维普资讯 http://www.cqvip.com ２００７年第２８卷第一６期 某高层框支剪力墙结构底部型钢 混凝土柱的设计和节点设计 刘天波 （深圳市建筑设计研究总院第三设计院，深圳５１８０３１） 摘 要： 通过对某高层框支剪力墙结构底部型钢混凝土柱的设计情况和节点设计特点的阐述，结合工程实践，提 出了设计中值得注意的关键问题以及技术措施。 关键词： 框支剪力墙结构； 型钢混凝土柱； 方钢管； 节点；设计 Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｔｙｐｅｄ Ｓｔｅｌｌ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｃｏｌｕｍｎ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｂｏｔｔｏｍ ｏｆ Ｈｉｇｈ Ｆｒａｍｅ Ｓｈｅａｒｉｎｇ Ｗａｌｌ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ Ｉｔ’Ｓ Ｎｏｄｅ ＬＩＵ ＴｉａＴ／一ｂｏ （Ｓｈｅｎｚｈｅｎ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ Ｄｅｓｉｇｎ Ａｎｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ＮＯ．３ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｓｈｅｎｚｈｅｎ ５１８０３１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｓ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｐａｔｔｅｒｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｎｏｄｅ ｄｅｓｉｇｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ｔｈｅ ｔａｌｌ ｆｒａｍｅ—ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｓｈｅａｒ ｗａｉｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｂａｓｅ ｓｔｅｅｌ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｃｏｌｕｍｎ．ａｎｄ ｐｒｏｐｏｓｅ ｔｈｅ ｋｅｙ ｑｕｅｓｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｍｅａｓ￣ｅ ｉｎ ｄｅｓｉｇｎ ｃｏｎ— ｃｅｒｎｈａ￣ｐｒｏｉｅｃｔ ｐｒａｃｔｉｃｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｆｒａｍｅ－ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｓｈｅａｒ ｗａｌｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｓｔｅｅｌ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｃｏｌｕｍｎ；ｓｉｄｅ ｓｔｅｅｌ ｐｉｐｅ；ｎｏｄｅ；ｄｅｓｉｇｎ １ 工程概况 转换层竖向构件如图１所示。 结构形式为部分框支剪力墙结构，属于《高层建 该楼包括两栋高层塔楼（Ａ、Ｂ栋塔楼），裙房２ 筑混凝土结构技术规程》（以下简称《高规》）第４．２．１ 层，地下２层。地下Ｉ、２层为设备用房，汽车车库。 条规定的Ａ级高度的高层建筑结构；主体结构在地 地上Ｉ～２层为商场。Ａ、Ｂ栋塔楼为３～３４层Ｌ形 下２层至地面２层为框架加筒体和部分落地剪力墙 平面的高层住宅，房屋高度９９．８５０ ｒｎ。Ａ、Ｂ栋高层 结构，在２层顶部转换，３层以上为剪力墙加简体和 为大底盘、双塔楼；７层以上采用抗震缝分开，建筑 部分落地剪力墙结构；根据《高规》第４．８．２条规定 抗震设防类别均为丙类，本建筑的结构安全等级为 该部分的结构剪力墙的抗震等级为２级，框支（框 二级，设计基准期为５０年。竖向构件混凝土标号分 架）的抗震等级为一级。在７层的④轴栅⑥轴间，结 别为：地下部分为Ｃ６０，１～２层为Ｃ５５，３～７层为 构采用了局部高位转换，以满足建筑立面造型的需 Ｃ５０．８～ｌ６层为ＣＡ５，１７～２４层为Ｃ４０，２５层以上 要。 为Ｃ３５。 ２．２高位转换 ２结构体系及主要特点 在７层中部做局部转换层，转换层竖向构件如 图２所示，标高在２４．０５０ ｍ处做局部转换层，超过 ２．１结构布置特点 ７度区转换层宜控制在５层以下的。根据《高 Ａ、Ｂ栋高层为满足上部住宅建筑的舒适性、规 规》第４．８．２条规定，局部高位转换相对应部位的框 则性要求（即住宅室内无柱角）及下部两层商场大空 支（框架）和落地剪力墙抗震等级提高一级，其中框 间的使用要求，采用两层大底盘双塔楼框支剪力墙 支（框架）为特一级，剪力墙为一级。 结构，采用梁式转换，转换层设置标高为１２．４５０ １１１， ７４ 维普资讯 http://www.cqvip.com ２００７年第２８卷第６期 图１ 图２ ２．３结构主要不利因素 框架的复杂节点构造；３）受剪承载力高，使框架柱 易于实现“强剪弱弯”、“强节点弱杆件”的抗震准则。 施工时应注意保证正确的施工顺序和浇捣质量，使 框支剪力墙结构在局部高位转换层以下，支撑 框架与部分落地剪力墙并存，而且中问柱子为美观 需要大小受。支撑框架是一个薄弱环节，在高 位转换时，由于在转换层附近的刚度、内力和传力途 管内混凝土和外围混凝土均衡受力，同时达到各自 的极限受压强度，充分发挥芯柱中钢管混凝土的高 承载力。 径发生突变，易形成薄弱层，对抗震不利。同时，支 撑框架柱要直接承担上部传来的重力荷载，直接承 担其上剪力墙由于倾覆力矩产生的轴力，要直接承 针对以上分析，本工程采取以下措施：在塔楼范 围内７层以下截面受限的框支部分采用承载力高、 担不可能依靠楼板全部间接传力给落地剪力墙而有 一延性好的方钢管型钢混凝土柱（上部型钢柱截面大 小为ｌ ２００ ｍｎ ×１ ２００ ｌｎｎ】，下部混凝土柱截面大小 为１ ６５０ ｍｍ×ｌ ６５０ ｍｎ１）。采用方钢管型钢柱作为 本工程解决高位转换和截面受限的一项重要措施。 部分直接传来的地震水平剪力。 由于型钢棍凝土柱采用方钢管芯柱，与一般型 钢混凝土柱相比具有以下优点：１）由于钢管对其内 部混凝土的强力约束，使整个芯柱具有钢管混凝土 承载力高、延性好的特点；２）避免通常钢管混凝土 ７５ 维普资讯 http://www.cqvip.com ２００７年第一２８卷 务瑚 ３型钢混凝土柱的设计 ９７）中将型钢含钢率定为２％～ｌ５％。一般说来， 较＿ｌ勾含埋的含钢率为５％～８％。另在建设都行业 ３．１型钢柱的计算 标准《型钢混凝上组合结构技术规程》（ＪＧＪ１３８— 首先，确定型钢的秽面形式，预定型钢柱的型潮 ２００１）中定为４％～ｌ０％。在本工程型钢混凝土柱 含钢率，输入到ＰＭＣＡＤ中，再用ＳＡ ｒｗＥ程序进行 的设计中，主要是需要满足轴压比的要求来定含钢 整体计算，并根据计算结粜调整含钢率。 率，本工程型刚柱的含钢率为４．８４％，轴压比为 ３．２型钢混凝±结构设＊前的准备工作 Ｏ．５４＜０．６０。 采用型钢馒凝土是解决局部高位转换和截商受 ２ 型钢的宽厚比：钢板的厚度不宜小于６ ｍｍ， 限的技术措施，也是本次没计的重受组成部分。在 当钢板厚眨大于３６ ｍ 时，钢材的厚度方向的断面 本次设计中，型钢柱采用的是焊接方铡管型钢。在 收缩率应符合现行国家标准《厚度方向性能钢板》 型钢混凝土结构设计中需要注意的几个问题如下： ＧＢ５３１３中的Ｚ１５级的规定。这是因为厚度较大的 １）型钢的含钢率：关于型钢混凝土构件的最小 钢板在轧制过程中存在各向异性，由于在焊缝附近 和最大含钢率，目前没有统一的认识，但当型钢含钢 常形成约束，焊接时容易引起层状撕裂，焊接质量不 率小于２％时，可以采用钢筋混凝土沟件，而没有必 易保证。本工程焊接型钢采用２０ ｎｌｍ厚，型钢的宽 要采用型钢混凝土构件。当型钢含钢率太大时，型 厚比满足规范要求。 钢与混凝土不能有效地共同工作，混凝土的作用不 ３）型钢的混凝士保护层厚度：根据规范规定，对 能完全发挥，且混凝土浇注施工有困难。因此，在冶 型钢柱，混凝土最小保护层厚度不宜小于１２０ ｎｕｌｌ， 金部行业标准《钢骨混凝土结构设计规程》（ＹＢ９０８２ 对型钢梁则不宜小于１００ ｌｌｌｍ。 ｔ时＾生 ￣￣．ｔＴｔＵｌｌｔ４ｉｌｌ－ｔ Ｉｔ－ｌ 喜啦ＬＩ ＊ １ ２ｏ０ Ａ——Ａ ８０Ｏｘ８００钢注拴钉节点钢柱内隔榭对图 辊脚＝１６ ｍｍ — — 型钢柱柱脚张详图 二 基钢扭（ＺＺ２０（２１）立露详羁（—） 图３ ７６ 维普资讯 http://www.cqvip.com
‘国外建材科技 ２００７年第２８卷第６期 ｛ Ｉ一；ｊ １｛ ，： ，一 “ 蜀部ｂ层若纷 置 ＿＿ｌ面囱 图４ ４）要重视型钢混凝土柱与钢筋混凝土梁在构造 详细节点如图３，图４所示。 连接上的配合协调问题。 。在本工程的型钢混凝土柱设汁中，型钢混凝土 ～囊鬟一一一 ＝Ｉ＿ｔ日＝！＿ 一 柱从７．０００～２４，０５０，方钢管往下伸一层（过渡层）， 量 韭 在１１．４５０～２４．０５０中问无任何侧向支撑。型钢混 图５ 型钢梁与型钢混凝土柱的连接构造 凝土柱柱脚设置在７．０００ ｍ处，型钢上焊接短工字 ｉ ｊ一 钢与梁钢筋焊接，如图３所示。其中钢柱内隔板厚 。１ ～一 度ｈ＝１６ ｍｍ，全柱范围＠３ ０００ ｍｍ设置，梁柱节 图６ 钢梁与型钢混凝土柱的连接构造 点处钢牛腿上下侧翼缘处各设置一块（板厚取／ｚ＝ ３０ ｍｍ），梁中位置设置一块，共计５块。局部７层 ，：螺 ＬＬ ．．． 二 ；ｌ 南鲁 结构布置平面图和框支梁钢筋连接示意如图４所 示。 图７ 钢筋混凝土梁与型钢混凝土柱的连接构造 ４ 节点设计 型钢规范规定，节点区型钢部分的连接构造应 与钢结构的节点连接相一致，在柱型钢的钢牛腿翼 在型钢混凝土结构中，梁、柱节点包括以下几种 缘水平位置处应设置加劲肋，其构造应便于混凝土 形式： 浇灌，并保证混凝土密实。一般的做法是柱中型钢 １）型钢混凝土梁 型钢混凝土柱的连接（柱内型 和主筋的布置应为梁中部分主筋贯穿留出通道，梁 钢为方钢管），图５为其通常节点做法之一； 中主筋不应穿过型钢中心部分，以便在方型钢中间 ２）钢梁一型钢混凝土柱的连接（柱内型钢为方钢 浇筑密实混凝土，在本工程型钢设计中，采用的方法 管），图６为其通常节点做法之一； 是：在钢筋混凝土梁与型钢柱连接的梁端，设置一段 ３）钢筋混凝土梁一型钢混凝土柱的连接（柱内 工字型钢梁（牛腿），钢梁的高度由钢筋混凝土梁高 型钢为方钢管），图７为其通常节点做法之一。 决定，对于一般梁为钢筋混凝土梁高的０．７倍以上， 在该工程设计中我们遇到的是第３种情况，但 对于框支梁则可以分为上部和下部，中问可不设置， 是节点做法不同，前面已经详细阐述和图示做法，其 但是总高度应超过０．４倍的梁高。如图４所示。钢 ７７ 维普资讯 http://www.cqvip.com ２００７年筋混凝土梁内钢筋的一部分与钢牛腿焊接，钉ｘｊ牛腿 第２８卷第６期 结构没 要求，Ｙ－．ｒｌ ￣建筑造型需要，为在高层建筑设 计中解决此类问题提供了可靠途经。是一种值得推 广的良好的结构体系。 参考文献 ｌ Ｊ（３１３－－２００２，中华人民共和国行业标准．高层建筑混 凝上结构技术规程［Ｓ］． ２］』 １３８…２００１ 中华人民共和国行业标准．型钢混凝土 组合结构技术规程［Ｓ］． 的长度应满足梁内钢筋内力传递要求。由于框文粱 的钢筋较多，贯穿钢筋很不方便，本工程在工字 钳可 梁翼缘处设置受力隔板，主筋不需贯穿型钢 钢牛 腿的长度应均取满足梁内主筋焊接长度要求、在钢 牛腿的上、下翼缘上设置栓钉，栓钉的直径为１９，间 距２００ ｍｍ，从框架梁梁端至钢梁（半腿、端部以外２ 倍梁高范围内为框架梁端箍筋加密区。 本工程结构下部为钢筋混凝土柱．上部采用型 ［３ｊ ＹＢ９０８２－一９７，中华人民共和国行业标准．钢骨混凝土 钢混凝土柱，其间需要设置过渡层，型钢需伸至下一 结构设计规程 ， 层，栓钉沿钢柱周边均设，栓钉的直径为１９，问距 １５０ ｍｍ。长８Ｏ。 收稿日期：２００７—１０—２３． ５ 结 语 作者简介：刘天波（ｉ９７７一），硕士，结构工程师 Ｅ—ｍａｉｌ：ｇ州ｃｋｊ＠２６３．ｎｅｔ 由此可以看出，采用型钢混凝土结构既训‘满足 加纳木材产品出口收入增长 据加纳媒体报道，今年前三季度，加纳共出口木材产品约４０万１３１ ，出口收入达１．３４亿欧 元。均比去年同期有所增长。 欧洲依然是加纳木材出口的主要市场，特别是意大利、法国、德国和英国是其主要出口目 的地国，仅对意大利出口总值就达约２ Ｊ４６万欧元。在西非经济共同体国家，尼日利亚是进口 加纳木材的主要国家，前三季度，它从加纳进Ｅｌ的板材总值为１ ７３３万欧元。中国也逐渐成为 加纳木材在亚洲的主要出口国。 （商参） ７８
