钢管混凝土叠合柱结构施工技术

钢管混凝土叠合柱由截面中部钢管混凝土和钢管外侧钢筋混凝土叠合而成,东海商务中心（一期）工程两栋超高层办公楼为叠合柱结构体系,采用钢管贯通、翅片连接、钢管钢筋3种连接方式及RC环梁节点,技术先进,旆工快捷,取得了较好社会和经济效益。     

上海某写字楼超限高层结构设计

本工程主体结构高148.75 m,所选取的结构系统为钢筋混凝土框架(钢管混凝土叠合柱)与钢筋混凝土核心筒结构,属于B级高度建筑。结构设计时从概念设计出发,介绍了地基基础的设计、结构选型及分析、结构整体设计指标等内容,并对计算结果进行分析,对结构进行了静力弹塑性分析。此外,还阐述了钢管混凝土叠合柱及节点的设计理念。分析结果表明,工程各项计算指标均符合规范要求。     

某高层复杂结构常规单元模型与多尺度模型弹塑性时程对比分析

某钢管混凝土叠合柱-钢筋混凝土核心筒结构位于7度抗震设防区域,钢管混凝土叠合柱与钢筋混凝土框架梁采用环梁节点连接,地上结构43层,高度为198.9 m。为研究该超限复杂结构的抗震性能,并探究多尺模型的建模方法,首先采用数值模拟软件ABAQUS建立结构常规单元模型,之后针对钢管混凝土叠合柱环梁节点建立精细单元模型,将其植入到整体结构模型中完成多尺度模型建模。对两种模型进行7度罕遇地震作用下弹塑性时程分析,结果表明采用多尺度模型可同时获得整体结构在动力作用下的响应以及环梁节点在地震下的细观损伤,证明了多尺度模型建模方法的正确性,也为实际工程应用多尺度模拟技术提供了借鉴。     

钢管混凝土叠合柱轴压性能研究

为研究钢管混凝土叠合柱轴压性能,基于合理的钢材和混凝土本构关系模型,采用纤维模型法和有限元法分析方法计算叠合柱轴压荷载-变形关系曲线。将理论计算结果与试验结果进行对比,验证了理论分析模型的正确性。在此基础上,对叠合柱的破坏模态、轴向荷载分配以及组成钢管混凝土叠合柱的外围钢筋混凝土、钢管和钢管内部混凝土之间相互作用等进行分析,提出了叠合柱的轴压承载力简化计算式,简化计算结果与试验结果吻合较好。为保证外围钢筋混凝土和内部钢管混凝土较好地协同工作,建议外围钢筋混凝土中箍筋的约束指标与内部钢管混凝土的约束效应系数比值不应小于0.188。     

泰州华润中心超高层结构设计

泰州华润中心由两栋建筑高度近200m的超高层塔楼和大型商业裙楼组成。超高层塔楼采用钢筋混凝土框架-核心筒结构体系。底部框架柱采用新型钢管混凝土叠合柱,对叠合柱内埋钢管外围的箍筋进行了优化以提高其承载力和延性。核心筒南侧剪力墙在高区收进,转化为5根框架柱,并对相应位置的剪力墙进行了抗震加强。在初步设计阶段的前期对结构进行了罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,从而找到结构薄弱部位并予以优化。系统介绍了该工程地基基础设计、结构体系特点、抗震性能化设计原则和方法以及新型叠合柱的分析和设计。     

高层建筑结构设计研究

文章结合实际工程,对高层建筑钢管混凝土叠合柱框架-剪力墙体系框架柱设计2种方案进行深入的比较分析研究。第1种方案采用钢管混凝土叠合柱,框架柱截面积缩小了50%,增加了使用面积,混凝土节约10%左右且施工简单,结构整体刚度满足设计要求;第2种方案采用钢筋混凝土柱,柱截面较大,影响了建筑使用面积且用钢量较多,但对结构整体刚度贡献有所提高。通过研究,采用第1种方案,使工程经济造价合理且结构抗震性能达到较高水平。     

基于试验数据的内置圆钢管混凝土方形叠合短柱轴压强度计算方法比较

搜集了国内学者所做的71根钢管混凝土叠合柱轴压短柱的试验数据,建立了钢管混凝土叠合柱轴压试件的数据库,并进行了相关参数的统计分析。介绍了5种叠合柱轴压强度计算方法,并将试验结果与计算式预测结果进行比较,分析了各计算式对于叠合柱轴压强度计算时的适用性。结果表明:CECS 188∶20××《钢管混凝土叠合柱结构技术规程》(送审稿)计算式和《钢管混凝土叠合柱轴压性能研究》一文中计算式的预测结果与试验结果较为接近。最后,基于现有试验数据,分析了叠合柱中外围钢筋混凝土中箍筋的配箍特征值与内部钢管混凝土的约束效应系数比值对轴压强度的影响规律。     

通州核心区Ⅱ-05地块超高层结构设计

本工程地下5层,地上42层,为超高层建筑。上部结构采用钢管混凝土框架-钢筋混凝土核心筒结构体系,外围钢柱通高采用矩形钢管混凝土柱,外框与内筒之间采用钢梁。论文主要介绍了本项目的结构选型、多遇地震反应谱分析、多遇地震时程分析、设防地震作用下的计算分析以及罕遇地震作用下弹塑性动力分析,通过以上计算分析表明,本工程结构体系合理,具备良好的抗震性能。     

后置钢管式钢筋混凝土柱轴压力分配系数分析

后置钢管式钢筋混凝土柱是一种新型的加固方法,在外包钢方法、套管约束混凝土方法以及钢管混凝土叠合柱的基础上提出的,采用类似钢管混凝土的工作机理,凿出原钢管混凝土柱外层,露出内部钢筋笼,在四周包合钢板后进行焊接形成后置钢管,空腔内再通过灌浆形成新型组合结构。文章基于现场监测、有限元分析和理论计算对后置钢管式钢筋混凝土柱的轴压力分配系数进行分析。     

叠合柱在某超高层办公楼的应用探析

钢管混凝土叠合柱由于具有承载力高、延性好、防火性好和施工较方便等优点,被广泛应用于在高层建筑结构中。为此,分析钢管混凝土叠合柱在某主体高度约200 m超高层办公楼中的应用情况,并采用YJK和Midas Building对该钢管混凝土叠合柱的结构体系进行整体验算,同时采用有限元分析软件,对叠合柱的节点进行补充分析。结果表明,结构体系合理、刚度和质量分布均匀,钢管混凝土叠合柱能较好地应用于超高层建筑中。     

预应力钢带约束钢管混凝土叠合柱抗震性能试验研究

预应力钢带约束钢管混凝土叠合柱是充分利用钢管混凝土叠合柱和预应力钢带约束柱的优点所开发出来的具有良好抗震性能的新型组合柱,为探究钢管约束内部混凝土和预应力钢带约束外部混凝土对柱抗震性能的改善规律,开展4个预应力钢带约束钢管混凝土叠合柱试件和2个未采用预应力钢带约束的普通钢管混凝土叠合柱试件的拟静力试验,研究预应力钢带约束钢管混凝土叠合柱在低周反复荷载作用下的破坏机理、破坏形态、滞回性能、位移延性、骨架曲线、耗能性能、刚度退化以及钢带应变变化等受力性能,分析了钢带间距、箍筋布置对预应力钢带约束钢管混凝土叠合柱抗震性能的影响规律。研究结果表明:预应力钢带约束钢管混凝土叠合柱具有良好的延性、变形能力和耗能性能,相对普通钢筋混凝土柱和普通钢管混凝土叠合柱具有更加良好的抗震性能。     

钢管混凝土叠合柱在深圳某工程中的应用

钢管混凝土叠合柱是在钢管混凝土柱的截面中部设置钢管混凝土的一种叠合构件,已形成我国自主开拓的一种结构体系。本文介绍了圆形截面叠合柱在住宅公寓及办公楼中的应用,主要包括了叠合轴压比的计算、叠合柱与混凝土梁相接时的节点处理、叠合柱与钢梁相接时的节点处理等。     

钢管混凝土叠合柱节点环梁受弯承载力计算方法

钢管混凝土叠合柱环梁节点是一种连接叠合柱与钢筋混凝土梁的连接节点,其环梁受弯承载力计算方法有待研究。考虑管外混凝土的轴压作用,采取极限平衡法对环梁破坏隔离体受力分析,对现有钢管混凝土柱节点环梁受弯承载力计算方法进行了修正,使其更加适用于钢管混凝土叠合柱节点环梁,计算结果与静力试验结果对比显示,后者高约28%。根据试验结果研究对公式进行修正,采用ABAQUS有限元静力模型对不同轴压比下环梁的受弯承载力公式进行了验证,对比显示有限元分析结果略高于修正后的计算值,二者吻合较好。结果表明,考虑轴压力修正后的公式可以用于钢管混凝土叠合柱节点环梁受弯承载力的计算,公式计算结果偏于保守。     

钢管混凝土叠合柱耐火性能的爆裂影响分析

采用试验验证的有限元模型对火灾下未发生和发生混凝土爆裂的钢管混凝土叠合柱的耐火性能进行分析,包括温度场、轴向变形-时间曲线、截面内力和破坏模式等。研究结果表明:火灾下发生混凝土爆裂的叠合柱,截面内混凝土的温度更高,爆裂深度越大,截面内温度越高;混凝土的爆裂面积比、爆裂深度和爆裂位置均对叠合柱耐火性能有影响;混凝土爆裂后,钢管内的核心混凝土和钢管承担的荷载明显增大,钢管外的钢筋混凝土结构承载的荷载明显下降;达到耐火极限时,发生混凝土爆裂的叠合柱的破坏模式可能发生变化。     

后置钢管式钢筋混凝土柱轴压性能的监测与分析

后置钢管式钢筋混凝土柱是一种新型的加固方法,是在外包钢方法、套管约束混凝土方法以及钢管混凝土叠合柱的基础上提出的。采用后置钢管式钢筋混凝土柱对既有钢筋混凝土柱进行加固,是在原有钢筋混凝土柱四周凿出一部分混凝土形成空腔,外包钢板,二者之间的空腔灌浆形成钢管混凝土组合结构,且不改变原有柱的尺寸。在加固施工现场对后置式钢管混凝土加固的柱子进行现场跟踪监测,监测钢管、纵向受力筋和灌浆料的应力变化,研究应力传递规律及轴力分配情况。并用ABAQUS有限元分析软件建模分析对比监测结果。     

钢管混凝土叠合柱在深圳卓越·皇岗世纪中心项目中的应用

钢管混凝土叠合柱是由钢管混凝土及钢管外的钢筋混凝土叠合而成,既具有钢管混凝土的优点,钢管外的混凝土还具有良好的耐火性,且便于装修,故适用于非抗震和抗震地区的建筑结构,尤其是抗震设防地区的高层结构,文中以深圳卓越·皇岗世纪中心项目为例介绍该构件的设计计算及梁柱节点的处理方法,供设计参考。     

乌鲁木齐地窝堡国际机场换乘中心隔震设计北大核心CSCD

乌鲁木齐地窝堡国际机场新建航站区工程换乘中心主体结构采用钢筋混凝土框架结构体系,设置少量剪力墙用于调整结构扭转刚度,屋盖为大跨度单层菱形交叉网格结构体系,由钢管混凝土柱和钢管摇摆柱支撑。设计采用了基础隔震技术和黏滞阻尼减震技术。结构计算分析结果表明:设防地震下减震系数小于0.4,隔震层以上结构的水平地震作用及相关抗震措施可以按降低设防烈度1度设计;隔震设计显著延长了换乘中心结构的自振周期,降低了超长结构的温度效应,减小了结构的扭转效应。     

乌鲁木齐地窝堡国际机场换乘中心隔震设计

乌鲁木齐地窝堡国际机场新建航站区工程换乘中心主体结构采用钢筋混凝土框架结构体系,设置少量剪力墙用于调整结构扭转刚度,屋盖为大跨度单层菱形交叉网格结构体系,由钢管混凝土柱和钢管摇摆柱支撑。设计采用了基础隔震技术和黏滞阻尼减震技术。结构计算分析结果表明:设防地震下减震系数小于0.4,隔震层以上结构的水平地震作用及相关抗震措施可以按降低设防烈度1度设计;隔震设计显著延长了换乘中心结构的自振周期,降低了超长结构的温度效应,减小了结构的扭转效应。     

钢管混凝土叠合柱偏心受压性能试验研究

对长细比为4.67的13个钢管混凝土叠合柱试件进行偏心受压试验,测试柱承载至破坏全过程中核心钢管、管内混凝土、管外混凝土以及管外纵筋的应力、应变分布规律,研究试件的承载机理和破坏特征,同时结合截面非线性数值分析,研究柱正截面承载力随偏心距、钢管位置系数、纵筋配筋率等参数变化的规律。结果表明：偏心受压钢管混凝土叠合短柱正截面的受力过程与钢筋混凝土短柱基本相似,破坏类型分为大偏心受压破坏,小偏心受压破坏和界限破坏3种,以受拉钢筋屈服,同时受压边缘混凝土达到极限压应变为界限破坏准则,其N-M相关曲线为二次抛物线;叠合柱横截面应变符合平截面分布,不论偏心距大小,受压钢筋屈服总是先于受压区混凝土压碎;叠合柱承载力随钢管位置系数的增大而增加,但增幅不大,故在保证叠合柱含钢率不变条件下,可以梁柱节点施工便利为主选择钢管直径;对于钢管混凝土叠合柱可参照钢筋混凝土结构采用截面极限平衡理论推导叠合柱的偏压承载力计算公式。     

圆钢管高强混凝土叠合短柱轴压力学性能研究

为研究圆钢管高强混凝土叠合短柱轴压力学性能,对该类构件进行了试验与有限元研究。通过试验获得了其破坏全过程及荷载-应变曲线;基于有限元模型,重点分析了轴压全过程下钢管混凝土部件和钢筋混凝土部件的承载力分配,以及钢管与混凝土之间的接触作用。结果表明:试件破坏形态表现为混凝土保护层压溃剥落与钢筋屈服;钢管混凝土部件在轴压过程中承载力未下降;当试件荷载达到N_u时,钢管混凝土部件达到其承载力的84%。基于试验和有限元结果与相关设计规范计算结果的对比,对圆钢管高强混凝土叠合短柱的轴压承载力计算方法提出了建议。