钢管混凝土叠合柱在某超限高层办公楼中的应用

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1、安徽建筑2011年第4期【总179期)钢管混凝土叠合柱在某超限高层办公楼中的应用Concrete-FilledSteelTubularLaminatedColumnsTreatmentofaUltra-LimitHigh—‘RiseBuilding李澄(中建国际(深圳)设计顾问有限公司，广东深圳518048)摘要：钢管混凝土叠合柱具有延性好、承压能力强、防火性和耐久性强的特点，目前已在许多高层建筑中得到使用。文章分析了叠合柱的受力特点，对典型的节点构造进行了设计介绍。关键词：叠合柱；轴压比；节点设计中图分类号：TU39

2、2．3文献标识码：B文章编号：1007—7359(2011)04—0131—031工程概况叠合柱截面尺寸要求表1项目位于深圳市中心商务区，建筑面积5X104I／1，地下3层，地上42层，平面尺寸46．2mX34．2m，结构主体总高度165．5m，为高度超限结构。根据建筑功能及结构受力体系，采用框架一核心简结构体系，楼面梁板采用钢筋混凝土楼盖体系。建筑效果图如图1所示。注：表中B、H为叠合柱截宽、柱高；D为钢管外径；t为钢管壁厚。本项目抗震设防烈度7度0．10g，场地类别为二类，地震分组为第一组。框架及核心各段截面验算结

3、果表2结构筒的抗震等级均为一级。50年基本风压为设0．75kN／m，lO0年基本风压为0．90kN／m。根据计与《广东省实施<高层建筑混凝土结构技术规研程>(JGJ3—2002)补充规定》，按50年重现期究应基本风压(0．75kN／mz)it算结构的水平位移，用按100年重现期基本风压(0．90kN／m)计算结构承载力。没计初期，采用混凝土柱方案，底层柱截面尺寸达到1400mm×1400mm，影响了建筑有效使用面积，而且柱因层高只有4m，形成了剪跨比小于2的短柱，对抗震不利。与业主沟通并综合考虑后，最终确定结构下部采用

4、钢管混凝土叠合柱(以下简称“叠合柱”)，结构上部采用普通钢筋混凝土柱，采用叠合柱底层柱截面可减小至1lOOmmX1100mm。结构标准层平面布置图如下图2所示。叠合柱是由核心区的钢管混凝土和钢管外的钢筋混凝土叠合而成(如图3匿所示)。核心区由钢管及钢管内混凝土组成，具有钢管混凝土柱的特点，承载能力高、延性好，能充分发挥高强混凝土的承载能力。外包区为混凝土内设纵筋和箍筋组成，能承担部分轴压力，同时对核心区钢管提供约束，改善了钢管的局部稳定性。因钢管外包混凝土，钢管表面无需作防火、防腐防锈处理，具有良好的防火安性和耐久性。

5、对于钢筋混凝土楼盖体系，采用叠合柱能提供较好的锚固，形成良图1效果图徽好的节点连接和结构整体性。建收稿日期：201卜()5—26进行结构整体弹性内力和位移计算时，由于sATWE软件中不能指定圆形筑作者简介：李澄(1980一)，女，广东深圳人，毕业于钢管叠合柱截面，仅有矩形钢管叠合柱截面，需将叠合柱截面刚度进行等效，转华南理工大学，硕士，工程师，国家注册一级结构换成方形钢管叠合柱截面，以获得叠合柱的设计轴力、弯矩、剪力等内力。工程师。■■2011年第4期(总179期)安徽建筑垒QQ96007508250140036004

6、00042004050750』虽8jI{l8ilIllIII}I}tllilI冲萨埘1i8Ill{l铲Ui{r一}ll—姻0m■I芦-{l{_一翌几＼Ii一I为便于现场施工，钢管内外混凝土的强度等级取相同。本项目采用的叠合柱截面尺寸如表1所示。上l_llIl㈧警本项目采用同期施工叠合柱，根据参考文献，叠合柱的截面设中静IllIIL』【一LLlI计及验算主要内容如下。图2标准层结构平面图①对叠合柱中的钢管混凝土承受的轴压力进行验算，小震时截面利用率N／Nu应不大于0．9；②对叠合柱全截面进行轴力和弯矩下的正截面承载力验算

7、，轴力取钢管外混凝土承担的轴力设计值，弯矩取全截面弯矩设计值；③不考虑钢管作用，按钢筋混凝土构件验算钢管外混凝土轴压比；④对叠合柱进行斜截面受承载力验算。地下一层及以上抗震等级为一级，地下二层及以下抗震等级取三级。对各段截面进行上述验算，主要计算结果如表2所示。IQQlL．．；柱纵筋及箍筋型钢定位与尺寸结构图3叠合柱截面设计与研究厘用(a)方案一钢管中在梁端部位开一个完整洞¨oo×100叠台枉＼中860×28＼／／钢管柱环梁上筋梁上部纵筋伸人环粱满足锚固要Il』P-环粱箍筋●●主箍筮-l-●}1‘T环梁腰筋『-●●幼箍

8、中l6．I睡筋伸人环粱固要求囊●环梁下筋．1『粱{恤纵箭伸人：粱满足错固要600600注：环梁高度取固边最大梁高+50mm(b)方案二钢管中在梁端部位开两个洞1—1剖面■冒图4钢管开洞方案图7带柱帽节点大样安徽建筑‘2011年第4期(总179期)110o1截面纵筋及箍筋配置按计算并满足规范最小配筋率、最小体积配箍率r＼，／{、．2