预埋柱脚估算公式
8.6.4 预埋柱脚的设计应符合下列要求： 1 柱脚的轴压由柱背板直接传给基础。 混凝土的局部压力，受力面积就是楼板的面积。 2 抗震设计中，应根据预埋钢柱(图8.6.4-1)和基础混凝土在作用下的侧向挠度分布，校核可能产生塑性铰的基础顶部柱脚。轴力和剪力 侧弯极限承载力。 预埋柱脚的极限抗弯承载力不应大于钢柱的全塑性抗弯承载力； 极限受弯承载力对应的弯矩不应小于钢柱的全塑性抗剪承载力，并应按下式验算：
式中：Mu——柱脚预埋件的极限抗弯承载力(N·mm)； 按本规定第8.1.5条的规定估算； l——基础顶面至钢柱拐点的距离（mm），可取柱脚所在层高的2/3； bc——垂直于剪力方向的柱体长度，H型截面柱宜取当量厚度（mm）； hB——钢柱脚埋入深度（mm）； fck——基础混凝土抗压硬度标准值（N/mm2）； α————连接系数按本规程表8.1.3的规定采用。
图8.6.4-1 预埋柱基混凝土横向挠度分布
3 采用箱形柱、圆管柱时,预埋柱脚结构应符合下列要求: 1) 对截面宽厚比或径厚比较大的箱形柱、圆管柱比，预埋件应采取措施避免在混凝土侧压下被压碎。 一种常用的技术是填充混凝土（图8.6.4-2b）； 或在基础顶面附近设置内层或外层搁板（图8.6.4-2c、d）。 2）货架的长度应按估算确定，外层货架的悬挑不应大于立柱周长（或内径）的1/10。 对于有拔出要求的埋地柱脚钢材屈服强度表，可在埋地部分设置拱圈（图8.6.4-2a）。
图8.6.4-2 埋地柱脚压拔结构 1-浇注孔； 2- 地基顶面
4 抗震设计中，基础顶部钢柱可能出现塑性铰，埋入混凝土基础部分的边（角）柱上下部分需用U型钢筋加固钢材屈服强度表，可按下式查算 U型钢筋数： 1） 柱底承受由外向外作用的弯矩时（图8.6.4-3a）：
2) 当柱脚受到由内向内作用的弯矩时(图8.6.4-3b)：
式中：Mu——柱脚预埋处U形钢筋提供的横向极限抗弯承载力（N·mm），可取Mpc； Ty——U型筋的抗拉承载力（N/mm2），Ty=Atfyk，At为U型筋截面积（mm2）之和，fyk为硬度标准值U型钢筋（N/mm2）； fck——基础混凝土抗压硬度标准值（N/mm2）； a——U形钢筋受力点至基础上表面或柱底板下表面的距离（mm）（图8.6.4-3）； l——基础顶面至钢柱的拐点 柱底高度（mm）可取柱脚所在层高的2/3； hB——钢柱脚埋入深度（mm）； bc——垂直于剪力方向的柱体规格(mm)。
图8.6.4-3 预埋钢柱脚部U型配筋估算图
8.1.5 拼接预制构件计算柱脚时，预制构件的抗弯承载力应考虑轴力的影响。 预制构件的全塑性抗弯承载力Mp按下列规定用Mpc代替： 1 H形截面和箱形截面的预制构件应满足下列要求：
式中：N——构件轴力设计值(N)； Ny——构件的轴向屈服承载力（N）； A——H形或箱形预制构件的截面面积（mm2）； Aw——杆件拱圈截面积（mm2）； fy——构件主梁钢的屈服硬度（N/mm2）。
公式反演
根据高钢规范8.6.4-3，影响柱脚预埋件极限抗弯承载力Mu的因素有几个。
(1) 柱脚外混凝土等级 (2) 柱脚钢架长度 (3) 柱脚钢架埋入深度。 (4)柱脚所在楼层的高度。
对于确定钢柱截面规格的情况，基本确定了（1）、（2）、（4）三个条件。 根据高钢标尺8.6.4-3，可反推柱脚钢架埋入深度估算值
hB≥Mu/(fck*bc*l)+√2*√(Mu/(fck*bc*l))*√(Mu/(fck*bc*l)+2l)
由式可知：（1）提高柱脚外部混凝土等级，增加柱脚埋入深度； (2)减少柱脚钢架长度，增加柱脚埋入深度。
可见，推断的埋深通常大于结构要求的埋深。 埋地柱脚的抗震性能校核计算通常比较容易满足，也就是说一般不需要估算钢柱的极限抗弯能力。
柱脚纵筋及筏板布置
在《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ99-2015中，对埋地柱脚下的纵筋估算没有要求。
在国家标准图集《多高层民用建筑钢结构详细结构图》中，对于预埋式柱脚，柱脚处主筋的布置要求通过估算设计值来确定。柱脚顶部的挠度。 具体估算方法可参考李兴荣等编写的《钢结构节点设计导则》（第四版）第8-117条。 拉力侧和压力侧对称布置。
8-108 为保证预埋钢柱与钢筋混凝土基础或基础梁的整体性，钢柱预埋处的弯矩应满足下列要求：
(1) 预埋钢柱四周布置的竖向横向主筋应按第8-117条的要求确定，并应满足最低含钢量(≥0.2%)的要求，其弯矩不应超过大于4φ22，下端应设挂钩； 竖向横向主筋的锚固宽度la（钢柱掌板底面以下部分的埋入深度）不应大于35d（d钢筋半径）； 当竖向横向主筋中距小于200mm时，宜增设一根半径为φ6的竖向横向立筋； 埋地底部不应布置不超过3φ12@50的加强法兰； 通常法兰是d10@100。
(2) 预埋钢柱处，基础梁主筋必须固定在钢柱两侧和竖向横向主筋上，并在该处设置3φ12@50钢筋腹杆基础梁主筋在水平方向的弯曲膨胀。
(3) 在山墙内或必要时在预埋钢柱外围，如有潮汐流，宜设置单层竖向横向主筋和组合腹板。
工字钢两侧混凝土保护层
《组合结构设计规范》-2016第6.5.8条工字钢混凝土柱预埋柱脚，工字钢底板长度不应大于工字钢底板长度柱脚的异型钢腹板，不应大于25mm。
6.5.9 工字钢混凝土柱预埋柱脚，预埋范围内及上层工字钢腹板和纵梁应设置拱圈，拱圈半径不宜大于大于 19mm。 水平和垂直宽度不应小于200mm，拱圈距工字钢腹板边缘的距离不应大于50mm，且不应小于100mm。
6.5.10 工字钢混凝土柱预埋柱脚,中心柱工字钢两侧插入基础的混凝土保护层最小长度不应大于180mm,边柱和女儿墙 250mm（图 6.5.10）。
图 6.5.10 预埋柱基础混凝土保护层宽度
JGJ99-2015高层民用建筑钢结构技术规范第8.6.1条：
3 钢柱预埋柱脚应将柱脚预埋在混凝土基础中(图8.6.1-1c)。 H型截面柱的埋深深度不应大于柱截面长边的2.5倍，圆管柱的埋深不应大于柱径的3倍； 钢柱掌板宜设预埋件与上部混凝土连接。 钢柱预埋件侧面混凝土保护层宽度要求（图8.6.1-2a）：C1不应大于钢柱受弯方向截面高度的一半，且不宜超过大于250mm，C2不应大于钢柱在弯曲方向截面高度的2/3，且不大于400mm。
钢柱预埋部分的四个角宜设置竖向钢筋，四周应布置钢筋。 法兰半径不应大于10mm，宽度不应小于250mm； 屋面顶部宜安装U型钢筋（图8.6.1-2b），U型钢筋开口应向内； U型钢筋的锚固宽度应从钢柱外侧算起，其锚固宽度(la、laE)应符合现行国家标准《混凝土设计规范》的有关规定结构”确定。 预埋件的柱面宜设纵梁。
图8.6.1-2 预埋柱脚其他结构要求1-U型加强筋（两根）
在混凝土基础的底部，钢柱应设置水平支腿肋。 当箱形柱的蒙皮宽厚比小于30时，预埋件底部宜设搁板； 箱形柱的预埋部分也可填筑混凝土，当混凝土填筑至基础底部以上1倍箱形截面时，高度较高时，埋设部分底部可不设一个架子。
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