1、基本概念：

所谓外包式柱脚是指将钢柱底板放置基础面上，再由基础伸出钢筋混凝土短柱将钢柱柱脚浇筑包裹住成为一个整体。如下图所示：

2、外包式柱脚的受力特点

（1）柱的轴向压力N，由钢柱的柱脚底板直接传递给钢筋混凝土基础；柱的轴向拉力，则是通过柱脚底板悬出部分和锚栓传给基础。

（2）柱的弯矩由钢柱翼缘的栓钉传递给包脚钢筋混凝土短柱，并由钢筋混凝土短柱传递至基础。因此，在外包式柱脚中栓钉起着重要的传力作用。同时，短柱配筋由弯矩的大小决定，但是在计算短柱垂直纵向主筋的配置时，不考虑钢柱承担的内力。

（3）包脚处顶部的水平剪力由包脚混凝土和短柱箍筋共同承担。栓钉起着重要的传力作用。

3、外包式柱脚一般构造要求及部分细部设计计算

3.1、钢柱柱脚外包混凝土短柱的高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。

3.2、外包式柱脚钢柱在短柱的顶部，同样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）?，

3.3、外包式柱脚钢柱在混凝土短柱部分，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。

栓钉数量计算公式如下：

    n≥Nf/Nv ;     Nf=M/hc;   Nv=0.43As(Ec*fc) ? ≤0.7As*γ*f;

上式中各符号的含义：

n ―理论计算所需栓钉最少数量;

Nf ―由于弯矩M的作用，在混凝土内部钢柱单侧翼缘产生的轴向压（拉）力；

M ―作用于钢柱包脚顶部的弯矩；

hc ―包脚钢柱的截面高度；

Nv ―一个圆柱头焊接栓钉受剪承载力设计值；

As ―一个圆柱头栓钉截面面积；

Ec ―混凝土的弹性模量；

fc  ―混凝土的轴心抗压强度设计值；

f   ―栓钉所用材料的抗拉强度设计值；

3.4、外包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最大弯矩。）

3.5、钢柱脚底板固定锚栓一般仅作安装固定之用，锚栓的锚固深度应不小于25d。

3.6、外包式钢柱脚翼缘外侧混凝土保护层的厚度不应小于200mm，短柱的截面可为钢柱边长加200mm，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；

相关资料推荐：

某民用钢框架外包式和埋入式柱脚节点构造详图CAD设计

外包式刚性柱脚构造cad施工图设计

知识点：外包式柱脚