6.2.3 柱脚连接节点
柱脚作为上部结构与基础连接的重要部位，是决定建筑结构稳定的重要因素。在地震作用下，框架柱与基础连接节点的损伤往往是结构失效的关键原因，不同的节点构造形式对于预制柱的抗震性能影响各有不同。在实际工程中，柱脚节点构造形式的复杂程度对装配式结构施工效率以及工程造价有一定的影响，为提高装配式柱脚节点抗震性能、节点的受力性能与装配效率，并进一步推进装配式混凝土结构的发展，研究学者相继提出了不同构造形式的节点连接，并对其进行抗震性能研究。
装配式混凝土底层柱与基础之间可以通过柱底预埋基础盘，基础沿竖向预埋螺杆，在现场采用螺栓连接的方式进行装配连接，如图6.36（a）所示；可以通过基础顶部和柱侧边预埋钢板焊接连接的形式，如图6.36（b）所示；也可在预制柱和基础对应位置预留预应力筋孔道，现场通过后张预应力筋连接柱脚节点，后张预应力筋一方面可保证连接，另一方面其产生的压着力可使柱脚节点在地震作用下具有良好的自复位特性，如图6.36（c）所示。
图6.36 装配式混凝土柱脚节点
后张预应力连接柱脚节点在现场需要后穿预应力筋，并进行预应力筋的张拉工序，现场施工相对复杂；焊接连接需要对预埋钢板进行施焊，焊接质量不易把控；而螺栓连接现场安装简单方便，装配效率高，适应装配式的发展需要。
图6.37 PCI手册柱脚节点
美国PCI手册推荐了一种基础盘尺寸等同柱截面尺寸的柱脚节点螺栓连接形式（图6.37）。预制柱底部预埋基础盘并在柱底四角削去一定高度的混凝土块，为旋紧螺栓预留操作空间；基础顶部预埋外伸螺栓。在现场将外伸螺栓和基础盘采用高强螺栓连接的方式进行装配，即可完成柱脚节点的连接。
除此之外，芬兰Peikko公司、德国HALFEN集团和PFEIFER公司等通过研究，分别设计了预埋连接件螺栓连接的节点连接形式。以芬兰Peikko公司为例，该公司研发的上柱预埋连接件和下柱预埋锚件同样可以用于装配式混凝土柱脚节点的连接，该柱脚连接原理和第6.2.2节中Peikko公司设计的柱与柱之间连接节点相同，都是利用连接件和锚件配合连接，不同之处在于柱脚节点中的锚件预埋于基础中，柱脚节点连接示意图如图6.38所示。
图6.38 预埋件柱脚连接节点示意图
图6.39 刚性螺栓连接柱脚节点
1—预制柱；2—柱纵筋；3—螺栓连接器；
4—连接螺栓；5—接缝灌浆；
6—基础内预埋螺栓；7—基础
我国《装配式多层混凝土结构技术规程》（CECS 604）通过借鉴国内外的研究成果，针对螺栓连接柱脚节点设计并推荐了一种刚性连接形式，该柱脚连接节点如图6.39所示，预制柱底部预埋螺栓连接器，基础内预埋螺栓。通过螺栓连接器和螺栓配合，旋紧螺帽连接柱脚节点。同济大学等单位对该节点进行试验研究，结果表明：其节点刚度与承载力均与现浇节点类似，可按照刚性节点进行设计。
《装配整体式钢连接混合框架结构节点构造》（22TG306）推荐了一种预埋锚杆螺栓连接柱脚节点（图6.40），柱底预埋矩形钢管，并在端部设置底板，基础内预埋锚杆，锚杆从底板预留的孔洞中穿出，通过旋紧螺栓装配柱脚节点。
图6.40 预埋锚杆螺栓连接柱脚节点
损伤构件易更换是保证结构性能易修复的关键，耗能连接依靠材料的塑性滞回耗能来耗散地震能量，但在塑性发展和累积的同时会带来结构损伤的逐步加剧。为保证地震后结构具有承受后续服役期内可能再次遭遇地震的能力，有必要探索简单高效的耗能结构，在保证结构主体部分完好的同时，使损伤集中于可更换的耗能构件中，让这些构件吸收和消耗地震能量，从而有效控制结构的响应和损伤，震后仅需更换这些构件即可完成结构功能的快速恢复。
框架结构底层混凝土柱承受较大的压力和弯矩的共同作用，柱脚处很容易发生弯曲破坏形成塑性铰，存在严重的混凝土剥落压碎、纵筋压曲等现象。如何减小地震作用下柱脚所受损伤，或使损伤集中于便于修复的地方，是研究者们共同关心的问题。针对这一问题，国内外研究人员在此维度上进行了不断探索与研究，设想了多种可更换柱脚节点连接形式。图6.41是几种可更换柱脚节点示意图，底层柱与基础之间可采用如图所示节点连接方式（也可以采用其他连接形式），并在节点连接处两侧对称安装可更换柱脚连接件。通过节点的合理设计，在地震作用下，可更换柱脚连接件先于预制构件屈服，可以利用其塑性变形能力改善节点的耗能性能。震后对可更换柱脚连接件进行更换即可继续使用，从而保证了构件损伤的易修复特性。
图6.41 柱脚节点示意图