鋼管混凝土柱超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計剖析

1、鋼管混凝土柱超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計剖析 鋼管混凝土柱超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計剖析 1.工程概況 2.整體結(jié)構(gòu)布置，計算模型和基礎(chǔ)設(shè)計 3.混凝土、鋼材的材料選擇 4.結(jié)構(gòu)計算 5.鋼管柱的截面設(shè)計 6.梁的設(shè)計 7.各種部位梁柱節(jié)點的設(shè)計 8.核心筒的設(shè)計，材料，截面，配筋，型鋼，與鋼梁的 連接 9.如何實現(xiàn)由計算書到施工圖的設(shè)計，手工計算所依據(jù) 的規(guī)范，需要查閱的圖集 10.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計總說明 鋼管混凝土柱超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計剖析 鋼管混凝土柱超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計剖析 世茂福建福州茶亭街工程項目（以下簡稱 本項目）位于福建省福州市中心，是福州 經(jīng)濟和歷史文化中軸線八一七路的中心路 段。 本項目由酒店、辦公、公寓式辦公、商業(yè)

2、 等四大功能部分構(gòu)成。由北向南將建設(shè)主 體塔樓和附屬裙房，之間以連廊聯(lián)為整體。 鋼管混凝土柱超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計剖析 各建筑物基本情況如下（由北向南）： 主體塔樓：建筑高度262.65米，地面建筑 面積約106992平方米。 附屬裙房：建筑高度40.15米，地面建筑面 積約17008平方米。 此外，主體塔樓和附屬裙房以三層地下室 整體相連，主要功能為后勤服務(wù)用房，機 動車和非機動車庫及設(shè)備機房，建筑面積 約為35458平方米。 本地塊總建筑面積約為159473平方米。 鋼管混凝土柱超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計剖析 1.工程概況 2.整體結(jié)構(gòu)布置，計算模型，基礎(chǔ)設(shè)計 3.混凝土、鋼材的材料選擇 4.結(jié)構(gòu)計算 5.鋼

3、管柱的截面設(shè)計 6.梁的設(shè)計 7.各種部位梁柱節(jié)點的設(shè)計 8.核心筒的設(shè)計，材料，截面，配筋，型鋼，與鋼梁的 連接 9.如何實現(xiàn)由計算書到施工圖的設(shè)計，手工計算所依據(jù) 的規(guī)范，需要查閱的圖集 10.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計總說明 鋼管混凝土柱超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計剖析 鋼管混凝土柱超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計剖析 主樓的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系用以抵抗地震和風(fēng)力荷載。主要抗側(cè)力系統(tǒng)由 內(nèi)部的鋼筋混凝土核心筒和外圍鋼管混凝土柱與鋼梁組成的框架組成。 核心筒系統(tǒng)位于主樓的中心，包括電梯、電梯廳、疏散樓梯的墻體， 厚度在400mm至1150mm范圍內(nèi)。鋼筋混凝土的連梁將連接相鄰 的剪力墻。核心筒的外墻是閉合式的，從而提供建筑大部分的扭轉(zhuǎn)剛 度。

4、 外圍由鋼管混凝土柱組成，并通過在20、33和50層的6.30米高設(shè)備 層布置的外伸鋼桁架與巨型核心筒連接在一起。外圍鋼管柱在上述三 層各有一道鋼的邊桁架在外圍連接，從而使柱子更加均勻地受力。 隨著建筑高度的變化，鋼管混凝土柱的直徑大約在900mm至 1350mm范圍內(nèi)。 主樓的第二道抗側(cè)力體系是位于建筑外圍的鋼框架。建筑從上到下， 外圍鋼梁在每層與外圍鋼管混凝土柱剛性連接形成第二道抗側(cè)力體系。 這個系統(tǒng)為建筑總體提供了附加的扭轉(zhuǎn)剛度，增強了結(jié)構(gòu)的整體性， 提高了結(jié)構(gòu)的冗余度。 鋼管混凝土柱超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計剖析 鋼管混凝土柱超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計剖析 鋼管混凝土柱超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計剖析 鋼管混凝土柱超高層結(jié)

5、構(gòu)設(shè)計剖析 結(jié)構(gòu)平面圖紙見pdf文件 鋼管混凝土柱超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計剖析 選用國際通用的三維有限元結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件 ETABS和國內(nèi)主流結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件SATWE進 行分析與設(shè)計 梁柱采用桿單元模擬，剪力墻采用殼單元 模擬，樓板采用膜單元模擬 根據(jù)高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程 (JGJ3-2002)5.3.7條規(guī)定，嵌固層選在地 面層。 鋼管混凝土柱超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計剖析 主樓的基礎(chǔ)體系是 3.6 米厚的現(xiàn)澆鋼 筋混凝土筏板，由位于中等風(fēng)化花崗 巖或微分化花崗巖,直徑1.5 m的沖鉆 孔灌注樁支承。 樁的有效長度約50m,樁尖入中等風(fēng)化 花崗巖或微分化花崗巖0.5m,單樁豎 向承載力特征值為18800KN/根.

6、樁身 混凝土設(shè)計強度為C40. 鋼管混凝土柱超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計剖析 裙樓及地下室基礎(chǔ)采用厚度為 1米的現(xiàn)澆鋼筋混凝土筏板, 筏板由位于碎卵石層, 直徑為0.9m，的沖鉆孔灌注樁支 承。 樁的有效長度約37m, 樁尖入碎卵石層1.35m, 單樁豎向 抗壓承載力特征值為4800KN/根， 單樁豎向抗拔承載力 特征值為2250KN/根. 樁身混凝土設(shè)計強度為C30.裙房 部分在樁頂設(shè)置厚度為1300mm的承臺,純地下室部分的 沖鉆孔灌注樁作為抗拔樁。 基礎(chǔ)設(shè)計施工圖見pdf圖紙。 鋼管混凝土柱超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計剖析 1.工程概況 2.整體結(jié)構(gòu)布置，計算模型和基礎(chǔ)設(shè)計 3.混凝土、鋼材的材料選擇 4.結(jié)構(gòu)計算

7、 5.鋼管柱的截面設(shè)計 6.梁的設(shè)計 7.各種部位梁柱節(jié)點的設(shè)計 8.核心筒的設(shè)計，材料，截面，配筋，型鋼，與鋼梁的 連接 9.如何實現(xiàn)由計算書到施工圖的設(shè)計，手工計算所依據(jù) 的規(guī)范，需要查閱的圖集 10.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計總說明 鋼管混凝土柱超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計剖析 對于柱、剪力墻等豎向結(jié)構(gòu)構(gòu)件，由于結(jié) 構(gòu)高度很大，軸向壓力也很大，需要選擇 強度等級較高的混凝土，同時考慮到施工 可靠性，柱和剪力墻選擇了C60混凝土。 對于梁、板等水平結(jié)構(gòu)構(gòu)件，一般選擇 C40或者C30的混凝土。 鋼管混凝土柱超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計剖析 結(jié)構(gòu)構(gòu)件 GB 50010-2002 基礎(chǔ)和地下墻 C40 剪力墻 C60 C50 柱 C60

8、 C50 板、梁C40 C30 其他，混凝土填料/墊塊/欄板 C30 混凝土墊層 C15 鋼管混凝土柱超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計剖析 福州世茂國際中心樓面鋼梁采用Q345B鋼材，鋼 管混凝土柱的鋼管，加強層伸臂與帶狀桁架均采 用Q345 GJ鋼。當(dāng)鋼板厚大于等于40mm且承受 沿板厚方向的拉力時，受拉試件板厚方向截面收 縮率，不應(yīng)小于國家標(biāo)準厚度方向性能鋼板 （GB50313）中關(guān)于Z15級規(guī)定的容許值。 采用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50017-2003,表 3.4.1所列的，隨厚度而改變的鋼材設(shè)計強度。 鋼材的自重為7850 kg/m3, 楊氏彈性模量為 206,000 MPa，熱膨脹系數(shù)為1.20 x10-

9、5 / oC。 鋼管混凝土柱超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計剖析 1.工程概況 2.整體結(jié)構(gòu)布置，計算模型和基礎(chǔ)設(shè)計 3.混凝土、鋼材的材料選擇 4.結(jié)構(gòu)計算 5.鋼管柱的截面設(shè)計 6.梁的設(shè)計 7.各種部位梁柱節(jié)點的設(shè)計 8.核心筒的設(shè)計，材料，截面，配筋，型鋼，與鋼梁的 連接 9.如何實現(xiàn)由計算書到施工圖的設(shè)計，手工計算所依據(jù) 的規(guī)范，需要查閱的圖集 10.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計總說明 鋼管混凝土柱超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計剖析 常用結(jié)構(gòu)分析軟件：SATWE和ETABS。普 通結(jié)構(gòu)用SATWE即可，前后處理功能很好； 復(fù)雜結(jié)構(gòu)要用ETABS，SAP等，計算準確。 選取合理的單元模型：整體分析時梁柱選 用桿單元，剪力墻采用殼單元，樓

10、板采用 膜單元。 根據(jù)結(jié)構(gòu)情況合理建模：適當(dāng)處理墻開洞， 適當(dāng)處理次要構(gòu)件，抓住結(jié)構(gòu)的力學(xué)實質(zhì)。 鋼管混凝土柱超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計剖析 連梁剛度折減：一般可以取0.7，不宜小于0.5。 現(xiàn)澆樓板的面外剛度：高層建筑一般采用現(xiàn)澆樓 面，樓板作為梁的有效翼緣形成T形截面梁，提高 了樓面梁的剛度，也提高了結(jié)構(gòu)整體的側(cè)向剛度。 通過對梁的剛度乘以放大系數(shù)來考慮，一般為 1.32.0. 框架梁彎矩調(diào)幅：0.80.9。 樓面梁的扭矩：0.40.7。 周期折減：框架-剪力墻結(jié)構(gòu)：0.70.8. 施工順序加載 鋼管混凝土柱超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計剖析 一般采用反應(yīng)譜分析，振型參與質(zhì)量系數(shù) 要大于90%，很多實際項目都是達到9

11、5% 以上。 對于高度較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)要補充彈 性時程分析。 對于高度很大，結(jié)構(gòu)很復(fù)雜或者很重要的 結(jié)構(gòu)，補充進行彈塑性分析。 鋼管混凝土柱超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計剖析 1.工程概況 2.整體結(jié)構(gòu)布置，計算模型和基礎(chǔ)設(shè)計 3.混凝土、鋼材的材料選擇 4.結(jié)構(gòu)計算 5.鋼管混凝土柱的截面設(shè)計 6.梁的設(shè)計 7.各種部位梁柱節(jié)點的設(shè)計 8.核心筒的設(shè)計，材料，截面，配筋，型鋼，與鋼梁的 連接 9.如何實現(xiàn)由計算書到施工圖的設(shè)計，手工計算所依據(jù) 的規(guī)范，需要查閱的圖集 10.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計總說明 鋼管混凝土柱超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計剖析 鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程 （CECS 28:90） 現(xiàn)代鋼管混凝土結(jié)構(gòu)（修訂版

12、） （2007年版） 鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（DBJ13- 51-2003) 鋼管混凝土柱超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計剖析 型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程 (JGJ138-2001) 鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程(YB 9082- 97) 鋼管混凝土柱超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計剖析 SATWE軟件會將分析和設(shè)計全部完成。 在跨層處注意柱計算長度系數(shù)的數(shù)值。 可以把內(nèi)力組合結(jié)果讀出，并根據(jù)前面所 說的規(guī)程進行手工復(fù)核。 還可以根據(jù)規(guī)程編制出N-M相關(guān)曲線，把 把內(nèi)力組合結(jié)果畫到相關(guān)曲線上。 鋼管混凝土柱超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計剖析 ETABS軟件分析結(jié)果準確，但是不能按照 規(guī)程來設(shè)計。 可以把內(nèi)力組合結(jié)果讀出，并根據(jù)前面所 說的規(guī)程進行手工

13、復(fù)核。 還可以根據(jù)規(guī)程編制出N-M相關(guān)曲線，把 把內(nèi)力組合結(jié)果畫到相關(guān)曲線上。 鋼管混凝土柱超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計剖析 1.工程概況 2.整體結(jié)構(gòu)布置，計算模型和基礎(chǔ)設(shè)計 3.混凝土、鋼材的材料選擇 4.結(jié)構(gòu)計算 5.鋼管混凝土柱的截面設(shè)計 6.梁的設(shè)計 7.各種部位梁柱節(jié)點的設(shè)計 8.核心筒的設(shè)計，材料，截面，配筋，型鋼，與鋼梁的 連接 9.如何實現(xiàn)由計算書到施工圖的設(shè)計，手工計算所依據(jù) 的規(guī)范，需要查閱的圖集 10.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計總說明 鋼管混凝土柱超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計剖析 鋼梁：SATWE和ETABS都會完成分析和設(shè) 計。 對于上翼緣有鋪板的鋼梁，無支撐長度比 要改小，不需要考慮鋼梁的穩(wěn)定應(yīng)力，只 要強度

14、應(yīng)力滿足強度設(shè)計值要求。 鋼梁有抗彎應(yīng)力比和抗剪應(yīng)力比。 鋼管混凝土柱超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計剖析 ETABS能夠完成組合梁的設(shè)計。 也可以根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 （GB50017-2003）進行手工計算。 還可以編制EXCEL表進行組合梁的設(shè)計。 鋼管混凝土柱超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計剖析 SATWE和ETABS都會完成鋼筋混凝土梁的 分析和設(shè)計。 鋼筋混凝土連梁的設(shè)計：對于跨高比小于2 的連梁宜配置交叉暗撐，增強其抗剪能力， 達到強剪弱彎的效果。 鋼管混凝土柱超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計剖析 1.工程概況 2.整體結(jié)構(gòu)布置，計算模型和基礎(chǔ)設(shè)計 3.混凝土、鋼材的材料選擇 4.結(jié)構(gòu)計算 5.鋼管混凝土柱的截面設(shè)計 6.梁的設(shè)計 7

15、.各種部位梁柱節(jié)點的設(shè)計 8.核心筒的設(shè)計，材料，截面，配筋，型鋼，與鋼梁的 連接 9.如何實現(xiàn)由計算書到施工圖的設(shè)計，手工計算所依據(jù) 的規(guī)范，需要查閱的圖集 10.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計總說明 鋼管混凝土柱超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計剖析 按照“強節(jié)點，弱桿件”的要求進行設(shè)計。 在計算和構(gòu)造兩方面滿足要求。 高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程 （JGJ99-98）第8章做了規(guī)定。 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊（第三版）（2004年 版）有計算范例。 鋼管混凝土柱超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計剖析 福州世茂鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點圖紙講解。 鋼管混凝土柱超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計剖析 1.工程概況 2.整體結(jié)構(gòu)布置，計算模型和基礎(chǔ)設(shè)計 3.混凝土、鋼材的材料選擇 4.結(jié)構(gòu)計算 5.

16、鋼管混凝土柱的截面設(shè)計 6.梁的設(shè)計 7.各種部位梁柱節(jié)點的設(shè)計 8.核心筒的設(shè)計，材料，截面，配筋，型鋼，與鋼梁的 連接 9.如何實現(xiàn)由計算書到施工圖的設(shè)計，手工計算所依據(jù) 的規(guī)范，需要查閱的圖集 10.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計總說明 鋼管混凝土柱超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計剖析 SATWE能夠完成分析和設(shè)計。 ETABS能夠完成分析，得到內(nèi)力組合結(jié)果， 但是需要提取出內(nèi)力組合結(jié)果，再根據(jù) 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ3- 2002）進行設(shè)計。 鋼管混凝土柱超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計剖析 一般采用鋼筋混凝土核心筒。 按照規(guī)范規(guī)定，在底部加強區(qū)的邊角部位 按照約束邊緣構(gòu)件配筋，內(nèi)部配置豎向和 水平向分布鋼筋。在底部加強區(qū)之上的

17、邊 角部位按照構(gòu)造邊緣構(gòu)件配筋，內(nèi)部配置 豎向和水平向分布鋼筋。 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ3- 2002）對于剪力墻配筋有明確規(guī)定。 鋼管混凝土柱超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計剖析 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ3- 2002）第11章對于混合結(jié)構(gòu)設(shè)計有相關(guān)規(guī) 定。 一般在核心筒角部要配置型鋼。 核心筒剪力墻中的型鋼可以參與剪力墻受 力。 鋼管混凝土柱超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計剖析 核心筒與鋼梁的連接節(jié)點圖講解。 鋼管混凝土柱超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計剖析 1.工程概況 2.整體結(jié)構(gòu)布置，計算模型和基礎(chǔ)設(shè)計 3.混凝土、鋼材的材料選擇 4.結(jié)構(gòu)計算 5.鋼管混凝土柱的截面設(shè)計 6.梁的設(shè)計 7.各種部位梁柱節(jié)點的設(shè)計 8.核心筒的設(shè)計，材料，截面，配筋，型鋼，與鋼梁的 連接 9.如何實現(xiàn)由計算書到施工圖的設(shè)計，手工計算所依據(jù) 的規(guī)范，需要查閱的圖集 10.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計總說明 鋼管混凝土柱超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計剖析 對于鋼結(jié)構(gòu)，應(yīng)力比符合要求后，根據(jù)施 工圖制圖規(guī)定表示即可。講解典型結(jié)構(gòu)平 面圖。 對于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，根據(jù)計算出的鋼筋 面積，考慮構(gòu)造要求，繪制施工圖。 鋼管混凝土柱超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計剖析 多、高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)節(jié)