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1、钢管混凝土钢管混凝土_ _叠合叠合_ _柱在超高层建筑结构中的应用柱在超高层建筑结构中的应用第 11 期20 10 年 11 月广东土木与建筑GUANGDONG ARCHITECTURE CIVIL ENGINEERINGNo 11NOV 20 10钢管混凝土 （ 叠合 ） 柱在超高层建筑结构中的应用郭 明尧国皇陈宜言（ 深 圳 市 市 政 设 计 研 究 院 有 限 公 司深 圳 518029 ）摘要 ： 钢 管 混 凝 土 （ 叠 合 ） 柱 由 于 具 有 承 载 力 高 、 抗 震 性 能 好 和 施 工 较 方 便 等 优 点 ， 适 用 于 我 国 非 抗 震 和 抗 震 地 区
2、的 建 筑结 构 ， 尤 其 是 抗 震 设 防 地 区 的 高 层 建 筑 结 构 。 本 文 介 绍 了 钢 管 混 凝 土 （ 叠 合 ） 柱 的 相 关 研 究 成 果 以 及 典 型 工 程 实 例 ， 并 提 出 了 一 些 钢 管 混 凝 土 （ 叠 合 ） 柱 应 用 中 还 需 要 解 决 的 关 键 问 题 。 关 键 词 ： 钢 管 混 凝 土 ； 钢 管 混 凝 土 叠 合 柱 ； 超 高 层 ； 设 计Application of Concrete Filled Steel Tubular Column in High-rise Building Structures
3、Guo MingYao GuohuangChen Yiyan（ Shenzhen Municipal Design & Research Institute Co. ， Ltd.Shenzhen 518029 ， China ）Abstract ： Concrete filled steel tubular （ CFST ） column and concrete filled steel tube in reinforced concrete （ CFST in R.C. ） olumn are cur- rently being increasingly used in the const
4、ruction of modern buildings due to the high bearing capacity ， excellent earthquake-resistant and convenient construction. Correlative research results ， example projects and key issue in application of CFST and CFST in R.C. column were introduced in this paper.Keywords ： concrete filled steel tube
5、； concrete filled steel tube in R.C. column ； super rise ； design合 ） 柱 的 相 关 研 究 成 果 ， 简 述 了 相 关 设 计 规 程 ， 然 后1前言钢 管 混 凝 土 由 于 钢 管 和 核 心 混 凝 土 “ 相 互 作 用 、介绍了相关典型工程实例 ， 最后提出了一些钢管混 凝 土 （ 叠 合 ） 柱 在 实 际 工 程 应 用 中 还 需 要 解 决 的 关 键 问 题 ， 期 望 为 同 行 提 供 参 考 。优 势 互 补 ” 而 具 有 承 载 力 高 、 抗 震 性 能 好 、 施 工 方 便等 诸 多
6、 优 点 ， 在 超 高 层 建 筑 结 构 中 的 应 用 较 为 广 泛 。 按 照 截 面 形 式 的 不 同 ， 钢 管 混 凝 土 可 分 为 圆 钢 管 混2钢 管 混 凝 土 （ 叠 合 ） 柱 相 关 研 究 介 绍凝 土 、 方 钢 管 混 凝 土 和 矩 形 钢 管 混 凝 土 等 类 型 ， 且 均 1 钢 管 混 凝 土 叠 合 柱 （ 以 下 简 称 “ 叠 合 柱 ” ） 是 在 钢 管 混 凝 土 结 构 的 基 础 上 发 展 起 来 的 ， 由 截 面 中 部 的 钢 管 混 凝 土 和 钢 管 外 的 钢 筋 混 凝 土 叠 合 而 成 ， 这 类 组 合
7、构 件 不 仅 具 有 钢 管 混 凝 土 构 件 的 优 点 ， 且 钢 管 外 的 混 凝 土 还 可 起 到 抗 火 作 用 且 便 于 装 修 ， 目 前 已我国从五 、 六十年代就开始了钢管混凝土相关 的 研 究 工 作 ， 包 括 静 力 性 能 、 动 力 性 能 、 抗 火 性 能 以 及施工性能等 ， 并已形成了较为系统的钢管混凝土 设 计 理 论 ， 文 献 1 对 相 关 研 究 工 作 做 了 较 详 细 的 综 述 ， 本 文 不 再 重 复 。 随 着 研 究 工 作 的 不 断 深 入 和 工 程 实践的开展 ， 我国先后颁布了多部有关钢管混凝土 结 构 设 计
8、方 面 的 规 程 ， 如 JCJ 01-89 钢 管 混 凝 土 结有不少应用实例 ， 如辽宁邮政枢纽大楼 （ 23 层 ） 、 深 圳 诺 德 金 融 中 心 大 厦 （ 40 层 ）管内混凝土纵筋管内混凝土纵筋管内混凝土纵筋和深 圳 卓 越 皇 岗 世 纪 中 心 项 目 （ 最 高 63 层 ） 等 ， 取 得 了 良 好 的 建 筑 效 果 和 经 济 效 益 2 3 。 图 1 给 出 了 典 型 的 钢 管 混 凝 土 叠 合 柱 截 面 形 式 ， 目 前 工 程 应 用 较 多 的管外混凝土D 0箍筋内钢管管外混凝土B 0箍筋内钢管管外混凝土B 0箍筋内钢管是 图 1b 的
9、截 面 形 式 。訳 圆套圆訴 方套圆訵 方套方本 文 首 先 简 要 介 绍 钢 管 混 凝 土 （ 叠10图 1典型的钢管混凝土叠合柱的截面形式D iD iD i有大量的工程实例 。-Page 1-20 10 年 11 月 第 11 期郭 明 等 ： 钢 管 混 凝 土 （ 叠 合 ） 柱 在 超 高 层 建 筑 结 构 中 的 应 用NOV 20 10 No 11构 设 计 与 施 工 规 程 、 CECS 28 90 钢 管 混 凝 土 结 构 设 计 与 施 工 规 程 （ 修 订 中 ， 征 求 意 见 稿 已 出 ) 、 电 力 行 业 标 准 DL-5085 T-1999 钢
10、- 混 凝 土 组 合 结 构 设 计 规 程 给 出 了 圆 钢 管 混 凝 土 结 构 设 计 方 面 的 规 定 ； 国 家 军 用 标 准 GJB 4142-2000 战 时 军 港 抢 修 早 强为了适应工程实践的需要 ， 由清华大学和辽宁 省 建 筑 设 计 研 究 院 主 编 ， 2005 年 颁 布 的 钢 管 混 凝 土 叠 合 柱 结 构 技 术 规 程 （ CECS 188 2005 ） 2 使 得 叠 合 柱在实际工程 中 的 应 用 更 具 可 操 作 性 。型 组 合 结 构 技 术 规 程 给 出 了 方 钢 管 混 凝 土 结 构 设 计 方 面 的 条 文 ；
11、 CECS 159 2004 矩 形 钢 管 混 凝 土 结3相关工程实践介绍构 技 术 规 程 给 出 了 矩 形 钢 管 混 凝 土 结 构 设 计 方 面 的 条 文 ； DB 29-57-2003 天 津 市 钢 结 构 住 宅 设 计 规 程 中 也 给 出 了 钢 管 混 凝 土 结 构 设 计 方 面 的 规 定 。 福 建 省 标 准 DBJ 13-51-2010 钢 管 混 凝 土 结 构以 上 介 绍 了 钢 管 混 凝 土 （ 叠 合 ） 柱 研 究 和 设 计 规 程 方 面 的 相 关 内 容 ， 以 下 简 要 介 绍 典 型 实 例 。 钢 管 混 凝 土 （ 叠
12、 合 ） 柱 在 高 层 建 筑 应 用 实 例 很 多 ， 限 于 篇 幅 ， 本文仅介绍笔者参与设计的一些相关工程 。技 术 规 程 可 适 用 于 圆 形 和 方 、 矩 形 钢 管 混 凝 土 结 构3.1深 圳 华 润 中 心 （ 二 期 ） 君 悦 酒 店 （ 如 图 3a ）的设计计算 。 规程在构件承载力计算公式方面采用 了 文 献 1 的 研 究 成 果 ， 给 出 了 构 件 在 压 弯 扭 复 合 受 力状态下的承载力计算公式 ：2.40（ 1 N + a M ） 2.4 + （ T ） 2 =1j N u d M u T u2.40 - b （ N ） 2 + c N
13、+ d M ） 2.4 + （ T ） 2 =1N u N u M u T u式 中 相 关 参 数 详 见 DBJ 13-51-2010 规 程 ， 该 规 程中对钢管混凝土结构设计有较 全 面 的 相 关 条 文 。 文 献 11 在 文 献 1 的 基 础 上 ， 推 导 了 钢 管 混 凝 土 偏 压 扭 短 柱 的 承 载 力 简 化 计 算 公 式 ， 方 便 实 际 工 程 中 常用的钢管混凝土短柱的承载力复核计算 。 钢 管 混 凝 土 叠 合 柱 自 面 世 以 来 ， 我 国 的 学 者 就 对 其 静 力 性 能 、 反 复 荷 载 作 用 下 的 抗 震 性 能 等 展
14、 开 了 较 深 入 的 研 究 工 作 ， 如 辽 宁 省 建 筑 设 计 研 究 院 的 结 构 设 计 大 师 林 立 岩 教 授 在 上 世 纪 90 年 代 将 叠 合该 工 程 位 于 深 圳 市 ， 地 下 室 共 3 层 ， 其 中 A 栋 为 42 层 超 高 层 酒 店 ， 总 高 度 193m ， 裙 房 2 层 ， 高 17.5m ， 结构高宽 比 193 21.92=8.8 。 考 虑 到 施 工 周 期 和 综 合 经 济 效 益 ， 酒 店 主 体 结 构 采 用 框 架 - 核 心 筒 的 混 合 结 构体系 ， 外框架柱采用了方形和矩形截面钢管混凝 土 柱 ，
15、 并 在 钢 管 内 浇 筑 自 密 实 高 性 能 混 凝 土 ， 进 一 步 发挥组合柱的综合优势 。 该工程组合柱最大截面为 1300 1300 ， 钢 管 内 浇 筑 C60 混 凝 土 。3.2 厦 门 海 峡 交 流 中 心 二 期 工 程 （ 如 图 3b ） 该工程位于厦门市思明区会展北片 区 ， 高 48 层 ， 建筑 总 高 215m （ 大 屋 面 高 205m ） ， 1 层 层 高 6.0m ， 2 5 层 层 高 5.2m ， 设 备 层 层 高 4.5m ， 标 准 层 层 高 4.1m 。 建 筑 15 层 带 局 部 裙 房 ， 建 筑 边 长 44.6m ，
16、 首 、 2 层 主 要 为 大 堂 ， 3 5 层 为 商 业 用 途 ， 17 层 、 33 层 为 设 备 层 ， 其 他 为 办 公 楼 层 ， 该 塔 楼 整 体 的 高 宽 比 为 215.0 44.6 4.82 ， 首 层 核 心 筒 为 19.2m 22.15m ， 高 宽 比 215.0 19.2=11.2 。 该 工 程 组 合 柱 采 用 了 圆 形 截面钢管混凝土柱 ， 最大截面 f 1150 ， 管内浇筑 C70 混凝土 。柱 应 用 于 超 高 层 建 筑 结 构 中 12 ， 图 2 给 出 了 清 华 大3.3深 圳 卓 越 皇 岗 世 纪 中 心 （ 如 图 3
