浅议高层建筑中矩形钢管混凝土结构应用

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1、浅议高层建筑中矩形钢管混凝土结构应用　　【摘要】本文介绍了矩形钢管混凝土结构的特点、工作性能。并结合工程实例，探讨了矩形钢管混凝土结构在高层建筑的应用，尤其设计时应注意弯矩-曲率滞回模型的确定以及加强环节点的计算。同时提出了在设计和施工中应注意的主要问题，以供类似工程参考。【关键词】高层建筑；矩形钢管混凝土结构；结构设计；计算要求1.引言近十几年来，随着我国经济和建设事业的迅猛发展，钢管混凝土在桩、大跨度和空间结构、商业广场、多层办公楼和住宅、高层和超高层建筑以及桥梁结构中的应用日益增多，其发展速度快得惊人。高层建筑采用矩形钢管混凝土构件组成框架剪力墙结构是目前较先进的一种结构体系。由矩形钢

2、管混凝土结构具有承载力高、塑性和韧性好、施工方便、经济效果和耐火性能好等特点而受到广大设计和施工技术人员的青睐。2.矩形钢管混凝土应用优势6矩形钢管混凝土是在高层建筑中应用高强混凝土的一种最有效和最经济的结构形式。这是因为：（1）矩形钢管对核心混凝土的套箍作用，能有效地克服高强混凝土的脆性；（2）矩形钢管内无钢筋骨架，便于浇灌高强混凝土，而且因有钢管分隔，与管外楼盖梁板结构的普通混凝土互不干扰，无交错浇灌的麻烦；（3）矩形钢管外面无混凝土保护层，能充分发挥高强混凝土的承载能力。3.矩形钢管混凝土结构的特点和工作性能矩形钢管本身就是耐侧压的模板，因而浇灌混凝土时，可省去支模、拆模的工和料，并可

3、适应先进的泵灌混凝土工艺；矩形钢管本身就是钢筋，它兼有纵向钢筋（受拉和受压）和横向箍筋的功能。制作钢管远比制作钢筋骨架省工省料，而且便于浇灌混凝上；矩形钢管本身又是劲性承重骨架，在施工阶段它可起劲性钢骨架的作用，其焊接工作量远比一般型钢骨架为少，吊装质量较轻，从而可简化施工安装工艺、节省脚手架、缩短工期、减少施工用地。在寒冷地区，冬季也可以安装空钢管骨架，开春后再浇灌混凝土，施工不受季节的限制。在结构的受压杆件中，采用矩形钢管混凝土代替钢筋混凝土和结构钢，可大幅度地节省钢、木、水泥和减轻结构自重，缩小杆件截面尺寸，使传统杆系结构的性能大为改善，尤其是在高层、大跨，重载和抗震抗爆的建筑结构中，

4、以及在大、中城市的施工场地狭窄的建筑工程中，矩形截面的钢管混凝土具有较大的弯曲刚度和较强的抗弯能力，整体稳定性较好，与梁之间节点连接构造比较简单，能更好地满足设计和施工的一系列要求。64.工程实例某高层位于某城市南京路与南开三马路交汇处东北侧，占地面积1.2万m2，总建筑面积7.3万m2。地下两层，地上31层，总高度103m。集办公、写字楼和公寓于一体，其中地下室为停车场和设备用房，裙房为娱乐中心和商场，标准层共23层，10层以下为办公用房，11层至20层为出租写字间，21层以上为公寓。采用C60级矩形钢管高强混凝土柱，按7度地震设计。主楼结构体系为内筒稀柱现浇钢筋混凝土结构。楼盖为井式双向

5、密肋板，其结构厚度为430mm。柱网为8.4mx8.4m。柱最大轴力35000kN，若采用C60级钢筋高强混凝土柱，截面尺寸需要1.4m*1.4m.这样一来，8.4m柱网的柱间净距只有7m，每柱间停三辆车已不可能。而采用C60级矩形钢管高强混凝土柱，800*800mm，可停三辆车，显著提高了地下停车场的使用效能。根据结构体系的特点，柱子从底至顶全部采用矩形钢管混凝土柱。柱子从底到顶分5段逐渐减小，管径从800mm减至400mm，每段缩小100mm，管壁厚度从14mm逐段减至8mm，混凝土从C60逐段降至C35。4.1弯矩-曲率滞回模型的确定经对计算结构的不断分析，发现在如下参数范围内，即n=

6、0-0.8，a=0.03-0.2，Fy=200-500N/mm2，Fcu=30-90N/mm2，B=1-2，矩形钢管混凝土构件的弯矩-曲率滞回模型，可采用三线性模型。64.2加强环节点的计算方法实际上，本工程在进行钢管混凝土结构节点的设计时，可分为如下几个过程：节点设计原则的确定、节点形式的选用、节点计算和节点构造措施的选取等。其中，节点的计算较为重要的事加强环板的设计计算，计算时应满足两个条件：梁端等强过渡并符合构造要求和环板懂的设计承载力安全。经验总结，连接混凝土梁的上环板宽度宜比梁宽小20-40mm，下环板宽宜比梁宽大20-40mm连接钢梁的环板宽度宜与梁翼缘等宽4.3构造要求为了方便

7、向钢管内浇筑混凝土，矩形钢管混凝土构件的截面最小边尺寸最好不要小于100mm且壁厚不要小于4mm，这是为了避免钢管在浇筑混凝土时出现局部外鼓现象，如果浇筑混凝土工艺能确定保管内混凝土施工质量和不发生钢管管壁外鼓现象，上列限值尚可适当放宽，此外，矩形钢管混凝土构件的截面最小边尺寸最好不要超过800mm，如果超过了，必须确保钢管和混凝土共同作用，建议可以在柱内避上采取焊接检栓钉、纵向加劲板等构造措施，加劲板的厚度