型钢混凝土柱和钢管混凝土柱结构设计比较

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钢牛腿式钢管混凝土柱与型钢混凝土梁节点试验研究

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研究概述现代超高层建筑多数采用钢结构，为巨型钢框
第二种为普通式节点连接方式，如图 1b 所示，型钢混凝土梁内的纵向钢筋直接与钢柱采用连接板或接驳器焊接，或者柱壁开孔将钢筋伸入柱内，这种节点形式施工较为困难，且钢筋端部的焊接性能、质量难以得到保障，节点无法实现全强刚接，不能满足抗震设计要求。本文研究的节点为钢牛腿式钢管混凝土柱与型钢混凝土梁节点，是一种新型的节点形式，如图 2 所示，可用于钢管混凝土柱与型钢混凝土梁的连接，钢
钢牛腿式钢管混凝土柱与型钢混凝土梁节点试验研究
陈振明
1
慈龙胜
1
楼国彪
2
王
隽
3
俞佳望
200001 ）
3
（ 1. 中建钢构江苏有限公司，江苏靖江
214532 ； 2. 同济大学，上海
200092 ；
3. 凯德置地（中国）投资有限公司，上海摘
要：超高层钢结构建筑采用钢管混凝土柱是目前较为常用的一种结构形式，与钢管混凝土柱连接的
（ 1． China Construction Steel Structure Jiangsu Corp． Ltd ，Jingjiang 214532 ，China ； 2． Tongji University ，Shanghai 200092 ，China ； 3． Capitaland China ，Shanghai 200001 ，China ） Abstract ： Super high-rise steel structure building with concrete filled steel tubular column is a commonly used structure type． the beam connecting with concrete filled steel tubular column has several types ， as steel beam ， reinforced concrete beam ，concrete beams ，etc． There are less researches for joints between steel tubular concrete column and steel reinforced concrete beam． In this paper ，the 1∶ 2 scale experimental study for bracket-type joints of steel tubular concrete column and reinforced concrete beam was executed ，at the same time these joints were designed by ANSYS finite element analysis software． Combined the experimental results with those of finite element analysis ， the stress characteristics of these joints were also analyzed ，the results showed that the joint had good ultimate bearing capacity and seismic performance． Keywords ： steel bracket-type joints ； scale model ； concrete filled steel tubular column ； section-steel concrete beam

浅谈超高层建筑中钢-混凝土混合结构的应用

浅谈超高层建筑中钢-混凝土混合结构的应用摘要：现如今，建筑行业的发展越来越好，尤其是当代中国高层建筑的结构设计发展取得了长足进步，钢-混凝土结构在国内高层建筑中的地位已经日渐重要，为适应建筑风格和社会发展的需求，必须对这种建筑结构体系拥有一个更加全面的认识与了解，以保证这种体系的不断提高与发展。

关键词：超高层建筑；钢；混凝土；混合结构；应用引言混凝土和钢材是现代建筑工程中广泛应用的材料，有其自身的优缺点。

混凝土抗压性能较好，而其抗拉性能却很差；钢材抗拉及抗压强度高、塑性好，但其在受压时常取决于稳定承载力，强度不能充分利用。

钢-混凝土组合结构是在在构件层次上由钢材和混凝土两种不同性质的材料组合的一种新型结构形式。

它充分发挥了混凝土抗压性能好，钢材抗拉强度高、塑性好的的优点，弥补了彼此各自的缺点，是一种合理的组合方式。

1钢-混凝土混合结构体系钢-混凝土混合结构主要是以钢梁（或型钢混凝土梁）、钢柱（或型钢混凝土柱、钢管混凝土柱）代替混凝土梁、柱。

因此，钢筋混凝土结构体系原则上都可以设计成钢-混凝土混合结构体系，但考虑到这种结构体系主要用于超限高层建筑。

目前应用较广泛的结构体系主要有筒中筒体系、框架-核心筒结构体系和核心筒-翼柱体系等。

1.1筒中筒结构体系筒中筒结构由心腹筒、框筒及桁架筒组合，一般心腹筒在内，框筒或桁架筒在外，由内外筒共同抵抗水平力作用。

由剪力墙围成的筒体称为实腹筒，在实腹筒墙体上开有规则排列的窗洞形成的开孔筒体称为框筒；筒体四壁由竖杆和斜杆形成的桁架组成，称为桁架筒。

1.2框架-核心筒体系框架-核心筒是由周围密柱深梁、内部剪力墙围合而成的筒体结构，在结构上剪力滞后是它与其他结构的主要区别。

1.3核心筒-翼柱体系核心筒-翼柱体系是由钢筋混凝土或型钢混凝土、核心筒与建筑周边型钢混凝土以及巨形翼柱所组成的结构体系。

核心筒通过各层楼盖大梁以及每隔若干楼层由核心筒外伸的伸臂桁架（或大梁）与周边巨型翼柱相连，形成一个整体抗侧力结构体系。

某超限高层建筑塔楼结构设计介绍

某超限高层建筑塔楼结构设计介绍摘要：本文所介绍塔楼建筑物主体高度250m，核心筒部分及屋顶钢架高度升至280m，高宽比为7.7，属超b级高层建筑，针对本工程的具体特点，文章着重论述了结构设计的策略。

分别采用etabs 和satwe软件对结构进行了弹性小震场地谱、规范谱分析、时程分析、中震不屈服分析、静力弹塑性分析，通过对计算结果的分析比较，证明结构设计成功解决了结构超限问题，结构设计是安全可靠的。

本文的有关方法和结论可为相关工程提供参考。

关键词：超高层；钢管混凝土叠合柱；动力弹塑性分析；时程分析；设计中图分类号：tu398 文献标识码：a 文章编号：1 工程概况本文介绍的为深圳某超高层塔楼建筑面积108937（不含避难层）m2，主要包括办公用途，建筑物主体高度250m，核心筒部分及屋顶钢架高度升至280 m（超b级），高宽比为7.7，地上部分65层。

工程的结构设计基准期为50年，塔楼的安全等级为二级，抗震设防烈度为7度，场地特征周期为0.35s，基本地震加速度为0.1g，建筑场地类别为ii 类，抗震设防类别为丙类，设计地震分组为一组。

2 结构设计策略由于本工程地处深圳市，该地区的特点为：风荷载大、地震作用相对较小，因此提高结构的抗侧刚度是结构设计的关键。

根据以上特点和建筑功能的要求，钢筋混凝土框架-核心筒结构体系是一种经济可行的结构体系。

作者在结构初步设计阶段也曾对该塔楼采用了钢-混凝土混合结构体系，由于钢梁的刚度仅为同高度的混凝土梁的30%左右，计算结果表明，混合结构体系很难满足规范对结构的刚度要求，若要满足要求，则必须设置2~3个加强层，这样将带来结构受力的复杂性和设备层使用的不便性。

因此，本塔楼采用钢筋混凝土框架-核心筒结构体系。

由于核心筒高宽比较大（比值为18.7），如何充分发挥核心筒的抗侧效率工程面临的一个挑战，在设计中通过加厚外围墙体厚度（即筒体翼缘墙体的厚度），以使核心筒获得较大的抗侧刚度，筒体翼缘墙体的厚度随着建筑高度增加逐渐减小（核心筒墙体厚度由1300mm逐渐变化到400mm厚），以获得较大的使用空间。

钢管混凝土结构

钢管混凝土结构目前，在建筑结构中应用比较普遍的柱结构主要有钢筋混凝土，型钢混凝土和钢结构等。

衡量一种柱构件技术上的优越性可以总体上从考察以下几个指标来进行，即构件截面尺寸和自重、抗震性能、耐火性能和施工性能等。

下表给出了钢管混凝土柱与钢筋混凝土、型钢混凝土和钢结构柱等的比较情况：柱结构的性能比较钢管混凝土结构是由混凝土填入钢管内而形成的一种新型组合结构。

钢管混凝土结构能够更有效地发挥钢材和混凝土两种材料各自的优点，同时克服了钢管结构容易发生局部屈曲的缺点。

一般的，混凝土强度等级在C50以下的钢管混凝土称为普通钢管混凝土；混凝土强度等级在C50以上的钢管混凝土称为钢管高强混凝土；混凝土强度等级在C100以上的钢管混凝土称为钢管超高强混凝土。

钢管混凝土结构按照截面形式的不同可以分为矩形钢管混凝土结构、圆钢管混凝土结构和多边形钢管混凝土结构等，其中矩形钢管混凝土结构和圆钢管混凝土结构应用较广。

混凝土的抗压强度高，但抗弯能力很弱，而钢材，特别是型钢的抗弯能力强，具有良好的弹塑性，但在受压时容易失稳而丧失轴向抗压能力。

而钢管混凝土在结构上能够将二者的优点结合在一起，可使混凝土处于侧向受压状态，其抗压强度可成倍提高。

同时由于混凝土的存在，提高了钢管的刚度，两者共同发挥作用，从而大大地提高了承载能力。

钢管混凝土作为一种新兴的组合结构，主要以轴心受压和作用力偏心较小的受压构件为主，被广泛使用于框架结构中(如厂房和高层)。

钢管混凝土结构的迅速发展是由于它具有良好的受力性能和施工性能，具体表现为以下几个方面：一、承载力高钢管混凝土柱中，钢管对其内部混凝土的约束作用使混凝土处于三向受压状态，可延缓混凝土受压时的纵向开裂，提高了混凝土的抗压强度；钢管内部的混凝土又可以有效地防止钢管发生局部屈曲。

两种材料相互弥补了彼此的弱点，却可以充分发挥各自的长处，从而使钢管混凝土具有很高的承载能力。

研究表明，钢管混凝土柱的承载力高于相应的钢管柱承载力和混凝土柱承载力之和。

钢管混凝土及型钢混凝土组合结构大样图

日期日期专业姓名机械工艺调空气电名姓水排给构结筑建业专LK/22400>K>1200120080012001200K/2250750800750250181857510001000575825X100X100825X500600K/2K/22400>K>1200LL12001200925120012006002400>K>1200K/2K/21400200200500500302525301006001008001400800202005005002003020252530140018151515151752001400301400800200500500302525204008002517518175254001752525175100100600100650400100252518202525305001200500200650450100120010050018202525305001200200100650100650400251002545010012001400500500253020020200253014005005002003025203020025120014008008070155075759507580012001350650707580400400400400300300300300250H-0.131钢梁长劲性梁钢结构大样图1:15钢管混凝土柱节点另详图钢管混凝土柱50288810厚加劲肋5025025022502502501钢管混凝土柱钢管混凝土柱节点另详图5021010105025021010108888详梁大样加劲肋大样1-11:15222-21:15810250108250101010850250108283-31:155021081050282508102105084-45028108250101:152501088501028钢管混凝土柱节点钢管混凝土柱H-0.13另详图5023350250502288810厚加劲肋44钢梁长250250钢管混凝土柱节点异形钢管混凝土柱另详图(一)劲性梁钢结构大样图(二)1:15钢牛腿25050288对应腹板位置335025050228劲性梁钢结构大样图10厚加劲肋(三)1:154450250250225050210H-0.13设加劲肋对应腹板位置加焊钢板t=25mm1212对应腹板位置加焊钢板t=25mm设加劲肋对应腹板位置121210钢—混凝土组合转换梁大样图说明:2.钢材均选用,焊条采用 ,焊剂用 .4.钢梁拼接以前,必须将原有钢牛腿表面彻底清理干净,除去锈渍,防护漆和油漆等.5.施工时,左右支座牛腿不平,标高不一致时,应通知设计人员解决.1.本图适用于下层支承柱为钢管混凝土柱或带约束拉杆异6.图中所示为转换层建筑平面标高.H13.图中所示各数值关系如下:X29008.钢梁与牛腿拼接时必须有足够的防护措施保证钢柱内混凝土温度不超过才能浇注梁浇注混凝土前必须彻底清除钢梁的锈蚀及油迹保证表面干净60,9.,,不得过焊梁牛腿性,劲以确保柱墙混凝土不损坏,7000<L<80002300@2502]185]255]25]12@100(两端各范围)1500]12@200劲性梁配筋图1:15(一)(二)劲性梁配筋图1:15@2504]25]12@100]12@200(两端各范围)15004]252]183.未注明贴角焊缝厚度均为 .10mm7.当梁跨度时钢梁不需设置上下厚加强板.L<700018mm劲性梁底和面纵筋分别与钢管壁和钢管顶环板双面10.焊接 .5dL26008000<L<90009000<L<10000320010000<L<1100011000<L2000LX(适用于梁高为的劲性梁)1550(适用于梁高为的劲性梁)1350101010101010101018厚钢板18厚钢板18厚钢板18厚钢板1018厚钢板10101018厚钢板10101018厚钢板18厚钢板10钢梁内加强板设置位置同外加劲肋.11.跨度大于米的劲性梁跨中起拱为跨度的 .12.71/500带约束拉杆形钢管混凝土柱的大跨度梁式转换层结构,本图与相关结构大样图配套使用。编号SSD-结构施工图设计实用图集G-021审核审研究建筑工程甲级设计证书号1901071设计制图院建广东省()计算机绘图程称建位名图图期设计ARCHITECTURALDESIGNRESEARCHINSTITUTEGUANGDONGPROVINCE&OF

钢管混凝土柱-型钢梁-砼核心筒体系结构设计要点_概述及解释说明

钢管混凝土柱-型钢梁-砼核心筒体系结构设计要点概述及解释说明1. 引言1.1 概述钢管混凝土柱-型钢梁-砼核心筒体系是一种在建筑结构设计中常见的组合结构系统。

该体系结合了钢管混凝土柱、型钢梁和砼核心筒这三种材料的优点，旨在提供更高的强度、刚度以及抗震性能。

本文旨在全面阐述这种体系结构设计的要点，通过对于材料选择、截面设计、节理设置等方面的详细讨论，帮助读者深入了解该体系。

1.2 文章结构本文将按照以下组织结构进行介绍和分析：首先，在第2部分中，我们将重点讨论钢管混凝土柱的设计要点，包括材料选择、截面设计以及节理设置；接着，在第3部分中，我们将详细探讨型钢梁的设计要点，包括类型选择、强度计算和连接方式；然后，在第4部分中，我们将集中关注砼核心筒体系的设计要点，包括结构布局、配筋设计以及抗震性能考虑。

最后，在第5部分中，我们将总结文章，并提出对可持续发展的展望以及对未来趋势的预测与建议。

1.3 目的本文的目的是为读者介绍钢管混凝土柱-型钢梁-砼核心筒体系结构设计要点，旨在帮助读者了解该体系结构的设计原理和相关技术。

通过本文的阐述和解释，读者将能够全面了解该体系在建筑结构中的应用，并能够在实际设计中灵活运用。

本文还旨在促进可持续发展理念在结构设计领域的推广和应用，并为未来趋势提供参考和建议。

2. 钢管混凝土柱设计要点2.1 材料选择在钢管混凝土柱的设计中，材料选择至关重要。

一般来说，钢管可以选择普通碳素钢管或高强度钢管。

对于核心筒部分，混凝土的强度等级应根据工程需要进行选取，以确保结构的承载力和稳定性。

2.2 截面设计钢管混凝土柱的截面设计需要综合考虑结构的受力情况、承载力需求和施工可行性。

常用的截面形式包括矩形、圆形和多边形等。

在设计过程中，应进行横向配筋和纵向钢桩的布置，并进一步考虑填充混凝土厚度以及屈曲构件长度等因素。

2.3 节理设置节理是为了适应地震荷载而在结构中引入的缝隙或规定位置的剪切平面，并通过合理锚固手段加固。

钢与混凝土组合结构的多种结构形式及其性能特点

钢与混凝土组合结构的多种结构形式及其性能特点要：组合结构的使用已经广泛，其中钢与混凝土的组合结构是最为常见的结构形式，而且相当成熟，已经自成独立的结构体系。

在我国，组合结构仍属新的结构形式，随着大量建筑物的兴建，组合结构作为新兴结构得到越来越广泛的采用，应用前景越来越好。

所以，对钢与混凝土组合结构的结构形式及性能特点有一定的了解是很有必要的。

本文就这些方面对不同的组合结构形式展开介绍。

关键词：钢与混凝土组合结构，结构概念，特点Abstract: The composite structure has been used widely, then steel and concrete composite structure is the most common type and quite mature, so it has become the independent structure system. In our country, the combination of structure is still a new structure form with the construction of large number of buildings,combination structure, as an emerging structure, will more and more widely used, and the application prospect will be better. Therefore, the combination of steel and concrete struction of different structure form will be introduced.Keywords: steel and concrete composite structure ，design concept ，characteristics1 概述组合结构是指由两种以上性质不同的材料组合成整体，并能共同工作的构件。

钢管混凝土柱与钢管混凝土叠合柱的技术经济比较分析

钢管混凝土柱与钢管混凝土叠合柱的技术经济比较分析摘要：随着经济发展水平的不断提高，现代建筑工程对建筑材料和建筑结构的要求越来越高，人们对高层建筑使用空间的要求也越来越高，如何在保证结构安全合理的前提下，进一步实现使用空间的最大化、节约经济成本的目的。

接下来本文将对钢管混凝土柱与钢管混凝土叠合柱的技术经济进行合理的分析，为今后的建筑结构设计提供一个合理的价值参考。

关键词：钢管混凝土柱；钢管混凝土叠合柱；受力特性；技术经济；比较分析引言随着城市建设的不断加快，高层建筑在数量上不断增加，高度也不断加高，而建造高层建筑大多数采用钢筋混凝土结构，结构自重很大，柱的轴力大，加上抗震设防的需要，为保证构件的延性，有关规范对钢筋混凝土柱均有控制轴压比的要求，所以柱的截面很大，甚至达到了占用过大使用面积，影响建筑功能和观感的地步。

为了解决这一矛盾，结构设计中可使用钢管混凝土柱和钢管混凝土叠合柱来代替普通钢筋混凝土柱，由于其承载力高，抗震性能好，柱的截面可以大大缩小，因此，高度较大的高层建筑很多都采用钢管混凝土柱和钢管混凝土叠合柱。

下面对于钢管混凝土柱与钢管混凝土叠合柱在高层建筑当中的应用和各自受力特点，进行分析与比较。

再结合工程实例，通过分析两种结构方式的优点，来提出最佳的使用方案，实现实用性与经济性的双重价值。

一、钢管混凝土柱与钢管混凝土叠合柱各自的结构受力特性（一）、钢管混凝土柱的结构受力特性（1）受力合理，能充分发挥混凝土与钢材的特长，从而使构件的承载能力大大提高。

对混凝土来说，由于钢管的约束，改变了受力性能，变单向受压为三向受压，使构件抗压承载力提高显著。

从另一方面而言，对于同样的负荷，钢管混凝土构件的断面将比钢筋混凝土构件显著减小。

对钢管来说，薄壁钢构件对于局部缺陷特别敏感，由于混凝土充填了钢管，保证了薄壁钢管的局部稳定，使其弱点得到了弥补。

（2）具有良好的塑性性能。

混凝土是脆性材料，混凝土的破坏具有明显的脆性性质。

徐州某超限高层结构设计

该项目位于徐州市中心，１～１０层为商业裙房。商业的南侧有两栋地上总高度为２５８．５５米的超高层塔楼：东塔及西塔。整个场地设４层地下室，地
下１层商业，其下均为车库，地下室埋深约２０．Ｏｍ。
（２）结构构件的比选：
）框架柱——钢管混凝土柱与型钢混凝土柱的比较
整体抗侧刚度较东塔小，剪重比不容易满足。首先我们根据初步计算确定了核心筒外周圈的墙厚，最初变墙厚的方案为每次变截面时墙厚减薄１００ｍｍ。但是由于上部墙体重量的增加超过了其所能提供的刚度贡献，导致剪重比相比规范规定的最小值相差较多。因此我们调整了变截面的方式，每次变截面处墙厚减薄２００ｍｍ，大幅的减少了结构自重。紧接着，为取得合理的结构刚度和经济性，我们在核心筒的墙厚既定的情况下对外框架进行了两种方案比较。第一种不设置加强
粱柱节点处理的利弊Ｂ、若采取设置内隔板形式或管内承重销连接形式，虽不影响设备走管，但会导致节点混凝土浇捣困难；采用型钢混凝土柱，梁柱节点不需要环状牛腿的处理。仅有焊接（若
连接钢梁）或钢骨预留梁筋孔（若连接钢筋混凝土梁）等施工工作量柱截面变化的难度
，，
在设计的最初阶段，我们结合建筑平面将塔楼的结构体系确定为混
合结构框架一核心简体系，核心筒采用现浇钢筋混凝土剪力墙结构，核心
筒在承受竖向荷载的同时，作为整体结构抗水平力的第一道防线，外圈框架则作为第二道防线。该塔楼的核心筒为等边三角形切角而成，三角形边长３１．１５ｍ，切角尺寸３．７８ｍ，比东塔核心筒内缩１．６ｍ，核心筒尺寸偏小，因此

高层建筑结构承重柱设计的相关问题分析及对策

高层建筑结构承重柱设计的相关问题分析及对策【摘要】随着社会经济的不断发展，高层建筑的建设越发广泛，高层建筑的建筑结构设计已经有了许多的变化，其中特别是建筑结构承重柱的设计是极其重要，具有积极意义的。

本篇文章通过对高层建筑承重柱设计的相关问题以及注意事项进行了详细的分析，全面的阐述了高层建筑结构承重柱的相关问题的应对措施。

【关键词】高层建筑；结构；承重柱；分析；对策1、层建筑结构承重柱的种类1.1 钢与混凝土结构的互补性充分发挥了他的优势，它的主要类型如下：钢材在于混凝土进行结构组合的过程中，它们充分的融合了自身的身体条件以及优势，它们中的主要类型在以下几种：1.2箍筋约束混凝土柱。

它是根据施工过程中所匹配的钢筋造型的类别不同，细化分为以下几种：普通铁箍，井字箍，井字箍，复合箍几种类型，箍筋它在约束混凝土的过程中所呈现的主要原理是通过利用现有的复合钢筋或者螺旋的钢筋进行约束的同时，产生横向的应变力，从而使得钢筋核心内部的混凝土处在一个三向都受到压力的状态，这样不不仅能够提高整体钢筋混凝土的强度，还能够将混凝土的延伸性能带来一定的提升。

并且箍筋约束混凝土柱在使用的过程中，它的结构柱截面必须要做成圆形，这样就导致了它的场地实用性以及灵活性能较差的情况；并且在对其使用钢筋焊接的过程中，焊接显得非常的麻烦，使用的钢筋数量也比较巨大，导致造价成本的增加，与之同时，这种柱形的钢箍所约束的混凝土拥有的横向应变能力非常差，它成柱后的主体承载能力以及延展性能也显得非常的有局限性。

1.3钢纤维混凝土柱。

钢纤维的混凝土的形成是由于其中的水泥和粗细集料进行一个随机性的组合过程中后使得其中的短纤维能够形成一种符合的新兴材料。

并且里面的钢纤维能够大大的提升混凝土滋生的强度，极大的降低了混凝土产生裂缝的可能性，使得采用了钢纤维的混凝土柱体的强度能够得到极大的改善和提高。

实践过程中，我们还发现这种水泥柱伴随着其中所含的钢纤维的含量不断的提高，所形成柱体自身的强度极限也不断的增大。

某超高层项目钢管混凝土组合柱应用

某超高层项目钢管混凝土组合柱应用
程向东;唐笑一;王明;吴联定;卫江华;伏贤哲
【期刊名称】《建筑结构》
【年(卷),期】2024(54)4
【摘要】某超高层项目荷载较大,导致框架柱截面较大,严重影响建筑空间使用。

采用钢管混凝土组合柱,和型钢混凝土柱相比,标准层每根柱节约建筑有效使用面积1.5~1.8m^(2),结构主体成本节约近1000万元。

提出了对钢管进行开孔的梁柱节点做法并分析五种不同节点方案,采用大型通用有限元软件ABAQUS进行仿真分析,充分考虑框架梁对节点的约束作用,得到五种节点方案的极限承载力及钢管的最大应力,结果表明采用钢管开孔的梁柱节点做法可行,并得到最合理的开孔形式;分别对7种不同箍筋形式进行受力性能分析,并考虑实际施工因素,得到最为合理的箍筋设置形式。

【总页数】6页(P104-109)
【作者】程向东;唐笑一;王明;吴联定;卫江华;伏贤哲
【作者单位】成都基准方中建筑设计有限公司;上海建工集团股份有限公司;上海超高层建筑智能建造工程技术研究中心
【正文语种】中文
【中图分类】TU398.9
【相关文献】
1.某超高层建筑钢管混凝土组合结构柱实例分析
2.换柱法在超高层钢结构钢管混凝土柱r胀裂现象中的应用
3.钢管混凝土(叠合)柱在超高层建筑结构中的应用
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5.窄扁矩形钢管混凝土柱在超高层钢结构住宅中的应用
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型钢混凝土柱连接圆钢管混凝土柱节点设计

型钢混凝土柱连接圆钢管混凝土柱节点设计发表时间：2016-07-05T16:58:46.700Z 来源：《基层建设》2016年6期作者：张达明杜嘉斌[导读] 钢管混凝土柱与型钢混凝土柱，能否在同一个项目中使用并充分发挥各自的优点，二者连接节点的设计是关键。

广州市住宅建筑设计院有限公司广州 510623 摘要：钢管混凝土柱与型钢混凝土柱，能否在同一个项目中使用并充分发挥各自的优点，二者连接节点的设计是关键。

其可以参考钢管混凝土柱脚节点采用端承式和埋入式。

通过手工计算和ANSYS有限元模拟的方式复核端承式连接方式可满足规范要求；对于埋入式连接方式，采用有限元模拟结果显示其节点受力性能优于前者。

在施工上，端承式连接方式优于埋入式。

关键词：钢管混凝土柱；型钢混凝土柱；节点；ANSYS1 引言型钢混凝土柱与圆钢管混凝土柱，做为两种受力性能较好的竖向结构单元，目前已广泛应用于超高层结构中。

两种技术随着时间的推移已日趋成熟。

两种技术相比各有优缺点：型钢混凝土柱有很好的抗弯、抗剪性能，而且有很好的延性；但其同等条件（等面积）下的受压性能不如圆钢管混凝土柱，同时建筑立面效果及空间的使用效果欠佳；另外，由于其仍需要每层绑扎柱钢筋并浇筑混凝土，其施工便利性一般。

而圆钢管混凝土柱，由于核心区混凝土为三向受力，在同等条件下有很高的竖向承载力和很好的延性；同时其建筑立面、空间效果均较好，且施工方便；但其受弯、受剪性能不如型钢混凝土柱。

实际工程中是否需要将两种技术同时使用，答案是肯定的。

富力天盈广场C1栋（地上39层，地下4层，主体高度175米，建筑总高度183.9米，采用钢管砼柱框架-筒体结构体系，在7层楼面存在局部转换）就同时采用了这两种结构单元，并充分发挥二者的优点（如图1所示）。

这样，型钢混凝土柱转换成圆钢管混凝土柱的节点成为关键。

目前国内外对这种节点的相关资料较少，本文介绍该节点的设计过程供同行参考。

2 节点几何与受力情况下部型钢混凝土转换柱及上部圆钢管混凝土柱尺寸及连接关系如图2，3所示，从图中可以看出，为保证下部型钢与上部钢管柱受力的连续性，我们将型钢位于钢管柱投影范围内的十字钢骨在钢管柱内向上延伸2米。

型钢混凝土柱中型钢截面形式

型钢混凝土柱中型钢截面形式型钢混凝土柱中型钢截面形式是一种在建筑结构中应用广泛的结构形式,具有较高的强度、刚度和稳定性。

本文将从截面形式、结构特点和应用等方面进行探讨。

一、截面形式型钢混凝土柱中型钢截面形式主要采用型钢和混凝土组成。

型钢通过良好的抗拉强度和可塑性,使柱子具有较高的承载能力。

而混凝土则提供了柱子的刚度和稳定性。

在混凝土中,钢筋起到了骨架作用,能够增加柱子的抗弯强度和抗压强度。

型钢混凝土柱中型钢截面形式可以分为两种类型:一种是双层型钢混凝土柱,另一种是单层型钢混凝土柱。

在双层型钢混凝土柱中,钢层和混凝土层之间通过螺栓或焊接等方式连接起来,形成了一个整体结构。

而在单层型钢混凝土柱中,则是由一个钢层和一个混凝土层组成。

二、结构特点型钢混凝土柱中型钢截面形式具有以下结构特点。

1.强度高型钢混凝土柱中型钢截面形式的承载能力主要来自于型钢的承载力。

型钢的强度较高,可以承受较大的弯矩和剪力。

同时,型钢的截面形式可以充分发挥其强度潜力,增加柱子的承载能力。

2.刚度好型钢混凝土柱中型钢截面形式具有较高的刚度,可以减小柱子在地震等自然灾害下的晃动。

同时,型钢的截面形式可以充分发挥其良好的承载能力,增加柱子的稳定性。

3.稳定性高型钢混凝土柱中型钢截面形式具有较高的稳定性。

由于型钢的截面形式可以充分发挥其承载能力,因此可以增加柱子在受弯等情况下不容易发生失稳现象。

4.应用广泛型钢混凝土柱中型钢截面形式具有较高的强度、刚度和稳定性,因此在建筑结构中得到了广泛的应用。

例如,在高层建筑中,型钢混凝土柱中型钢截面形式可以作为建筑的主要结构支撑部分,为建筑物提供安全稳定的支撑。

三、应用型钢混凝土柱中型钢截面形式在建筑结构中具有较高的应用价值。

它可以为建筑物提供较高的强度、刚度和稳定性,从而使建筑物更加安全可靠。

此外,型钢混凝土柱中型钢截面形式还具有施工方便,建造周期短等优点。

结论型钢混凝土柱中型钢截面形式是一种具有较高的强度、刚度和稳定性的结构形式,可以在建筑结构中发挥重要的作用。

型钢混凝土柱和钢管混凝土柱结构设计方法的比较

型钢混凝土柱和钢管混凝土柱结构设计方法的比较随着社会的发展，人们对建筑物的要求也越来越高。

各种新技术被应用到建筑业中，对于建筑物来说基本的设计就是建筑物的结构设计，当前在建筑中应用最多的结构是：刚一混凝土组合结构。

经过不断的改进和优化，这种结构的应用也更加的成熟，并逐渐的向结构体系方面发展。

承重构件和抗侧力构件是组合结构体系中最主要的构成部分，一般采用的是型钢混凝土和钢管混凝土。

将两种结构相结合应用，可以提高建筑结构的受力性能。

在结合这两种结构的是要注意二者之间的差异，设计师在设计时要注意到这一点。

1.钢管混凝土柱结构与型钢混凝土柱结构工作原理比较钢管混凝土是指将混凝土填入薄壁圆形钢管内形成的组合结构构件。

由于混凝土不是一种均匀的材料，混凝土中砂石和骨料之间会有一些缝隙，当超过混凝土的承受力时，混凝土的缝隙会继续扩大，使得混凝土分成若干与轴向压力方向大致平行的微柱，进而破坏混凝土。

将混凝土填入到圆形钢管内，钢管可以提供给内部混凝土侧向压力，进而限制混凝土之间的缝隙继续扩大，提高从而提高混凝土的抗压性能和变形能力。

在一些比较薄的钢管内部填入混凝土，内部的混凝土对钢管也起到了一定的支撑作用，可以防止钢管承受压力过大后发生变形和失稳。

通过以上分析总结出了钢管混凝土柱的工作原理：钢管混凝土柱利用的钢管对内部混凝土的侧向压力来达到约束混凝土的目的，钢管内部的混凝土受到的是三个方向上的应力，限制了混凝土的纵向裂变，同时提高了混凝土的抗压性能和压缩能力。

而在钢管内部填筑混凝土以后，可以提高钢管本身的稳定性，增强了钢管混凝土的抗压性能。

型钢混凝土柱是指在配置混凝土时采用型钢作为主要的受力骨架，其他的构件采用钢筋来受力。

在配置混凝土时加入型钢，使得混凝土和型钢能够相互制约。

型钢可以制约混凝土，提高混凝土的强度；而型钢被混凝土包围在内侧，当建筑结构的承载力超过构件以后，型钢的局部不会发生变形。

型钢混凝土柱的承载力要远远高于钢筋混凝土柱，由于型钢混凝土柱的型钢是集中配置的，钢筋混凝土中的钢筋是分散配置的，因此型钢混凝土柱的刚度要比钢筋混凝土刚度高。

钢框架结构、型钢砼结构以及钢管砼结构优缺点介绍

钢框架（型钢框架混凝土、钢管混凝土框架）－支撑结构介绍　一、定义：　１、钢框架－支撑结构：　钢框架－支撑结构是高层建筑，特别是地震区高层建筑一种经济有效的结构类型。

钢框架一支撑结构由于较好地协调了框架和支撑的受力性能，具有良好的抗震性能和较大的抗侧刚度，因而在高层钢结构建筑中较为常用。

主要有中心支撑、偏心支撑及消能支撑等钢框架－支撑体系的构造形式。

　所谓钢结构就是支撑体，传统的方式由钢筋混凝土中的钢筋作为支撑，钢结构是采用Ｈ型钢作为支撑。

　２、型钢混凝土框架－支撑结构：　型钢混凝土组合结构是将型钢埋入混凝土中的一种独立的结构，也是钢与混凝土组合的一种新型式。

根据《型钢混凝土组合结构技术）定义为混凝土内配置轧制型钢或焊接型钢的规程》（ＪＧＪ１３８－２００１结构。

　３、钢管混凝土框架－支撑结构：　钢管混凝土框架－支撑结构既是在空钢管内灌注高强度的素混凝土而形成的复合受压构件，它利用钢管约束混凝土，使钢管内的混凝土三向受压，从而提高混凝土的抗压强度和延性，同时管内混凝土保证了钢管的局部稳定性。

　二、三种结构型式的优缺点：　１、钢框架－支撑结构：　优点：（１）以灵活、丰实。

大开间设计，户内空间可多方案分割，可满足用户的不同需求，提高面积使用率，户内有效使用面积提高约６％。

　（2）建筑总重轻，钢结构住宅体系自重轻，约为混凝土结构的一半，可以大大减少基础造价。

　（3）施工快。

工期比传统住宅体系至少缩短三分之一，　（４）钢结构的延性好、塑性变形能力强，具有优良的抗震抗风性能，大大提高了住宅的安全可靠性。

由于是柔性布局，地动粉碎力对于它影响较小。

可以建筑到500多米乃至更高的高度。

（５）环保效果好。

钢结构住宅施工时大大减少了砂、石、灰的用量，回收或降解的材料，在建筑物拆除时，所用的材料主要是绿色，１００％大部分材料可以再用或降解，不会造成垃圾。

　（６）符合住宅产业化和可持续发展的要求。

　弱点：畏惧腐化；修建费用高比钢筋混凝土住宅高20%左右，后期维护费用高；最怕高温；2、型钢混凝土框架－支撑结构：　优点：（1）　受力合理、材料利用充分：型钢混凝土中型钢不受含钢率的限制，此结构充分利用混凝土的抗压性能，钢材的抗拉压性能、钢筋混凝土与型钢形成整体共同受力，其承载力可高出同样横截面的钢筋混凝土的一倍以上。

关于高层建筑钢筋混凝土结构设计探讨

关于高层建筑钢筋混凝土结构设计探讨中图分类号：tu37 文献标识码：a 文章编号：摘要：钢筋混凝土结构在现代房屋建设中占有相当重要地位。

原因是基于钢筋混凝土结构有其自己的特点，所以在建筑结构、地下结构、桥梁、隧道、铁路等土木工程中得到广泛应用。

本文结合实例进行设计。

1工程简介某建筑工程为商场办公为一体的高层建筑，地下两层为停车库及设备房，局部为人防地下室，地上建筑由a、b、c 三栋多层塔楼及两层的商业裙楼组成，一、二层为商业用房，三层至顶层为办公用房。

其中c 塔楼为19 层，总多度58.6m，与一栋两层的裙楼相连；a、b 塔楼为18 层，两栋塔楼在地上两层处相连，总多度64.4m，a、b 塔楼与两层裙房间通过钢结构连廊相连，连廊与塔楼间设置伸缩缝。

由于建筑功能的要求，本工程a、b 塔楼采用框架- 剪力墙连体结构，底部局部大空间转换采用剪力墙结构，转换层在第3层顶面。

由于同时采用了两种复杂结构，且结构体形较复杂，故本工程按超限多层结构进行了送审。

该地区地震设防烈度为6度第一组，设计基本地震加速度值为0.05g，拟建场地为ⅳ类场地土。

结构抗震等级:剪力墙ⅲ级，框支柱ⅱ级，框架为ⅲ级。

基础采用桩基础。

2结构整体设计及计算结果2.1基础及地下室设计本工程采用桩基础，桩型采用抗拔性能较好的钻孔灌注桩，桩径根据上部荷载情况选用φ700 和φ800 两种，主楼部分采用φ800的桩，其它部分为φ700的。

桩基持力层为8～2层圆砾层，桩进入持力层2.5～6.4m，有效桩长为48.1～56m，单桩竖向承载力特征值结合设计试桩结果和地质报告情况分别确定为3500kn和4100kn。

两层地下室平面呈“厂”字形，局部为两层人防地下室，人防等级为6 级。

地下室东西向最长150m，南北向最长120m，中间不设伸缩缝，超过规范建议的结构伸缩缝最大间距，设计采用纵横向设置多道后浇带(后浇带间距40m左右)等措施减小温度变化和混凝土收缩对结构的影响。

钢框架结构型钢砼结构以及钢管砼结构优缺点介绍

钢框架一支撑结构由于较好地协调了框架和支撑的受力性能，具有良好的抗震性能和较大的抗侧刚度，因而在高层钢结构建筑中较为常用。

主要有中心支撑、偏心支撑及消能支撑等钢框架－支撑体系的构造形式。

　所谓钢结构就是支撑体，传统的方式由钢筋混凝土中的钢筋作为支撑，钢结构是采用Ｈ型钢作为支撑。

　２、型钢混凝土框架－支撑结构：　型钢混凝土组合结构是将型钢埋入混凝土中的一种独立的结构，也是钢与混凝土组合的一种新型式。

根据《型钢混凝土组合结构技术）定义为混凝土内配置轧制型钢或焊接型钢的规程》（ＪＧＪ１３８－２００１结构。

　二、三种结构型式的优缺点：　１、钢框架－支撑结构：　优点：（１）以灵活、丰实。

大开间设计，户内空间可多方案分割，可满足用户的不同需求，提高面积使用率，户内有效使用面积提高约６％。

　（2）建筑总重轻，钢结构住宅体系自重轻，约为混凝土结构的一半，可以大大减少基础造价。

　（3）施工快。

工期比传统住宅体系至少缩短三分之一，　（４）钢结构的延性好、塑性变形能力强，具有优良的抗震抗风性能，大大提高了住宅的安全可靠性。

由于是柔性布局，地动粉碎力对于它影响较小。

可以建筑到500多米乃至更高的高度。

（５）环保效果好。

　（６）符合住宅产业化和可持续发展的要求。

钢管混凝土柱和型钢柱在工业厂房中应用对比

相差不大。
以确保局部稳定性，但还常发生塑性弯曲后丧失局部稳定。由于对ａ方案，格构式Ｈ型钢柱容易将平面外和平面内的稳定钢管和混凝土的泊桑系数不同，随着荷载的增加，管由弹性钢应力调整到一致，能充分发挥柱子的强度。对ｂ方案，由于钢管工作状态进入塑性工作状态，其泊桑系数由０２３增大到０５后．８．
混凝土柱是各向同性，不存在强轴和弱轴之分，平面内和平面外就保持不变；而混凝土的泊桑系数大约由０２增大到０５以后仍．．的稳定应力相差很大，没有充分发挥材料的强度。继续增大。这时钢管始终对填入的混凝土产生紧箍力，这样钢管
就本例来说，虽然钢管混凝土柱的强度没有达到规范的限和混凝土都处在三向应力状态下工作，因而抗压强度和变形能力
Ｏ６．
Ｉ．１１
２９．
０１．
００．
ｌ３１６
注：方案为双肢格构式Ｈ型钢结构；ａｂ方案为双肢格构式钢管混凝土
灾温度的作用下，只需约１ｎ自身温度就可达到５０ｏ５ｍｉ，４Ｃ以上，此时屈服点抗压强度、弹性模量以及承载能力等都迅速下降；建筑用钢Ｑ３，３５一般在３０ｏ一０２５Ｑ４０Ｃ４０℃时，强度下降到４％～其０５％，０达到６０℃时强度几乎等于００。因此，案钢管混凝土柱ｂ方
表１钢结构与钢管混凝土计算结果
方案
边轴上柱
３８ｍ相差１％。因此，．ｍ，９ｂ方案钢管混凝土柱相比钢柱具有很

PKPM中型钢混凝土、钢管混凝土、叠合柱截面综述

PKPM中型钢混凝土、钢管混凝土、钢管混凝土叠合柱截面综述徐飞略中国建筑科学研究院PKPM工程部深圳分部2009年7月一、型钢混凝土截面型钢混凝土截面在高层建筑中的使用越来越多，型钢混凝土柱常见于框架-核心筒结构的外框架柱，用来增强结构的抗侧刚度。

型钢混凝土梁可被用作跨度较大的梁，如转换梁、连体结构中连接两侧主体结构的梁等。

桁架的腹杆及带有斜柱的结构中也常见型钢混凝土斜杆的使用。

一、截面类型PMCAD、STS中可定义的型钢混凝土柱、斜杆截面一、截面类型截面默认的混凝土强度等级与PMCAD 中“本层信息”中一致，钢号与“设计参数”中钢材型号一致，可通过“材料强度”对每个构件的强度进行修改。

PMCAD 、STS中可定义的型钢混凝土梁截面二、截面设计PMCAD、STS中定义的型钢混凝土截面都可使用TAT、SATWE或PMSAP进行计算。

以上所介绍的型钢混凝土截面的设计均按照《型钢混凝土组合结构技术规程》（JGJ 138-2001）执行。

按照《型钢规程》4.2.2条的规定，采用刚度叠加的方法计算组合截面的抗弯、抗剪和轴向刚度，代入到结构的内力及变形计算中。

二、截面设计型钢混凝土梁、柱、斜杆的抗震等级即是计算软件中定义的框架的抗震等级，可单独修改。

整体计算后，按照《型钢规程》，对梁、柱、斜杆进行强柱弱梁、强剪弱弯的内力放大，作为设计内力。

同时按《型钢规程》对构件进行剪压比、轴压比（对柱）、型钢与混凝土抗剪承载力比值等验算。

二、截面设计型钢混凝土梁、柱的受弯及受剪承载力按照《型钢规程》进行计算，各种截面都等效为配置单独工字钢的截面进行计算，计算中考虑了最小配筋率和配箍率的要求。

对内部为十字钢的截面，没有采用《型钢规程》附录A查表法，而是分别计算两个方向的配筋，在计算某一方向时，不考虑另一方向工字钢的作用。

斜杆的承载力计算同柱。

对一二级抗震等级带有型钢混凝土柱的框架节点，还进行节点受剪承载力计算。

二、截面设计根据截面计算配筋给出每个型钢混凝土柱及斜杆的抗剪承载力，为楼层受剪承载力的一部分。