是：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）。此外相關鋼結構設計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圖例。
展開 鋼結構打造德國漢堡易北河橋新地鐵站
地鐵站夜間照明效果 ?Marcus Bredt
技術圖紙
總平面圖 ?gmp Architekten
車站天橋層平面 ?gmp Architekten
縱向剖面 ?gmp Architekten
橫向剖面 ?gmp Architekten
屋面鋼結構軸側示意 ?sbp
鋼結構柱腳節點 ?sbp
設計競賽: 2013年一等獎
設計: 福爾克溫·瑪格和于爾根·希爾默以及施特凡妮·約布什
競賽階段負責人: 施特凡妮·約布什
競賽階段設計人員: 博恩德·科特奇博，阿西姆·瓦格勒，卡婭·梅茨格
實施階段負責人: 施特凡妮·約布什
實施階段代理項目負責人: 博恩德·科特奇博
實施階段設計人員: 亨德里克·溫特，雷娜塔·蒂帕，苯迪克斯·福爾達，妮科拉·耶帕
工程管理: 雷蒙德·金斯基，克里斯蒂安·克萊涅，安德烈亞斯·舒爾茨，托斯滕·亨茨，卡婭·波士曼
結構設計: 施萊西·貝格曼工程師事務所(sbp)
照明設計: conceptlicht
業主: Hamburger Hochbahn AG
建設周期: 2016-2018
建筑面積: 3750 m
建筑長度/寬度/屋面高度: 約136 m /約32 m /約16.25 m
屋面面積: 約5985m2
來源：鋼結構
展開 【鋼結構原理】五種鋼結構失穩模式
05-殼屈曲（Shell Buckling)
殼體屈曲是指薄而彎曲的結構（殼體），如圓柱形、球形或錐形（例如儲罐、筒倉、管道）在受到壓力或側向載荷時失去穩定性的現象。
當這些載荷導致殼體發生變形，從而降低其繼續承受載荷的能力時，可能會導致顯著的變形甚至坍塌。
導致殼體屈曲的內力可以是：軸向壓力/環向壓力/剪力。
殼體屈曲承載力受以下因素的影響：殼體厚度/殼體形狀/邊界條件/初始缺陷/材料特性等。
06-對比表
既然每種失效類型都已定義并概述了其特征，下面的表中總結了它們之間的主要區別。該表提供了一個簡明的概覽，突出了每種失效模式的主要受影響結構元素、導致失效的主要載荷條件、產生的變形以及決定該模式的關鍵因素
07-總結
在結構設計中，可能會出現幾種常見的穩定性問題，尤其是在設計過程中未充分考慮的情況下。本文概述了五種此類屈曲問題。本文旨在幫助您了解這些問題的根本原因、行為及其影響的結構元素。這些知識將使您能夠識別和區分這些穩定性問題，為您在分析中整合這些問題并設計出具有彈性和安全性的結構奠定堅實的基礎。
展開 如何防止鋼結構廠房基礎下沉
如何防止鋼結構廠房基礎下沉需從基礎承臺做起，當鋼結構廠房每平方米達到25KG以上，基礎承臺需要達到1米高、1米寬和1米深，每平方米達到35KG以上的鋼結構廠房，需要做圈梁和1.2米的基礎，具體還需要根據地面自身情況。
當鋼結構廠房已施工完畢，又沒有做好前期的投入，那么我們該如何防止鋼結構廠房基礎下沉呢？簡單的來說就是加固，將所有的鋼結構立柱用工字鋼或槽鋼圈起來，形成一個網狀。
近年來 , 鋼結構廠房以其自重輕 、抗震性能優越 、結構布置靈活 、 加工安裝速度快等特點在煤炭工程中廣泛應用 。 本文僅討論圍護結構采用壓型鋼板或夾芯板的門式剛架輕型鋼結構和鋼排架結構單層廠房 ( 下文均簡稱 “鋼結構廠房” ) 。 對于吊車噸位較大的鋼結構廠房 , 由于上部結構自重過輕 , 柱底軸力較小 、彎矩相對較大 , 造成基礎的偏心距過大 , 給基礎設計帶來一些困難 。
1
鋼結構廠房基礎的受力特點
鋼結構廠房基礎通常采用單獨基礎 , 按偏心受壓設計 。
對于高度不高且不帶吊車的門式剛架鋼結構廠房 ：柱腳與基礎的連接通常按鉸接設計 。基礎頂面僅受由上部結構產生的豎向壓力及風荷載產生的水平力 。水平風荷載產生的基礎底面附加偏心彎矩較小 , 基礎設計相對簡單 。
對高度較高且帶有橋式吊車的門式剛架鋼結構廠房及鋼排架結構廠房 ：尤其是當吊車噸位較大 ( 單跨兩臺 20t 吊車或更大) 時 , 為了有效提高結構的抗側移剛度以控制橫向位移 , 柱腳通常設計為橫向剛接 、縱向鉸接 。廠房所受縱向水平荷載通過柱間支撐傳至基礎頂面 。
展開 
鋼結構連接、鋼結構強度穩定性、鋼筋支架、格構柱計算
◆鋼結構連接計算
一、連接件類別
不焊透的對接焊縫
二、計算公式
1．在通過焊縫形心的拉力，壓力或剪力作用下的焊縫強度按下式計算：
2．在其它力或各種綜合力作用下，σf，τf共同作用處。
式中 N──-構件軸心拉力或軸心壓力，取 N＝100N；
lw──對接焊縫或角焊縫的計算長度，取lw=50mm；
γ─-作用力與焊縫方向的角度 γ=45度；
σf──按焊縫有效截面(helw)計算，垂直于焊縫長度方向的應力；
hf──較小焊腳尺寸，取 hf=30mm；
βt──正面角焊縫的強度設計值增大系數；取1；
τf──按焊縫有效截面計算，沿焊縫長度方向的剪應力；
Ffw──角焊縫的強度設計值。
α──斜角角焊縫兩焊腳邊的夾角或V形坡口角度；取 α=100度。
s ──坡口根部至焊縫表面的最短距離，取 s=12mm；
he──角焊縫的有效厚度，由于坡口類型為V形坡口，所以取 he=s=12.000mm.
三、計算結果
1. 正應力：
σf=N×sin(γ)/(lw×he)=100×sin(45)/(50×12.000)=0.118N/mm2；
2. 剪應力：
τf=N×cos(γ)/(lw×he)=100×cos(45)/(50×12.000)=0.118N/mm2；
3. 綜合應力：
[(σf/βt)2+τf2]1/2=0.167N/mm2；
結論:計算得出的綜合應力0.167N/mm2≤對接焊縫的強度設計值ftw=10.000N/mm2，滿足要求！
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本人擅長平面鋼閘門，弧形閘門，對開式弧形閘門各種類型閘門及鋼結構建筑、水壩強度校核，包括靜力分析，干模態，濕度模態（添加附加質量），地震時程分析（考慮恒定荷載，重力水壓力等），地震譜分析（針對水壩閘室無質量地基法等），弧形閘門支臂曲曲分析（包括考慮重力和不考慮重力）
水工弧形鋼閘門有限元ANSYS模型鋼結構 ￥399
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【鋼構欣賞】15座國內創意鋼結構建筑
12.北京怡亨酒店
北京怡亨酒店坐落于芳草地通透玻璃鋼艙體大樓中，這座擁有100間客房及套房的設計精品酒店，從客人踏入其風格明顯的酒店大堂開始便可以看到藝術家薩爾瓦多·達利，安迪·沃霍爾，曾梵志和陳文令的原創作品。時髦新奇的設計理念貫穿于整個酒店和客房，演繹全新層次的舒適和奢華：壯觀的玻璃結構設計突出了絕佳的城市景觀并提供了獨特的氣候控溫環境，這個設計使豪華客房、豪華露臺房以及豪華泳池套房保持全年365天處于夏季氣候，這樣的特色在中國絕無僅有。
13.西雙版納避寒皇冠假日度假酒店
西雙版納避寒皇冠假日度假酒店掩映于廣袤的熱帶雨林中，位于傣王宮舊址，碧水環繞，猶如一只美麗的孔雀亭立于云南之南——西雙版納景洪市郊。酒店內外處處洋溢著濃郁的民族風情，居停之所雅致而不失奢華，盡顯傣家王族風范，完美演繹綠色花園式國際旅游度假酒店的風采。
14.大王山度假村和冰雪世界
在建的大王山度假村和冰雪世界無疑將吸引一大票年輕冬季運動愛好者來到中國。該滑雪樂園靠近湖南長沙，設計由奧地利“Coophimmelb(l)au”建筑事務所負責，將設有室內滑雪場，水上樂園和冰雪樂園娛樂設施。在一個水泥采礦采石坑和湖泊上建立，中心則是一個尚未命名的擁有270個套間的五星級酒店，其60間行政套房及6個總統套房都有著令人印象深刻的風景，看得到同曦湖，大王山等周遭景點。
15.三亞海棠灣天房洲際度假酒店
地處國家海岸海棠灣，坐擁碧海幼沙，綿延椰林。酒店占地15萬平方米，設計主張清逸的現代海島風情，3,000平方米開放式大堂，將南海景致一覽無遺。291套客房配置卓越，精心雕琢的觀景角度完美聆海聽濤。7間餐廳與酒吧專供創意美食，國內首創海洋餐廳，咫尺探尋海底神秘。
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展開 多點輸入鋼框架結構動力彈塑性時程分析——結構模型案例 ￥400
針對罕遇地震作用,本文采用位移輸入模式，對超長鋼框架結構建立有限元計算模型，分別采用一致激勵輸入和多點激勵輸入方法，進行動力彈塑性時程分析。通過數值模擬研究發現，在超長結構中采用多點激勵輸入計算結構在罕遇地震作用下的響應更合理。
在模型X向采用南北向的EL-centro波，為提高計算效率，對時程曲線的時間步長縮短一倍，即采用時間間隔為0.01s，整體時間縮短一倍，由53.48s縮短為26.74s。由于EL-centro波記錄的是加速度時程，因此需要進行兩次積分轉換為位移時程，對采用的加速度時程曲線進行第一次積分得到速度時程，再進行第二次積分得到位移時程。擬設定7度0.15g區在罕遇地震作用下，參考規范的峰值加速度取值為310cm/s2。
壓縮包提供了兩個分析模型，一致激勵輸入和多點激勵輸入用于對比分析。
展開 水工弧形鋼閘門有限元ANSYS模型 CAE 水工鋼結構 ￥399
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鋼結構網格結構支座節點設計詳解
五、位移比（層間位移比）：主要為限制結構平面布置的不規則性，以避免產生過大的偏心而導致結構產生較大的扭轉效應。見抗規3.4.2，高規 4.3.5及相應的條文說明。位移比（包括層間位移比，下同）不滿足規范要求，說明結構的剛心偏離質心的距離較大，扭轉效應過大，結構抗側力構件布置不合理。
位移比不滿足規范要求時的調整方法：
1、程序調整：SATWE程序不能實現。
2、結構調整：只能通過調整改變結構平面布置，減小結構剛心與質心的偏心距；調整方法如下：
1）由于位移比是在剛性樓板假定下計算的，結構最大水平位移與層間位移往往出現在結構的邊角部位；因此應注意調整結構外圍對應位置抗側力構件的剛度，減小結構剛心與質心的偏心距。同時在設計中，應在構造措施上對樓板的剛度予以保證。
2）對于位移比不滿足規范要求的樓層，也可利用程序的節點搜索功能在SATWE的“分析結果圖形和文本顯示”中的“各層配筋構件編號簡圖”中，快速找到位移最大的節點，加強該節點對應的墻、柱等構件的剛度。節點號在“SATWE位移輸出文件”中查找。也可找出位移最小的節點削弱其剛度，直到位移比滿足要求。
六、周期比：主要為限制結構的抗扭剛度不能太弱，使結構具有必要的抗扭剛度，減小扭轉對結構產生的不利影響。見高規4.3.5及相應的條文說明。周期比不滿足規范要求，說明結構的抗扭剛度相對于側移剛度較小，扭轉效應過大，結構抗側力構件布置不合理。
周期比不滿足規范要求時的調整方法：
1、程序調整：SATWE程序不能實現。
2、結構調整：只能通過調整改變結構布置，提高結構的抗扭剛度。由于結構外圍的抗側力構件對結構的抗扭剛度貢獻最大，所以總的調整原則是加強結構外圍墻、柱或梁的剛度，或適當削弱結構中間墻、柱的剛度。
展開 
建筑結構設計和鋼結構軟件有哪些？
建筑結構設計軟件有哪些選用？
一、對于多高層結構的設計優先選擇PKPM、ETABS和MTS；另外也可以選擇SAP2000、MIDAS、STAAD PRO和ROBOT、3D3S；如果是計算分析，隨便選一個通用有限元軟件即可，強烈推薦ANSYS。
二、對于空間結構的設計優先選擇SAP2000、MIDAS、STAAD PRO和ROBOT；純計算分析強烈推薦ANSYS、MIDAS、SAP2000和NASTRAN；
三、對于索膜結構可以選擇ANSYS、EASY、FORTEN、3D3S。鑒于EASY、FORTEN一定要用正版，所以還是用ANSYS和3D3S比較現實。
四、對于動力彈塑性分析建議采用ABAQUS和LS-DYNA；另外也可以選用ETABS（多高層）、SAP2000、MIDAS（最近推出Building專門做動力彈塑性）。
五、節點細部分析，建議采用ANSYS、ABSQUS；也可以選用NASTRAN和MARC。
另外，對于一些特殊結構，考慮到可能會使用到簡單的二次開發，所以還是建議大家選ANSYS、ABAQUS等帶有編程語言的通用軟件。
鋼結構軟件有哪些？
目前美國市場的主流軟件有：STRAP、ROBOT、RISA、ETPAS、STAAD、GTSTRUL。這些軟件水平相對較高，喜歡用那個軟件全憑用戶自己的好惡和習慣。不過現在在歐美，STAAD已遠不如以前受追捧。輕鋼結構最好用PKPM，PKPM界面通俗易懂。其它鋼結構最好用3D3S，因為其建模方便。STRAP 是目前市面上功能最強且內容最豐富的結構分析系統之一。STRAP 采用類似CAD 的圖形界面輸入模型與荷載。鋼結構軟件建議使用浙江大學的mst。該軟件已經比較成熟，且操作比較直觀。
展開 異型結構——某佛像鋼結構施工圖 ￥20
大部分的雕像內部均是典型的異型鋼結構，這個佛像是我們課題組前些年做過一個比較小型的佛像。
鋼結構剪力墻結構怎樣布置才是最省的呢？
我國建筑鋼結構的良好發展，推進了我國鋼結構的結構調整，使我國的建筑鋼結構進入一個嶄新的階段。鋼結構工程由于其造價低、強度高、自重輕、施工速度快的優點，使得大量的鋼結構在工業廠房、高層建筑中相繼得到極好應用。
同時，由于鋼結構廠房在使用功能上的特殊性、生產工藝的特別要求及跨度大、強度高的獨特性，其大量鋼結構在施工現場需吊裝、焊接、登高作業，給施工人員的安全工作帶來了較大的危險性。所以在安全問題上，一直以來是重中之重。下面就鋼結構廠房在施工中的主要安全問題及其應采取的防范措施予以探討。
1管理上的措施
1、應建立健全《安全生產責任制》和安全管理制度，簽訂各級管理人員到每位員工的《安全管理責任狀》，明確各自的安全職責。
2、應強化安全知識培訓教育，樹立“安全第一，預防為主”思想，努力提高安全防范意識
3、所有從事施工作業人員及管理人員，都必須嚴格執行安全操作規程。
4、施工作業人員應熟知本工種安全技術操作規程，了解各自安全生產崗位職責，認真執行各項安全管理制度。
5、建立各級安全檢查制度并嚴格執行。
6、施工作業前，應做好對員工上崗質量安全技術和危險點的交底工作。
7、施工作業中應做好安全檢查、施工日志等工作。
8、施工現場應懸掛醒目的質量安全警示標語標識。
2施工過程中的幾項安全問題及其措施
鋼結構廠房在整個施工過程中涉及使用的機械設備多，高空作業多、交叉作業多，所以會出現各種安全問題，現簡述如下。
1、構件進場安全措施
（1）構件運輸時應根據構件長度、重量選用車輛。
（2）構件在運輸車上要用木塊墊平，超長構件要設標志，綁扎要穩固，保證構件運輸不變形，不損傷油漆涂層。
（3）裝卸作業中，嚴防構件坍塌掉下傷人，裝卸貨物時應按照指揮人員的指令作業。
展開 中國鋼結構金獎——大連東港D10、D13地塊超高層結構設計分享
通過分析避免了采用常規設置縱向加勁肋的方法，有效節省了用鋼量。
項目信息
建設地點：大連市東港區
結構類型：超高層辦公及住宅
結構高度：最高塔樓249.35m
建筑面積：556377㎡
所獲榮譽：中國鋼結構金獎
看了前面關于D10地塊的設計內容，是不是感覺意猶未盡呢？接下來讓我們繼續了解D13地塊的結構設計內容。
項目概況
業主：恒力地產
建筑性質：超高層住宅
建設地點：大連市東港區
層數：地下3層，地上53層
結構高度：192.2米
抗震設防烈度：7度（0.1g），并按安評報告提高
結構難點與挑戰
1.整體高寬比較大——平面形狀為較規則的長矩形，高寬比為8.6超過規范中“6”的限值，國內一般200~250米的建筑合理高寬比為4.5~6左右
2.縱向短墻較多——為滿足建筑南北向開窗面積要求，結構縱向剪力墻短墻較多
標準層平面
3.首層局部轉換——底層大堂因建筑功能要求，部分剪力墻不能落地，在二層樓面處設置框支轉換結構，且由于建筑門廳挑空的要求，二層樓板需開大洞。
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