某項(xiàng)目鋼管混凝土柱設(shè)計(jì)

林建忠

【摘要】近年來隨著高層建筑的高度不斷提高，建筑空間使用功能上對結(jié)構(gòu)主體柱截面要求越來越小，鋼管混凝土柱具有增大承載力減少柱截面的特點(diǎn)，本文結(jié)合工程實(shí)例對鋼管混凝土柱的設(shè)計(jì)作簡要論述。

【關(guān)鍵詞】鋼管混凝土柱;埋入式柱腳;環(huán)梁節(jié)點(diǎn)抗剪

1、項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目位于佛山，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，場地類別Ⅱ類，抗震設(shè)防烈度為7（0.1g）度，基本風(fēng)壓0.5kn/m2。項(xiàng)目含三層地下室（負(fù)一層局部夾層），裙房層數(shù)三層，四層到二十九層為服務(wù)型公寓，建筑總高度143.40m。

本項(xiàng)目強(qiáng)軸方向總長度32.8m，弱軸方向總長度16.3m，滿足DBJ15-92-2013規(guī)范對平面尺寸及突出部位尺寸的限值要求。結(jié)構(gòu)形式采用剪力墻結(jié)構(gòu)，考慮沿弱軸布置剪力墻，整體結(jié)構(gòu)受力合理。布置如下圖1所示

裙樓為商業(yè)性質(zhì)，建筑專業(yè)對使用空間有開闊要求，轉(zhuǎn)換層設(shè)置在裙樓頂（四層樓面）。考慮到本項(xiàng)目高度143.40m，柱軸力偏大，滿足規(guī)范軸壓比的限值會導(dǎo)致轉(zhuǎn)換柱截面上機(jī)驗(yàn)算偏大，不僅增加結(jié)構(gòu)自重造成材料浪費(fèi)，并且不滿足建筑專業(yè)對裙樓商業(yè)空間的使用要求，綜合考慮后選取四層樓面以下轉(zhuǎn)換柱采用鋼管混凝土柱設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方案。

2、鋼管混凝土柱設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目采用直徑1m壁厚20mm的Q345鋼管，型鋼板件寬厚比50滿足DBJ15-92-2013規(guī)范的限值要求，混凝土強(qiáng)度則采用C60。本項(xiàng)目有三層地下室，柱底內(nèi)力以軸力為主，柱剪力和彎矩相對較小，考慮采用采用埋入式柱腳做法，以地下室三層柱高度作為埋入式柱腳高度，鋼管外包混凝土滿足規(guī)范對埋入式柱腳的要求，如下圖2所示：

鋼管與承臺混凝土的抗壓強(qiáng)度相差較大，在鋼管底焊接直徑1.12m厚度20mm的Q345環(huán)形鋼板M1，環(huán)形鋼板M1與承臺之間采用8條25mm鋼筋錨固連接，錨固長度不小于1m，此做法可增大鋼管與承臺混凝土的接觸面，有效減少承臺混凝土的局部壓力。如上圖3所示：

鋼管的連接高度考慮設(shè)置在樓面+0.6m的位置，避開柱頭受力區(qū)域。鋼管之間的連接處采用壁厚20mm，外徑比鋼管內(nèi)徑小4mm的內(nèi)襯管進(jìn)行焊接，如下圖4所示：

本項(xiàng)目樓層鋼管柱與混凝土梁之間的連接采用加設(shè)環(huán)梁的做法，環(huán)梁直徑為2m，環(huán)梁高取相鄰梁高+0.05m。因轉(zhuǎn)換層設(shè)置在四層樓面，上部轉(zhuǎn)換豎向構(gòu)件軸力較大，考慮到環(huán)梁節(jié)點(diǎn)受剪偏大的問題，混凝土強(qiáng)度等級采用C60，沿環(huán)梁高度范圍設(shè)置直徑25mm的環(huán)箍與鋼管貼焊，焊條E50，焊縫8mm，經(jīng)復(fù)核計(jì)算滿足環(huán)梁受剪要求。如下圖5所示：

結(jié)語：

隨著未來設(shè)計(jì)水平不斷發(fā)展提高，高層建筑的高度不斷刷新，豎向構(gòu)件的軸力越來越大，普通混凝土柱截面已經(jīng)很難滿足建筑使用功能要求。采用鋼管混凝土柱可以讓柱混凝土處于有效側(cè)向約束，達(dá)到提高承載力和有效的減小柱截面，從而滿足建筑使用功能的要求。

參考文獻(xiàn)：

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