钢结构设计标准：柱脚锚栓是否能承受柱脚底部水平反力？

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一、相关规定

1.钢结构设计标准GB 50017-2017

12.7.4 柱脚锚栓不宜用来承受柱脚底部的水平反力，该水平反力由底板与混凝土基础之间的摩擦力(摩擦系数可取0.4)或设置剪力键来承受。

【文章解读】12.7.4 按照我国习惯，柱底部锚栓不考虑承受剪力，尤其是带引导梁的锚栓不能承受剪力。但国外对不带引导梁的锚栓有两种意见，一种是可以承受剪力，一种是不能承受剪力（见G.BALL10，FMMAZZOLANI，《钢结构理论与设计》，冶金部建筑研究总院译，1985年12月）。另外，我国也有资料认为，在抗震设计中，采用半经验半理论的方法，可以适当考虑外露钢柱底部受压侧锚栓（无论有无引导梁）的抗剪承载力，因此本文中使用了“不适宜”一词。至于摩擦系数的取值，目前国内外普遍采用0.4，因此也将其纳入。

2.门式刚架轻钢结构技术规范GB 51022-2015

10.2.15 柱脚接头应符合下列要求:

3 带靴梁的锚栓不宜承受剪切力。柱底的剪切承载力按底板与混凝土基础之间的摩擦力取值，摩擦系数可取0.4，计算摩擦力时应考虑屋面风吸产生的向上拉力的影响。当剪切力由不带靴梁的锚栓承受时，应焊接螺母、垫块与底板，柱底的剪切承载力可取为锚栓剪切承载力的0.6倍。当柱底水平剪切力大于剪切承载力时，应设置剪力键。

4 柱脚锚栓应采用Q235钢或Q345钢。锚栓端部应设置挂钩或锚栓，并应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的有关规定。锚栓的最小锚固长度la(投影长度)应符合表10.2.15的规定，且不应小于200mm。锚栓直径d不应小于24mm，并应采用双螺母。

【文章阐释】10.2.15 计算设计柱脚锚栓抗拔强度时，与柱间支撑相连的柱，必须考虑所支撑的垂直风荷载的影响。

柱底部水平剪力由底板与基础面间的摩擦力承担，摩擦系数取0.4。当剪力超过摩擦力，而剪力仅由锚栓承担时，应采取措施。底板与锚栓间的间隙应较小，并在底板上焊接螺母和垫块，防止底板移动。另外，还应保证锚栓混凝土保护层厚度。考虑锚栓部分受剪，柱底部承受的水平剪力取锚栓抗剪承载力的0.6倍。

当需要设置剪力键时，可用钢板、角钢或工字钢垂直焊接在柱底板底面上，并计算截面及连接焊缝的抗剪承载力，剪力键不宜与基础面上的定位钢板接触。

3.机械工业厂房结构设计规范GB 50906-2013

7.4.2 对于裸露的柱脚基础，钢柱的轴向力应由底板直接传递到混凝土基础；钢柱底部的水平力应由底板与混凝土基础之间的摩擦力来承受；当水平力大于底板下的摩擦力时，应设置抗剪构件，承受全部水平力；钢柱底部的弯矩应由柱脚锚栓的拉力和底板与基础混凝土之间的承载压力来承受；柱脚锚栓在基础中的埋置应满足锚固要求，埋置长度不应小于其直径的25倍；锚栓底部应设置锚板或挂钩，锚板厚度应大于锚栓直径的1.3倍。柱脚底板下混凝土的局部承载压力应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的有关规定进行校核。

【文章解释】无。

4.有色金属工业厂房结构设计规范GB 51055-2014

7.3.25 外露刚性柱底座设计应符合下列规定:

1 柱底座宜按柱底座最不利的组合内力计算。抗震设计时，柱底座的承载力不宜小于柱截面塑性屈服承载力的1.2倍。

2 柱脚锚栓的直径和数量应根据组合内力产生的最大拉力确定。柱脚底部的水平剪力应由柱脚钢底板与基础之间的摩擦力，或设置剪力键等措施来承受，不宜由柱脚锚栓承受。

【文章解释】无。

5.高层民用建筑钢结构技术规范JGJ 99-2015

8.6.2 裸露柱底座设计应符合下列规定:

4 钢柱底部剪力可由底板与混凝土间的摩擦力传递，摩擦系数取0.4；当剪力大于底板下的摩擦力时，应设置剪力键，以承受全部剪力；全部剪力也可由锚栓承受。此时底板上的锚栓孔直径不宜大于锚栓直径加5mm，锚栓垫片下应设置盖板。盖板与柱底板焊接，并计算焊缝的抗剪强度。

【文章解读】8.6.2各类柱脚均采用外露柱脚，外置柱脚及预埋柱脚内钢柱部分与基础连接应按抗弯要求设计。锚栓承载力计算参照同时受拉、受剪的高强度螺栓连接（承压型）承载力计算规程。锚栓受剪时孔径不大于锚栓直径加约5mm的要求，是根据国外规定，在国内工程中已成功采用。当不能达到时，应设置剪力键。

6.混凝土结构钢筋设计规范GB 50367-2013

16.2.1 锚栓钢筋的承载力应按锚栓受拉、受剪、同时受拉、受剪三种受力情况校核。

16.2.4 锚栓钢筋的抗剪承载力设计值，应区分无杠杆臂和有杠杆臂的情况，按下式计算(图16.2.4):

式中：Va——锚钢抗剪承载力设计值（kN）；

ψE,v——锚栓抗剪承载力抗震折减系数；6 度区及以下取ψE,v=1.00；7 度区取ψE,v=0.80；8 度区Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类场地取ψE,v=0.70；

As——锚栓有效截面积（mm2）；

We1——锚固截面抵抗弯矩（mm3）；

σ——验算锚栓所承受的轴向拉应力（N/mm2），其值由Nat/As确定；Nat、As含义见公式（16.2.2）；

αm——约束系数。对图16.2.4(a)情况，取αm=1；对图16.2.4(b)情况，取αm=2；

l0——计算杠杆臂长度（mm）；当基体表面有压紧螺母时，取l0=l；当基体表面无压紧螺母时，取l0=l+0.5d。

图 16.2.4 锚杆杠杆臂计算长度的确定

1—锚栓；2—紧固件；l0—计算杆臂长度

【条款释义】16.2.1~16.2.4这3条条文基本参照欧洲标准制定，但结合我国钢材性能、质量等情况，对设计指标略作调整，使其更加安全。另外，对条文内容的表述也做了适当的修改：一是与现行设计规范协调给出了锚栓钢材强度设计值；二是直接用锚栓剪切强度设计值ƒud,v代替原公式中的0.5ƒud,t，使计算结果相同的情况下，表达式（16.2.4-1）在概念上更加清晰。本次修订还参考了美国ACI 318附录D的规定，对ψE,V的取值做了调整，使其更加安全。

2. 结论

1.直观的来说，锚栓必须具有抗剪切的能力。

2.现行规范大多不支持锚栓抗剪承载力，外露柱脚的抗剪承载力由底板摩擦力和附加抗剪键共同提供。

3、高钢规范规定，当锚栓抵抗全部剪力时，底板上的锚栓孔直径不宜大于锚栓直径加5mm，且应在锚栓垫片下设置盖板。盖板与柱底板焊接在一起，并计算焊缝的抗剪强度。

4、混凝土钢筋设计规范规定了后置锚栓抗剪承载力的计算方法。