混凝土组合柱在高层建筑中的应用

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1、混凝土组合柱在高层建筑中的应用【摘要】随着社会生产的发展，促使城市建筑向高耸、大跨方向发展。普通钢筋混凝土柱已不能满足设计要求，高强混凝土柱出现在高层建筑中，对促进高层建筑的稳定性和安全性有着积极作用。【关键词】混凝土；组合柱；高层建筑；中图分类号：TV331文献标识码：A一.前言：建筑工程行业是我国重要经济增长行业，混凝土组合柱在高层建筑中的应用是建筑施工管理中的重要环节。加强对混凝土组合柱在高层建筑中的应用的分析探讨，对确保建筑工程质量有着重要意义。二.混凝土组合柱在高层建筑中的应用社会生产的发展促使了城市规模不断扩大，大城市的扩大带来了一系列矛盾，如耕地的减少影

2、响着农作物的供应，城市面积过大在城市人民生活的道路、交通、水电供应等方面产生问题。这一切促使城市建筑向高耸、大跨方向发展。高层建筑由于荷载较大，普通钢筋混凝土柱已不能满足设计要求,特别是抗震设计中轴压比的要求。目前工程施工中，根据轴力的大小和抗震的要求，混凝土组合柱在建筑施工中的应用，通常有这样几种类型：1.高强混凝土柱高强混凝土系指C50以上的混凝土。目前多用C60,若用到更高时，应考虑施工条件的可行性。与普通钢筋混凝土柱相比，高层建筑中采用高强混凝土柱，可在一定程度上减小柱截面尺寸，扩大柱网间距，增大建筑物的使用面积空间，有较好的经济指标。此外，高强混凝土还有徐变

3、小、弹性模量高、耐腐蚀等优点。竣工于1988年的沈阳辽宁省工业技术交流馆是国内最早应用现浇高强混凝土的高层建筑，房屋总高62m,在底部柱子采用C60混凝土，比采用C30混凝土的原设计方案减少柱子截面56%[7],不仅增加使用面积，美化建筑效果，而且在材料和施工费用上也取得经济效益，使整个主体结构造价节约1.2%o随着混凝土强度的提高，混凝土的脆性特性表现的越来越突出，因此设计中通常采用复合箍筋、螺旋式或焊接环式箍筋，同时增大配箍率，以此提高箍筋对核心高强混凝土的约束力，改善髙强混凝土柱子的延性18-川。高强混凝土的脆性引起人们对其用于抗震结构的担心，强度等级愈高，脆性

4、愈大。国外虽然己用强度很高的C80一C120级混凝土修建了许多钢筋混凝土高层建筑，但一般都不在抗震设防区。由于地震，日本则对其在钢筋混凝土高层结构中的应用作出了严格限制。事实上，高强混凝土脆性的危险主要发生在轴压比相对较高的柱子中。高强混凝土柱在高轴力和地震水平力的作用下，截面受压区混凝土先于受拉钢筋屈服而压溃,或者柱发生剪压脆性破坏。在高强混凝土柱中，箍筋的作用是有限的，试验表明，配箍率很高的高强混凝土柱，其在较高轴压比下仍不能达到普通钢筋混凝土柱所具有的抗震延性。因此对于高强混凝土柱的轴压比限值需要有更加严格的要求。鉴于混凝土脆性随强度增加而增大，高轴压比下箍筋的

5、作用有限，目前能够采取的可能措施只能是限制C70、C80这些等级较高的高强混凝土在高烈度地震设防区钢筋混凝土柱中的应用，除非这些柱的轴压比相对较低。1.钢管混凝土柱钢管混凝土柱是将混凝土注入封闭的薄壁钢管内形成的钢一混凝土组合构件。钢管混凝土柱可以充分发挥钢管与混凝土两种材料的作用，对混凝土来讲，钢管使混凝土受到横向约束而处于三向受压状态，从而使管内混凝土有更高的抗压强度和变形能力。对钢管来讲，由于钢管壁较薄，在受压状态下容易局部失稳而不能充分发挥其强度潜力，填入混凝土后，大大增强了钢管壁的稳定性，使其强度潜力可得到充分利用。在钢管混凝土中，由于钢管能对混凝土提供连续

6、的约束，且钢管具有很大的抗剪和抗扭能力，故可以有效地克服高强混凝土脆性大、延性差的弱点，使高强混凝土的工程应用得以实现，经济效果得以充分发挥。1.钢骨混凝土柱钢骨混凝土柱(SRC)的特征是在型钢的外面有一层混凝土或钢筋混凝土的外壳，因此其既具有钢筋混凝土(RC)结构的特点，又具有钢结构的特点。钢骨的形式有多种，总体上可分为实腹式和空腹式。钢骨混凝土柱与RC柱相比，由于配置了钢骨，大大提高了柱子的承载力。SRC柱的受剪破坏过程与RC柱存在明显的不同。即使配置足够的箍筋,RC柱的受剪一般呈明显的脆性；而实腹式SRC柱，很难形成主斜裂缝，破坏过程较为缓慢，具有一定的延性，这

7、就大大提高了结构的抗震性能［241。与钢结构相比,SRC构件的外包混凝土可以防止钢构件的局部屈曲，并能提高钢构件的整体刚度，显著改善构件的平面扭转屈曲性能，使钢材的强度得以充分发挥。2.复合柱高层建筑中除了采用上面所述的重载柱以外，还可以采用由这些柱型发展或复合而成的承载力更大、截面更有效的重载柱。国内外近来开展了对多层钢管混凝土的研究。国外已有这方面的工程实例，如为了减小柱子截面，德国一市政府大厦曾建造了轴压力达8000kN,直径不超过560nnrn的双层钢管混凝土柱，内外层钢管分别为沪406.4、17.smm和沪558x12.5mm,钢材为St3