柱腳是鋼結構建構筑物中的重要節(jié)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(guī)范對其相關要求、檢測鑒定工程中注意事項做個簡要描述。

在現場檢測工作與日常生活中，我們會經常遇見外觀形態(tài)各異的外露式柱腳，比如工業(yè)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。

表1  鋼結構外露式柱腳外觀照片

關于外露式柱腳，在《鋼結構設計標準》GB50017、《建筑抗震設計規(guī)范》GB50011、《高層民用建筑鋼結構技術規(guī)程》JGJ99、《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規(guī)范》GB51022、《移動通信工程鋼塔桅結構設計規(guī)范》YD/T5131及《鋼結構設計手冊》等標準規(guī)范中對其均有相關規(guī)定，各標準規(guī)范間的規(guī)定既有重疊也有不同之處。主要內容摘錄如下：

1、外露式柱腳通常是由底板、錨栓（螺栓）、剪力鍵、加勁肋、靴梁（加勁肋、隔板）等部件全部或部分構成；

柱腳底板尺寸和厚度應根據柱端彎矩、軸心力、底板的支承條件和底板下混凝土的反力經計算以及柱腳構造要求確定；

柱腳計算內容主要包括底板、靴梁、肋板、隔板、連接焊縫、錨栓和抗剪鍵等部件的計算。

2、《抗規(guī)》相關條文規(guī)定

?柱腳應能可靠傳遞柱身承載力，外露式柱腳只能用于6、7度且高度不超過50m時的建構筑物；

?對單層工業(yè)廠房當采用外露式柱腳時，柱腳極限承載力不宜小于柱截面塑性屈服承載力的1.2倍。

?柱腳錨栓不宜用以承受柱底水平剪力，柱底剪力應由鋼底板與基礎間的摩擦力（摩擦系數0.4）或設置抗剪鍵（當柱腳與柱間支撐連接時，不論計算是否需要，都必須設置剪力鍵以可靠抵抗水平地震作用）及其他措施承擔；

?當地震力較大時，建議改用其他柱腳形式。

3、《鋼標》相關條文規(guī)定

?對容易銹蝕的環(huán)境，錨栓應按計算面積為基準預留適當腐蝕量；

?柱腳錨栓應可靠固定，柱腳錨栓應有足夠的埋置深度，當埋置深度受限或錨栓在混凝土中的錨固長度較長時，可設置錨板或錨梁。

?錨栓可采用Q235或Q345 鋼制作；除計算要求外，錨栓長度、直徑還需滿足相應構造要求，且應采用雙螺母。

4、《高鋼規(guī)》規(guī)定，高層民用建筑的鋼柱應采用剛接柱腳，抗震等級三級及以上，錨栓截面面積不宜小于鋼柱下端截面積的20%。

5、《門規(guī)》規(guī)定，當柱腳剛接時，錨栓的面積不應小于柱子截面面積的0.15倍。

6、《鋼標》規(guī)定

?對鉸接柱腳，柱腳底板厚度不宜小于20mm，且不應小于鋼柱翼緣厚度。

?錨栓一般僅起到安裝過程中固定的作用，因此錨栓的直徑通常根據其與鋼柱板件的厚度和底板厚度相協(xié)調的原則來確定，一般可在20～42mm的范圍內選擇，且不宜小于20 mm；

?對剛接柱腳，柱腳底板厚度不宜小于30mm，且不應小于鋼柱翼緣厚度；

?剛性柱腳的錨栓不僅起到安裝過程固定的作用，且在柱腳彎矩下承受拉力，剛性柱腳的錨栓直徑和數量應由計算確定，直徑不應小于24mm。

?三級及以上抗震等級時，錨栓截面面積不宜小于鋼柱下端截面面積的20%。

7、外露式柱腳底板下宜設置50mm厚的二次澆灌層，采用不低于C40（應比基礎混凝土強度等級高一級）的無收縮細石混凝土壓力灌注。

當底板尺寸較大時，為保證二次灌注層充滿緊密，應事先在底板上開設90mm左右排氣孔，其數量一般為每平方米底板面積上1-2個。

外露式柱腳既是實際檢測鑒定項目中經常遇到的節(jié)點，又是鋼結構工程中的重要節(jié)點，承擔著柱根部軸力、剪力、彎矩內力傳遞的功能，因此結構鑒定工作中正確地鑒別柱腳現狀與計算假定（剛接或鉸接）是否相吻合是重要工作之一。在此基礎上才能建立與其結構現狀一致的結構計算模型，才能保證結構計算模型的合理性、計算結果的準確性。

相關文獻指出，一般的外露式柱腳，從力學的角度看，作為半剛性考慮更加合適，故實際工程中外露式柱腳大多設計成鉸接柱腳。雖然相關鋼結構設計手冊給出了剛接、鉸接的典型做法圖例，但在實際工程中無論遇到的柱腳外形多么相似，或者是一些糾結的做法，在判斷外露式柱腳的類型時，尤其是相對鉸接類型要求更高的剛接柱腳時，不能僅通過柱腳外觀簡單斷定柱腳類型，需經驗算柱腳各部件及連接承載力是否滿足計算假定對應的標準規(guī)范要求，還需要檢查分析其是否滿足與之類型相匹配的相關構造要求；此外考慮到關于柱腳錨栓的抗剪要求等各標準規(guī)定還有所不同，檢測鑒定人員在工程項目中應注意識別各領域的需求，具體建構筑物檢測鑒定時還需遵循其所屬范圍相應規(guī)定。