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【摘要】在进行建筑施工过程中，为了增加钢结构柱脚的抗剪力，增加柱脚的稳定性，对钢结构柱脚进行抗剪键设计是十分必要的。本文主要通过抗剪键在建筑施工中的作用和优点进行分析，阐述钢结构柱脚抗剪键设计的重要性和，和具体的施工工艺，旨在为同行提供参考数据，促进我国建筑行业的发展。
【关键词】轻钢结构；柱脚设计；抗剪键
随着建筑行业的迅猛发展，建筑行业的结构类型呈现出多样化的发展趋势。钢结构作为建筑结构中最主要的结构类型，以其整体结构好、塑性能力强、造价低、坚固性强等特点，被广泛的应用到对建筑物要求比较高的工程当中。建筑物结构的稳固性一直是人们重点关注的问题。钢结构的质量决定着建筑物整体的稳固程度，以此，必须重视加强钢结构的荷载力、坚固性、稳定性、整体性。柱脚是钢结构的重要组成部分，决定着钢结构的承载力强弱。柱脚常常受到剪力的破坏，因此，增加钢结构柱脚的抗剪力是十分必要的。
1、柱脚受水平力分析
钢结构周围都被混凝土所包容，钢结构会产生一定的水平力，水平力从柱脚自下而上的朝抗剪键转移。抗剪键相当于一个中转站，把柱脚传上来的水平力再传达给混凝土，在传递过程中，抗剪键受到水平力的压迫产生弯曲现象。抗剪键的弯曲程度局盯着混凝土承受压力的程度，抗剪键弯曲越大，混凝土受到额压迫越大。钢结构的坚硬程度相比混凝土要大得多，水平力先回作用于钢结构本身，因此，钢结构是第一受力物体，水平压力越大，钢结构受到的压力越大，抗剪键的弯曲程度越大，如果水平压力的力度超过了混凝土本身的荷载力，在柱脚和抗剪键之间的混凝土就会出现破裂，甚至破碎。这个时候，抗剪键的作用便会失效，无法起到中转的效果，对钢结构的整体功效产生了影响。因此，一定要注意抗剪键的预制位置，不能过深。要保证柱脚的荷载力不能超过混凝土的承载力。
钢结构所受的压力分为两种情况，一种是是自外向内的压迫力，一种是自内而外的拉力，两种力量对于抗剪键的影响有所不同。当水平力呈压力状态下，柱脚承受着单方面的压剪力，混凝土承受着双向的压力，成倍的增加了压力强度，抗剪键的抗剪力也会随着增强。同样的，当水平压力呈现出拉力的状态时，混凝土只是承受着单方面的剪力，抗剪键的抗剪力度也会相应的降低。因此，柱脚所承受的压力有大有小，为了更灵活的调节抗压性，对于抗剪键的设计应该更加规范和严密，确保抗剪键在面对不同剪力程度时，会做出不同的反应。合理的抗剪键设计，可以保护混凝土或者材料不受剪力的破坏，调节剪力的力度。为了增加混凝土的强度，施工人员常常在混凝土中添加钢筋来支撑混凝土的结构，掺有钢筋的混凝土会增加其抗剪力能力。
2、抗剪键的设计
抗剪键是指在钢结构柱脚设计中设置于柱底板下面用于抵抗水平剪力的构件，判断柱脚是否需要设置抗剪键是根据其受力情况确定的，与柱脚的形式（铰接或刚接）无关。柱脚底部的水平反力应由柱脚底板与混凝土基础件间的摩擦力承受，摩擦系数可取0.4。一般情况下，当水平反力大于摩擦力时，应设置抗剪键，当水平反力小于摩擦力时，可不设抗剪键，但在下列几种情况下均宜设置抗剪键：
2.1抗震设防烈度较高或者风荷载较大的地区。地震作用或风荷载产生的水平剪力较大，或者轻型钢结构厂房在风的吸力作用参与组合的工况中，由于柱轴向压力正比于柱底板与混凝土的摩阻力，柱轴向压力越小摩阻力越大，抗剪键所承受的水平剪力越大，选取组合工况时应选择水平剪力较大，轴向压力较小的工况，且选取的水平剪力与轴向压力要对应。
2.2厂房内布置有起重设备时应设置抗剪键。起重设备对结构产生横向刹车力和纵向刹车力，产生的瞬间惯性力通过柱间支撑或钢架传至柱脚，突然增大的惯性力对结构非常不利，所以在有起重设备时各柱下均宜设置抗剪键。
2.3柱间支撑所处开间的柱下应设置抗剪键。厂房的纵向水平力通过系杆传给柱间支撑，又通过柱脚传给基础，柱间支撑所处开间的柱脚承担着厂房大部分纵向水平力，一般较大，此处为抗剪设计的薄弱环节，设计人员应特别注意。
钢结构厂房柱脚抗剪键具备的抗剪性能与钢材材料特征、基础混凝土强度等级、沿剪力方向计算长度及剪力大小等诸多因素有关。通过对大量实例的计并分析总结，得出抗剪键的理论设计埋深一般为300～600mm，但这个理论埋深并不是绝对的，设计人员还应根据柱脚的不同受力状态进行调整，处于拉剪状态时，抗剪键的埋深可适当放大，处于压剪状态时，抗剪键的埋深可适当减小。
3、抗剪键的材料及构造
抗剪键的材料有钢板、角钢、槽钢、工字钢等，为保证焊接的可靠性不宜选用Q235沸腾钢。在柱脚施工中，抗剪键的设置通常是在基础中预留槽，待柱安装后做二次浇灌和养护，二次后浇混凝土采用比基础混凝土强度等级高一级的细石混凝土掺少量的微膨胀剂。因此抗剪键是和混凝土紧密结合在一起的，应考虑抗剪键与混凝土的协同工作，留置键槽时每侧宽出抗剪键不小于30mm，底部空隙高度不小于20mm，在柱脚底板和基础顶面之间留有一定空间，柱脚铰接时不宜大于50mm，柱脚刚接时不宜大于100mm。
4、抗剪键的施工
抗剪键的施工过程中有几个细节需要特别注意。首先是实柱脚底板与混凝土基础之间的距离必须按照标准要求进行预留。缝隙最好不要超过50mm。这是为了保障脚底板和混凝土基础受到温度的影响，发生相应的收缩或者膨胀现象，如果空隙过小，可能会对结构造成挤压，破坏部分结构。空隙过大，则可能造成孔隙填充的密实度不够，从而影响混凝土的强度。因此，必须严格按照相关规定对脚底板和混凝土基础之间预留出适当的空隙。其次，是对材料的要求。混凝土也分为很多的等级，很多施工单位，都是选择造价比较低，技术比较简单的普通混凝土，这样虽然增加了施工效率，但是无法保障工程的质量。因此在抗剪键的施工中最好选用膨胀水泥配制的无收缩砂浆填实。这样做可以增加砂浆的密实度，增强其承载力和稳固性。最后，注意填充的范围，正常规格下，施工人员应该将砂浆完全填充到底板和基础混凝土之间。但是有的施工单位为了省事，只是在底板的边缘进行简单的涂抹，根本没有起到施工的效果，抗剪键也因此无法替调整螺母承担轴力，导致调整螺母的使用寿命缩短。而且由于底板和基础混凝土之间存在空隙，无法结合成完整的整体，分散了荷载力，当受到外界强烈的震动时，结构可能会因为承受的剪力过大而出现倒塌现象。所以说，一定要对抗剪键的施工过程予以重视。
5、结语
综上所述，建筑施工是一项异常复杂和繁琐的工程，包含着很多施工环节，钢结构是建筑工程中主要的结构类型，对整体的稳固性有着直接的影响，抗剪键属于应用到钢结构中的一个小部件，但是它的存在却至关重要，它可以帮助柱脚增加抗剪力，从而提高工程的整体质量，减少安全隐患。因此，施工人员要特别注意抗剪键的安装工艺，确保安装手段合理、科学。
参考文献
[1]张巧珍，周洪彬，张明莉.插板加强K型间隙圆钢管相贯节點的极限承载能力非线性有限元分析[J].钢结构，2006年01期
[2]葛云.简支钢—混组合梁桥设计[J].公路，2005年08期
[3]王庆，张彦华.钢结构角焊缝强度计算与匹配分析[J].工业建筑，2005年S1期
【关键词】轻钢结构；柱脚设计；抗剪键
随着建筑行业的迅猛发展，建筑行业的结构类型呈现出多样化的发展趋势。钢结构作为建筑结构中最主要的结构类型，以其整体结构好、塑性能力强、造价低、坚固性强等特点，被广泛的应用到对建筑物要求比较高的工程当中。建筑物结构的稳固性一直是人们重点关注的问题。钢结构的质量决定着建筑物整体的稳固程度，以此，必须重视加强钢结构的荷载力、坚固性、稳定性、整体性。柱脚是钢结构的重要组成部分，决定着钢结构的承载力强弱。柱脚常常受到剪力的破坏，因此，增加钢结构柱脚的抗剪力是十分必要的。
1、柱脚受水平力分析
钢结构周围都被混凝土所包容，钢结构会产生一定的水平力，水平力从柱脚自下而上的朝抗剪键转移。抗剪键相当于一个中转站，把柱脚传上来的水平力再传达给混凝土，在传递过程中，抗剪键受到水平力的压迫产生弯曲现象。抗剪键的弯曲程度局盯着混凝土承受压力的程度，抗剪键弯曲越大，混凝土受到额压迫越大。钢结构的坚硬程度相比混凝土要大得多，水平力先回作用于钢结构本身，因此，钢结构是第一受力物体，水平压力越大，钢结构受到的压力越大，抗剪键的弯曲程度越大，如果水平压力的力度超过了混凝土本身的荷载力，在柱脚和抗剪键之间的混凝土就会出现破裂，甚至破碎。这个时候，抗剪键的作用便会失效，无法起到中转的效果，对钢结构的整体功效产生了影响。因此，一定要注意抗剪键的预制位置，不能过深。要保证柱脚的荷载力不能超过混凝土的承载力。
钢结构所受的压力分为两种情况，一种是是自外向内的压迫力，一种是自内而外的拉力，两种力量对于抗剪键的影响有所不同。当水平力呈压力状态下，柱脚承受着单方面的压剪力，混凝土承受着双向的压力，成倍的增加了压力强度，抗剪键的抗剪力也会随着增强。同样的，当水平压力呈现出拉力的状态时，混凝土只是承受着单方面的剪力，抗剪键的抗剪力度也会相应的降低。因此，柱脚所承受的压力有大有小，为了更灵活的调节抗压性，对于抗剪键的设计应该更加规范和严密，确保抗剪键在面对不同剪力程度时，会做出不同的反应。合理的抗剪键设计，可以保护混凝土或者材料不受剪力的破坏，调节剪力的力度。为了增加混凝土的强度，施工人员常常在混凝土中添加钢筋来支撑混凝土的结构，掺有钢筋的混凝土会增加其抗剪力能力。
2、抗剪键的设计
抗剪键是指在钢结构柱脚设计中设置于柱底板下面用于抵抗水平剪力的构件，判断柱脚是否需要设置抗剪键是根据其受力情况确定的，与柱脚的形式（铰接或刚接）无关。柱脚底部的水平反力应由柱脚底板与混凝土基础件间的摩擦力承受，摩擦系数可取0.4。一般情况下，当水平反力大于摩擦力时，应设置抗剪键，当水平反力小于摩擦力时，可不设抗剪键，但在下列几种情况下均宜设置抗剪键：
2.1抗震设防烈度较高或者风荷载较大的地区。地震作用或风荷载产生的水平剪力较大，或者轻型钢结构厂房在风的吸力作用参与组合的工况中，由于柱轴向压力正比于柱底板与混凝土的摩阻力，柱轴向压力越小摩阻力越大，抗剪键所承受的水平剪力越大，选取组合工况时应选择水平剪力较大，轴向压力较小的工况，且选取的水平剪力与轴向压力要对应。
2.2厂房内布置有起重设备时应设置抗剪键。起重设备对结构产生横向刹车力和纵向刹车力，产生的瞬间惯性力通过柱间支撑或钢架传至柱脚，突然增大的惯性力对结构非常不利，所以在有起重设备时各柱下均宜设置抗剪键。
2.3柱间支撑所处开间的柱下应设置抗剪键。厂房的纵向水平力通过系杆传给柱间支撑，又通过柱脚传给基础，柱间支撑所处开间的柱脚承担着厂房大部分纵向水平力，一般较大，此处为抗剪设计的薄弱环节，设计人员应特别注意。
钢结构厂房柱脚抗剪键具备的抗剪性能与钢材材料特征、基础混凝土强度等级、沿剪力方向计算长度及剪力大小等诸多因素有关。通过对大量实例的计并分析总结，得出抗剪键的理论设计埋深一般为300～600mm，但这个理论埋深并不是绝对的，设计人员还应根据柱脚的不同受力状态进行调整，处于拉剪状态时，抗剪键的埋深可适当放大，处于压剪状态时，抗剪键的埋深可适当减小。
3、抗剪键的材料及构造
抗剪键的材料有钢板、角钢、槽钢、工字钢等，为保证焊接的可靠性不宜选用Q235沸腾钢。在柱脚施工中，抗剪键的设置通常是在基础中预留槽，待柱安装后做二次浇灌和养护，二次后浇混凝土采用比基础混凝土强度等级高一级的细石混凝土掺少量的微膨胀剂。因此抗剪键是和混凝土紧密结合在一起的，应考虑抗剪键与混凝土的协同工作，留置键槽时每侧宽出抗剪键不小于30mm，底部空隙高度不小于20mm，在柱脚底板和基础顶面之间留有一定空间，柱脚铰接时不宜大于50mm，柱脚刚接时不宜大于100mm。
4、抗剪键的施工
抗剪键的施工过程中有几个细节需要特别注意。首先是实柱脚底板与混凝土基础之间的距离必须按照标准要求进行预留。缝隙最好不要超过50mm。这是为了保障脚底板和混凝土基础受到温度的影响，发生相应的收缩或者膨胀现象，如果空隙过小，可能会对结构造成挤压，破坏部分结构。空隙过大，则可能造成孔隙填充的密实度不够，从而影响混凝土的强度。因此，必须严格按照相关规定对脚底板和混凝土基础之间预留出适当的空隙。其次，是对材料的要求。混凝土也分为很多的等级，很多施工单位，都是选择造价比较低，技术比较简单的普通混凝土，这样虽然增加了施工效率，但是无法保障工程的质量。因此在抗剪键的施工中最好选用膨胀水泥配制的无收缩砂浆填实。这样做可以增加砂浆的密实度，增强其承载力和稳固性。最后，注意填充的范围，正常规格下，施工人员应该将砂浆完全填充到底板和基础混凝土之间。但是有的施工单位为了省事，只是在底板的边缘进行简单的涂抹，根本没有起到施工的效果，抗剪键也因此无法替调整螺母承担轴力，导致调整螺母的使用寿命缩短。而且由于底板和基础混凝土之间存在空隙，无法结合成完整的整体，分散了荷载力，当受到外界强烈的震动时，结构可能会因为承受的剪力过大而出现倒塌现象。所以说，一定要对抗剪键的施工过程予以重视。
5、结语
综上所述，建筑施工是一项异常复杂和繁琐的工程，包含着很多施工环节，钢结构是建筑工程中主要的结构类型，对整体的稳固性有着直接的影响，抗剪键属于应用到钢结构中的一个小部件，但是它的存在却至关重要，它可以帮助柱脚增加抗剪力，从而提高工程的整体质量，减少安全隐患。因此，施工人员要特别注意抗剪键的安装工艺，确保安装手段合理、科学。
参考文献
[1]张巧珍，周洪彬，张明莉.插板加强K型间隙圆钢管相贯节點的极限承载能力非线性有限元分析[J].钢结构，2006年01期
[2]葛云.简支钢—混组合梁桥设计[J].公路，2005年08期
[3]王庆，张彦华.钢结构角焊缝强度计算与匹配分析[J].工业建筑，2005年S1期