高层柱子选型
8度区结构梯柱设计要点
8度区结构梯柱设计要点1. 梯柱的定义和作用梯柱是指建筑物中用于支撑楼梯的柱子结构。
它不仅起到了承重的作用，还能保证楼梯的稳定性和安全性。
在设计和施工过程中，需要考虑梯柱的材料选择、结构设计、连接方式等因素。
2. 梯柱的材料选择梯柱的材料选择是梯柱设计的重要一环。
常见的梯柱材料有钢材、混凝土等。
钢材具有强度高、自重轻、施工方便的优点，适合用于高层建筑中。
混凝土梯柱则具有耐久性好、防火性能高等特点，适用于需要重点考虑安全性的场所。
3. 梯柱的结构设计梯柱的结构设计是确保楼梯的稳定性和安全性的关键。
在结构设计中，需考虑梯柱的截面形状、尺寸以及连接方式等因素。
合理的梯柱结构设计能够有效地抵抗外力作用，提高楼梯的使用寿命。
3.1 梯柱的截面形状梯柱的截面形状通常选择方形或矩形。
方形梯柱简单、易于施工，适用于高层建筑中较小的楼梯。
矩形梯柱具有较大的承载能力，适用于较大的楼梯。
3.2 梯柱的尺寸梯柱的尺寸应根据楼梯的宽度和高度来确定。
一般情况下，梯柱的高度应与楼梯的高度一致，并留有一定的余量。
梯柱的宽度应能够承受楼梯踏步和扶手的重量，并具备一定的稳定性。
3.3 梯柱的连接方式梯柱与楼梯的连接方式有多种选择，如焊接、螺栓连接等。
焊接连接方式简单、牢固，适用于对连接强度要求较高的场所。
螺栓连接方式易于拆卸，适用于需要频繁维修或更换的场所。
4. 梯柱与楼梯的连接及固定梯柱与楼梯的连接及固定是确保梯柱和楼梯整体结构稳定的重要环节。
梯柱与楼梯的连接方式应考虑可行性、施工方便等因素，并保证连接牢固、稳定。
4.1 梯柱与楼梯的焊接连接梯柱与楼梯之间可以通过焊接来实现连接。
焊接连接方式能够提供良好的连接强度，适用于要求连接牢固的场所。
在焊接过程中，需保证焊缝的质量，并进行必要的焊接检测。
4.2 梯柱与楼梯的螺栓连接梯柱与楼梯之间也可以通过螺栓连接来实现。
螺栓连接方式易于拆卸，适用于需要频繁维修或更换的场所。
在螺栓连接过程中，需注意螺栓的选择和安装方式，保证连接的稳定性。
钢管混凝土柱讲解课件
过程质量控制
对生产过程进行质量监控，及时发现并处理 质量问题。
不合格品处理
对不合格品进行标识、隔离和处理，防止不 合格品流入下一道工序。
05
钢管混凝土柱的安装与维护
安装方法
准备工具与材料
在安装前，需要准备 钢管、混凝土、连接 件、固定件等材料， 以及滑轮、起重机等 工具。
基础制作
根据设计图纸，制作 符合要求的混凝土基 础，确保基础平整、 坚固。
形状设计
考虑美观和功能性，设计柱子 的形状，如圆形、方形或异形
。
节点设计
优化节点连接方式，如焊接、 螺栓连接或法兰连接，确保结
构安全。
防腐与防火设计
根据使用环境，对钢管表面进 行防腐处理，并考虑防火措施
。
04
钢管混凝土柱的生产与制造
生产流程
钢管加工
对钢管进行矫直、切割、打孔 等加工，以满足设计要求。
定期检查
在使用过程中，应定期对 钢管混凝土柱进行检查， 确保其安全可靠。
06
钢管混凝土柱的发展趋势与 未来展望
技术创新与改进
新型材料的应用
随着新材料技术的不断发展，钢管混 凝土柱在材料选择上将更加多样化， 例如高强度钢材、耐腐蚀材料等，以 提高其承载能力和耐久性。
施工工艺的优化
针对钢管混凝土柱的施工工艺，未来 将进一步优化，例如采用更先进的焊 接技术、无损检测技术等，以提高施 工效率和质量。
组装与浇筑
将钢管按照设计要求进行组装 ，并在钢管内浇筑混凝土。
原材料准备
根据设计要求，准备钢管、混 凝土等原材料，并进行质量检 验。
混凝土制备
按照设计配合比，制备混凝土 ，并进行质量检验。
养护与检测
某小高层住宅结构方案选型分析论文
某小高层住宅结构方案选型分析摘要：在住宅、板式、小高层等几个限定条件下，分别分析了普通剪力墙结构、短肢剪力墙结构、扁柱框架结构的优缺点，通过对三种结构方案的综合讨论，提出了合理的结构型式，为结构工程师提出了设计建议，以供工程设计参考。
关键词：小高层；住宅；结构方案；短肢剪力墙；扁柱框架中图分类号：tu241.8 文献标识码：a 文章编号：1 设计条件某12层住宅楼，地质条件良好。
建筑方案为板式小高层，共三个单元，每梯两户，户型简洁，设置一部电梯。
要求结构设计人员定性分析几种可以采用的结构形式，从中确定最优结构，并给出设计建议。
建筑平面方案如图1所示：图1建筑平面方案（截取一个单元）2 结构方案对比根据给定条件，确定本工程可以采用的结构形式有普通剪力墙结构、短肢剪力墙结构、扁柱框架结构三种形式，分别分析如下：2.1 普通剪力墙结构普通剪力墙结构在现代建筑中得到了广泛的应用，并逐渐形成了完善的计算理论和丰富的设计经验。
该结构形式受力明确，传力路径清晰，单肢墙截面形式简单，结构整体刚度好，现在的研究和实践表明延性也非常好；在高层建筑中，其抵抗水平风荷载和地震荷载作用的能力突出；另外，成片墙体在施工中可以使用组合钢模板，施工速度快。
但是由于其结构自重大、抗侧刚度大而带来的地震反应过大等结构缺点也不容忽视，计算结果表明过长的墙肢基本不能充分发挥承载力，墙体配筋基本为构造配筋，经济性不好。
本工程为小高层住宅楼，要求室内尽量无突出的阳角构件，底层也没有商业服务等大空间需要，因此普通剪力墙结构是可行的结构方案之一。
本工程纵向与横向长度比接近6：1，布置剪力墙时必须注意控制横向刚度，以保证在计算双向地震作用，并考虑扭转耦连作用时能够满足要求。
横向尽量布置长肢墙，减少开洞，纵向则适当开大洞。
电梯井道布置剪力墙筒体，其他墙体对称布置，以保证刚度中心与质量中心尽量重合，避免扭转效应。
普通剪力墙结构布置图如图2所示：图2普通剪力墙结构布置图（截取一个单元）2.2 短肢剪力墙结构由于普通剪力墙结构墙体布置过多，自重大、延性差，对住宅空间严格限定与分隔，且经济性不好，因此随着人们对住宅平面与空间的要求越来越高，普通剪力墙结构已不能满足人们的要求。
关于高层建筑底层穿层柱结构设计探讨
关于高层建筑底层穿层柱结构设计探讨高层建筑的底层穿层柱结构设计是高层建筑设计中的一个重要环节。
底层穿层柱结构设计的合理与否，不仅影响建筑的整体稳定性和安全性，更影响建筑的美观性和人性化设计。
本文将探讨关于高层建筑底层穿层柱结构设计的相关内容，希望能给读者带来一些启发和思考。
我们需要了解什么是底层穿层柱。
底层穿层柱是指建筑底层柱子需要穿越整个楼层高度的柱子。
由于高层建筑的底层需要承载较大的荷载，为了确保建筑结构的稳定和安全，底层穿层柱的设计显得尤为重要。
底层穿层柱的设计需要考虑建筑的稳定性、承载力、抗震能力以及美观性等多方面因素。
关于底层穿层柱的设计原则。
在进行底层穿层柱的设计时，需要考虑以下几个原则：首先是结构的稳定性。
底层穿层柱要能够承受地震、风荷载等外部力的作用，确保建筑的稳定性和安全性。
其次是承载力。
底层穿层柱需要能够承受上部结构的荷载，并将荷载传递到地基上，确保建筑的承载能力。
还需要考虑美观性和空间利用率。
底层穿层柱的设计需要考虑到建筑的美观性和空间的利用率，不能影响建筑的整体效果和使用功能。
接下来，我们将探讨底层穿层柱的结构形式。
底层穿层柱的结构形式有多种，常见的有双向钢筋混凝土柱、钢结构柱、钢混凝土组合柱等。
双向钢筋混凝土柱是目前应用最广泛的一种结构形式，具有较高的承载能力和抗震性能。
钢结构柱具有自重轻、连接方便等优点，但需要注意防火和防腐蚀。
钢混凝土组合柱是将钢柱与混凝土柱组合在一起，充分发挥两者的优势，但施工难度较大。
在选择底层穿层柱的结构形式时，需要根据实际情况和设计要求进行综合考虑，保证设计的合理性和可行性。
我们将探讨一些底层穿层柱设计中需要注意的问题。
首先是底层穿层柱与建筑功能的结合。
底层穿层柱的设计需要充分考虑到建筑的功能和使用需求，尽量减少柱子对使用功能的影响。
其次是底层穿层柱的防火设计。
底层穿层柱作为建筑结构的重要组成部分，需要考虑到其防火性能，采取相应的防火措施。
还需要考虑到底层穿层柱的材料选用、连接方式、施工工艺等方面的问题，确保其设计的全面性和综合性。
高层建筑基础设计的选型与一般要求
高层建筑基础设计的选型与一般要求梁金胜（广州市住宅建筑设计院有限公司广东广州510623）摘要：随着高层建筑在我国的工程建设中越来越普遍，高层建筑基础作为高层建筑结构体系的一个重要组成部分，也日益被业内人士所重视，那是因为高层建筑基础承担着将高层建筑上部结构的荷载传递给地基的重要作用，在设计时，应将高层建筑上部结构、基础与地基协同考虑，选择合理的基础形式。
经过技术经济比较，严格遵照国家有关规范进行设计，才能得出较经济合理的方案。
关键词：高层建筑，基础设计选型；设计要求Abs tract:wit h t he hig h-ris e bu ild in g s in o ur coun try is be com ing more an d more co mmo n inen gin ee ring con st ructio n,hig h b uildin g fou nd atio n as a h igh b uild ing structu re o f the syste m is an importan t pa rt o f th e indu s try wa s also in creas ing ly atten tion,that is becaus e h igh bu ildin g fou n dat ion will bear the su pers tru cture of loa d tra ns fer to th e impo rt an t role o f foun d at ion,in the d esign,sh ou ld will s upe rs tru ctu re and fo und atio n a nd fou nd atio n collaborativeco ns ideratio n,s elect the re aso nab le fou nda tion form.After techn ical an d e co no mic com p aris on, strictly comp ly wit h t he re levant sta te re gulat ions,carry ou t th e des ign,can we re ach a m ore reas ona ble schem e.K e ywo rd s:high b uild ing,bas ic d esign selection;Desig n re quirem ent s中图分类号：[TU208.3]文献标识码：A文章编号：引言高层建筑中基础工程的设计与施工对高层建筑本身及其周围环境的安全至关重要，其造价与工期对高层建筑总造价和总工期有举足轻重的影响。
柱子尺寸确定
柱子尺寸确定角柱的受力特征：按照高规JGJ3-2002第6。
2。
4条解释，角柱承受双向地震作用，属双向偏心受力构件；扭转效应对内力影响较大，且受力复杂，在设计中宜增大其弯矩，剪力设计值。
对角柱设计的几点要求：1、高规第6。
2。
4条规定，抗震设计时，框架角柱应按双向偏心受力构件进行正截面承载力设计，对抗震级别为一、二、三级的框架角柱，经按高规第6。
2.。
1－6。
2。
3条调整后的弯矩、剪力设计值还应乘以不少于1。
1的增大系数。
其目的在于体现强柱弱梁的概念基础上进一步加大其安全储备。
2、高规第6。
4。
4条规定：柱的纵向钢筋配置，对角柱考虑地震作用组合产生小偏心受拉时，柱内纵筋总面积应比计算值增加25%。
3、高规第6。
4。
3条（均为强条）规定：角柱纵向钢筋最小配筋百分率要比一般中柱边柱增大，如对三级抗震等级的框架，中柱边柱为0.7，而角柱为0.9。
同时每一侧配筋率不应小于0.2%。
4、抗震设计时，抗规第6。
3。
10条要求：箍筋加密范围，对一级及二级框架角柱，取全高。
5、PKPM的TAT软件说明将角柱列为特殊柱，指明角柱与普遍柱相比其内力调整系数和构造要求有较大差别，因此需用户专门指定设置。
一．框架结构是多次超静定结构,只有确定了构件截面尺寸后才能进行精确的分析计算。
框架柱截面怎么估算：框架柱截面的高与宽一般可取（1/10~1/15）层高。
并可按下列方法初步确定。
1。
按轴压比要求又轴压比初步确定框架柱截面尺寸时，可按下式计算：µN = N/Acfc式中µN ----- 框架柱的轴压比Ac -------框架柱的截面面积f c--------柱混凝土抗压强度设计值N---------柱轴向压力设计值柱轴向压力设计值可初步按下式估算:N = γGqSnα1α2β式中:γG -----竖向荷载分项系数q---------每个楼层上单位面积的竖向荷载,可取q=12~14KN/m²S--------柱一层的荷载面积n---------柱荷载楼层数α1------考虑水平力产生的附加系数,风荷载或四级抗震时α1=1.05,三~一级抗震时α1=1.05~1.15α2------边角柱轴向力增大系数,边柱α2 =1.1,角柱α2 =1.2β------柱由框架梁与剪力墙连接时,柱轴力折减系数,可取为0.7~0.8框架柱轴压比µN的限值宜满足下列规定:抗震等级为一级时,轴压比限值0.7抗震等级为二级时,轴压比限值0.8抗震等级为三级时,轴压比限值0.9抗震等级为四级及非抗震时, 轴压比限值 1.0Ⅳ类场地上较高的高层建筑框架柱,其轴压比限值应适当加严,柱净高与截面长边尺寸之比小于4时,其轴压比限值按上述相应数值减小0.05。
高层建筑基础设计重要性及基础选型探究
高层建筑基础设计重要性及基础选型探究作者：张延涛来源：《城市建设理论研究》2012年第28期摘要：近年来，随着高层建筑在我国的工程建设中越来越普遍，高层建筑基础作为高层建筑结构体系的一个重要组成部分，也日益被业内人士所重视，在设计时，应将高层建筑上部结构、基础与地基协同考虑，选择合理的基础形式。
关键词：基础；设计；选型Abstract: In recent years, with high-rise buildings are becoming more common in the engineering construction, the basis of the high-rise building as an important part of the structural system of high-rise buildings, are also increasingly important insiders, in the design should be the upper part of the high-rise building structure, the basis and foundation of collaborative consider reasonable form the basis.Key words: foundation; design; selection中图分类号：TU2文献标识码：A前言：高层建筑的建造过程中，其建筑负荷全都由地层来承担，影响建筑物负荷的那部分地层被称之为地基，向地基传递负荷的下部结构被称为基础。
近年来，在工程的整体设计上，一般认为施工难度较大的部分，在于建筑的上层结构，其实这是一种错误的认识，高层建筑地基基础才是施工中的重点。
地基基础是工程基础建设质量的重要保障。
为了确保地基基础的安全性，就必须对它加以研究。
一、高层建筑基础设计选型的重要性1、高层基础如果设计方法不对或者选型不当，将严重影响建筑物的安全性。
高层建筑设计中短柱的判定及处理
高层建筑设计中短柱的判定及处理作者：何竞锋来源：《中国新技术新产品》2009年第09期摘要：随着我国经济的高速发展，特别是珠江三角洲，高层、超高层建筑如雨后春笋层出不穷。
珠江三角洲地处我国的七度抗震设防区，为贯彻执行《中华人民共和国防震减灾法》并实行预防为主的方针，重视高层结构的抗震设计是非常必要的。
而“短柱”问题是结构工程师经常碰到却没引起足够重视的问题。
下面我将结合个人及我们设计院的一些经验，简单谈谈高层建筑设计中短柱的判定及处理。
关键词：高层建筑；设计；短柱建筑抗震设计对结构构件有明确的延性要求。
轴压比和剪跨比是影响构件的两个因素，也是一对互成矛盾的因素。
在层高一定的前提下，为提高延性而降低轴压比则会导致柱截面增大，而柱截面增大会导致剪跨比减小，剪跨比的减小又一定程度降低了构件的延性。
在高层建筑中，为满足对柱轴压比限值的要求，柱子的截面比较大，在结构的底部往往形成短柱，甚至超短柱。
例如层高较低的设备层，竖向荷载很大的地下车库，底部形成大空间的框支转换层等都很容易出现短柱。
无论是实验，还是实际震害(比如汶川的5.12大地震)，均反映出短柱的延性很差，尤其是超短柱，在破坏前几乎没有明显的变形过程。
短柱在遭受本地区设防烈度或高于本地区设防烈度的地震作用时，很容易发生剪切破坏而造成倒塌，无法满足“中震可修，大震不到”的设计准则。
既然短柱是抗震中的不利构件，而设计人员需要对短柱采取一些构造措施处理，就首先要能正确判定什么样的柱属于短柱。
对于对短柱的定义，新旧高层设计规范并不完全一致。
《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》JGJ-91（以下简称旧《高规》）规定柱净高H与截面长边尺寸h之比小于4（H/h≤4）的柱为短柱。
而《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002（以下简称新《高规》）规定柱的剪跨比小于2（λ＝M/Vh≤2）的柱为短柱。
这两者有什么异同点，下面作个简单的分析。
旧《高规》按H/h≤4来判定短柱的主要依据是：（1）λ＝M/Vh≤2；（2）考虑到框架柱的反弯点大都靠近柱的中点，故近似取M＝0.5VH，则λ＝M/Vh ＝0.5VH/Vh=0.5H/h≤2，由此得H/h≤4。
高层建筑的结构抗震设计方案
高层建筑的结构抗震设计方案随着城市化进程的加速，高层建筑在城市中如雨后春笋般涌现。
然而，地震作为一种不可预测的自然灾害，对高层建筑的安全构成了巨大威胁。
因此，高层建筑的结构抗震设计至关重要，它不仅关系到建筑物在地震中的稳定性和安全性，更关系到人们的生命财产安全。
一、高层建筑结构抗震设计的重要性高层建筑由于其高度较高、重量较大、结构复杂等特点，在地震作用下更容易受到破坏。
一旦发生地震，如果高层建筑的结构抗震设计不合理，可能会导致建筑物倒塌、人员伤亡和巨大的经济损失。
因此，进行科学合理的结构抗震设计，提高高层建筑的抗震性能，是保障城市安全和可持续发展的关键。
二、高层建筑结构抗震设计的基本原则1、整体性原则高层建筑的结构抗震设计应考虑整个结构体系的协同工作，确保各个部分能够共同抵抗地震作用。
结构的整体性越好，在地震中的变形和破坏就越均匀，从而提高建筑物的抗震性能。
2、规则性原则建筑结构的平面和立面布置应规则、对称，避免出现过大的偏心和不规则的形状。
规则的结构能够使地震作用的分布更加均匀，减少局部薄弱环节的出现，降低地震破坏的风险。
3、多道防线原则在高层建筑结构中，应设置多道抗震防线，如框架剪力墙结构中的框架和剪力墙、筒体结构中的内筒和外框等。
当第一道防线在地震中破坏后，后续的防线能够继续抵抗地震作用，保证建筑物不发生倒塌。
4、强柱弱梁、强剪弱弯原则在结构设计中，应使柱子的抗弯能力强于梁，剪力墙的抗剪能力强于连梁，以保证在地震作用下柱子和剪力墙不先于梁和连梁破坏，从而形成有利的耗能机制，提高结构的抗震性能。
三、高层建筑结构抗震设计的主要方法1、概念设计概念设计是高层建筑结构抗震设计的重要环节，它是基于对结构抗震性能的整体把握和对地震作用的定性分析，通过合理的结构选型、布置和构造措施，来实现结构的抗震目标。
在概念设计阶段，应充分考虑建筑的使用功能、场地条件、地震烈度等因素，确定合适的结构体系和抗震措施。
2、计算分析在完成概念设计后，需要通过计算分析来验证结构的抗震性能。
钢筋混凝土柱设计标准
钢筋混凝土柱设计标准一、前言钢筋混凝土柱是建筑结构中常用的承重构件之一，其设计标准是保证其安全可靠的关键。
本文旨在介绍钢筋混凝土柱的设计标准，以供相关工程师参考。
二、设计基础1.设计荷载：根据工程所处的地点、楼层数、建筑类型、使用功能等因素，确定设计荷载，包括恒载、活载、风载、地震作用等。
2.材料性能：钢筋混凝土柱的设计应考虑混凝土和钢筋的性能指标，如抗压强度、抗拉强度、弹性模量、黏结力等。
3.几何形状：钢筋混凝土柱的几何形状应根据建筑物的结构形式和荷载特点进行合理的选择，包括截面形式、尺寸、长宽比等。
三、设计方法1.极限状态设计法：根据荷载特点和抗力性能，采用极限状态设计法，确定柱子的截面尺寸和配筋方案，以满足强度、稳定性、变形等极限状态的要求。
2.等效矩形法：利用等效矩形法计算截面的受力性质，确定柱子的配筋方案，以满足强度、稳定性、变形等要求。
3.强度约束设计法：采用强度约束设计法，以保证柱子在极限状态下具有足够的抵抗能力，同时满足变形限制。
四、设计要求1.强度要求：钢筋混凝土柱的强度指标包括抗压强度、抗拉强度、弯曲强度等。
设计时应根据荷载和结构特点，合理选择截面和配筋方式，满足强度要求。
2.稳定性要求：钢筋混凝土柱的稳定性是指柱子在外力作用下不发生屈曲或屈曲不稳定的能力。
设计时应采用合理的截面尺寸和配筋方式，满足稳定性要求。
3.变形要求：钢筋混凝土柱的变形是指柱子在受力时产生的形变和变形，包括弹性变形和塑性变形。
设计时应采用合理的截面尺寸和配筋方式，满足变形要求。
五、设计步骤1.确定设计荷载和材料性能，根据设计要求和设计规范，选择合适的设计方法。
2.确定柱子的截面形式和尺寸，计算柱子的截面性能指标，如抗压强度、抗拉强度、弯曲强度等。
3.计算柱子的配筋方案，根据设计要求和设计规范，满足强度、稳定性、变形等要求。
4.进行柱子的验算，根据设计荷载和设计要求，验证柱子在极限状态下的强度、稳定性和变形等是否符合要求。
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浅谈高层建筑柱子选型 张维斌 提 要 ： 本文根据现行规范及有关资料，对高层建筑底部数层柱子的选型及截面尺寸的预估作了介绍，并给出了部分计算例题。 关键词 钢筋混凝土柱，钢管混凝土柱，型钢混凝土柱，钢筋混凝土分体柱，轴压比，剪跨比 Abstract: Based on the codes and other documents, the selection for columns at low stories in tall building, and calculation for sizes of column’s section are introduced in this paper Key words: reinforced concrete column, concrete-filled steel tubes, steel reinforced concrete, split column, ratios of axial forces, ratios of shear and span
一、问题的提出 柱轴压比的概念是高层建筑柱子设计的重要概念。«高层建筑混凝土结构技术规程»JGJ3-2002规定了钢筋混凝土框架柱的轴压比限值,其目的是使柱子在包括地震作用等多种荷载效应组合作用下处于大偏心受压状态, 只产生延性较好的受拉破坏而不是脆性的受压破坏。具有较大的屈服后变形能力和耗能能力,具有较好的延性和抗震性能。 剪跨比的概念也是高层建筑柱子设计的重要概念。它大体反映了截面上弯曲应力与剪切应力的比例关系，和轴压比相比，剪跨比对框架柱的破坏特征起主导作用。试验表明：在通常的配筋条件下，当剪跨比λ>2时框架柱在横向水平剪力作用下，一般都发生延性较好的弯曲破坏；当λ≤2时框架柱就变成了短柱，在横向水平剪力作用下一般都发生脆性的剪切破坏。高规表6.4.2注3规定: 剪跨比1.5≤λ≤2，其轴压比限值应比规范表中数值减小0.05，剪跨比λ＜1.5，其轴压比限值应专门研究并采取特殊构造措施。 在高层建筑中，由于房屋高度大、层数多，故柱子底部数层的轴向力很大，设计时首先应满足柱轴压比要求，由于现行规范对柱轴压比限制较严，要满足规范要求，柱子截面往往较大。柱子截面过大会带来许多问题：1增加结构自重，加大地震作用；2容易形成短柱甚至超短柱，易使柱发生脆性破坏；3占据较多的建筑面积，影响建筑的使用功能。 当高层建筑设有设备层时,由于设备层层高较小,而设备层柱子的截面尺寸变化很小或者不变化,故往往会形成短柱甚至超短柱，易使柱发生脆性剪切破坏；同时造成设备层上下层侧向刚度差异大, 甚至形成结构薄弱层和(或)软弱层。 因此，根据具体结构的设计要求,选择适当的柱子型式和合理的截面尺寸，合理经济地做好高层建筑柱子的设计，避免形成短柱, 避免形成结构薄弱层,使结构具有较好的延性和抗震性能,是高层建筑结构设计的一个十分重要的问题。 二、高层建筑柱子类型简介 目前高层建筑中采用的柱子截面型式大致有以下几种：1.普通钢筋混凝土柱；2.高强混凝土柱；3.配有螺旋箍筋的钢筋混凝土柱；4.增设芯柱的钢筋混凝土柱；5.钢筋混凝土分体柱；6.型钢混凝土柱；7.钢管混凝土柱。现对各种类型分别简述如下： 1.普通钢筋混凝土柱 钢筋混凝土柱的设计,一般首先根据规范有关规定确定柱子的轴压比，由此初选柱子截面尺寸，再进行整体结构分析、构件内力组合和配筋计算、构造设计等。对多层及小高层建筑的底层柱，应首选普通钢筋混凝土柱,由于柱子轴向力不是很大，多数情况下柱子既可满足规范规定的轴压比限值,截面尺寸又不致很大。很多层数为20~30层的高层建筑,采用C50~C60级混凝土,也能很好地满足设计要求。普通钢筋混凝土柱是目前高层建筑中使用最多的柱子类型。由于大家都比较熟悉，这里不再赘述。 表1是高规对普通钢筋混凝土柱轴压比限值的主要规定。 柱轴压比限值 表1 抗震等级 结构类型 一级 二级 三级
框架 0.70 0.80 0.90 板柱-剪力墙、框架-剪力墙、 框架-核心筒、筒中筒 0.75 0.85 0.95
部分框支剪力墙 0.60 0.70 — 注: 当抗震等级为四级时，对框架柱的轴压比无要求（即延性可放松），但设计时应该满足箍筋配置及加密等构造要求。 2.高强钢筋混凝土柱 由柱轴压比计算公式可知,当N(轴压力)、μ(轴压比)一定时,要减小A(截面尺寸),可加大fc(混凝土强度等级),即采用高强钢筋混凝土柱。其设计方法和普通钢筋混凝土柱完全一致。据分析采用C60~C80高强度混凝土可以减小柱截面面积约30%左右(与C40相比)，目前不少高层建筑底部柱多采用C60混凝土，效果较好。但高强混凝土延性差，容易造成柱子的脆性破坏，混凝土强度越高,其延性越差,须配置较多的箍筋约束混凝土,方可使其具有较好的延性和抗震性能。高规表6.4.2注2规定: 当混凝土强度等级为C65~C70时，轴压比限值应比表中数值减小0.05，当混凝土强度等级为C75~C80时，轴压比限值应比表中数值减小0.10。这就不同程度地降低了采用高强混凝土减小柱截面尺寸的效果。同时,在长期荷载下柱子的徐变也较大，故建议少用或不用。目前国内采用C65以上高强混凝土柱的高层建筑尚很少见。 3.配有螺旋箍筋的钢筋混凝土柱 混凝土处于三向受压状态，不仅可提高其强度，还可提高其延性。配有螺旋箍筋的钢筋混凝土柱正是利用了混凝土的这个性质。现行规范虽未给出柱的承载力计算方法和设计方法,但对其延性的提高有规定(高规表6.4.2注4):当沿柱全高采用井字复合箍且箍筋肢距不大于200mm，间距不大于100mm，直径不小于12mm，轴压比限值可增加0.10；当沿柱全高采用复合螺旋箍筋，箍筋肢距不大于200mm，螺距不大于100mm，直径不小于12mm，或沿柱全高采用连续复合螺旋箍筋，箍筋肢距不大于200mm，螺距不大于80mm，直径不小于10mm，轴压比限值可增加0.10。显然，按增大后的轴压比也可以减小柱子截面尺寸。但须注意：1). 柱长细比L0/h应<8（此条一般均可满足）；2).柱端箍筋加密区最小配箍特征值应按增大后的轴压比确定,即要加大配箍率,以便有效约束混凝土。 配有螺旋箍筋的钢筋混凝土柱的缺点是螺旋箍筋制作较为麻烦,施工不太方便。方柱的约束效果不如圆柱好。这些都影响了配有螺旋箍筋的钢筋混凝土柱的实际应用。 4. 型钢混凝土柱 在钢筋混凝土柱内配置型钢(含钢率一般为4%~10%),使型钢骨架和钢筋混凝土形成整体,协同工作,共同受力,这就是型钢混凝土柱(图1)。型钢混凝土柱既具有钢筋混凝土结构的特点, 又具有钢结构的特点,其承载力高、刚度大,且具有良好的延性和抗震性能,同时防火性能也很好。 ?/P> 图1 型钢混凝土柱的截面形式 型钢混凝土柱的轴压比可按下式计算: μ=N/(fcAc+faAa) 高规还给出了型钢混凝土柱的轴压比限值见表2: 型钢混凝土柱轴压比限值 表2 抗震等级 一级 二级 三级 柱轴压比限值 0.70 0.80 0.90 注: 1框支柱的轴压比限值应比上表中数值减少0.10采用; 2剪跨比不大于2的柱,其轴压比限值应比上表中数值减少0.05采用; 3 当混凝土强度等级大于C60时, 表中数值宜减少0.05。 由于柱内配置的型钢骨架参与受压,故型钢混凝土柱减小柱子截面尺寸效果十分明显。在相同外力作用下,可使柱截面面积减小30~40%(与钢筋混凝土柱相比)。此外,不但能提高轴心受力、小偏心受力柱的承载力,还能提高大偏心受力柱的承载力,对λν<2的短柱抗剪也很有效。 房屋高度大、柱距大、柱中轴力很大时,以及抗震等级为特一级的钢筋混凝土柱, 宜采用型钢混凝土柱。目前型钢混凝土柱较多用在高层建筑的下层部位柱、转换层以下的框支柱,也有的工程全部采用型钢混凝土梁、柱,如上海的金茂大厦、环球金融中心、北京的财福中心、冠城园A楼、陕西的信息大厦、深圳的八一大厦、海口金融大厦等。 型钢混凝土柱节点核心区构造复杂, 框架梁纵向受力钢筋必须穿过型钢骨架腹板,故对型钢骨架的制作、安装要求较高, 施工也较为麻烦。 5. 增设芯柱的钢筋混凝土柱。 如果用纵向钢筋代替型钢,配置在柱子的核心部位(图2),试验表明:与普通钢筋混凝土柱相比, 核心部位配置钢筋柱的承载力变化不大(试验表明:对轴心受力、小偏心受力柱能适当提高承载力,但不能提高大偏心受力柱的承载力),但具有良好的耗能能力,延性大大提高。核心部位配置钢筋可减小柱截面尺寸,改善高轴压比下框架柱的抗震性能。高规表6.4.2注5规定:当柱截面中部设置由附加纵向钢筋形成的芯柱,且附加纵向钢筋的截面面积不小于柱子截面面积的0.8%时, 轴压比限值可比表中数值增加0.05，当本项措施与注4的措施共同采用时, 轴压比限值可比表中数值增加0.15，但λν仍按轴压比增加0.10的要求确定。 设置芯柱可减小柱截面面积,同时施工也很方便, 用在高层建筑的下层部位柱效果较好,如天津的金皇大厦等。但对λν<2的短柱也是不适用的。 ?/P> 图2 芯柱尺寸及配筋示意 6.钢筋混凝土分体柱 分体柱的特点是采用隔板将整截面柱沿短柱方向分为等截面的单元柱并分别配筋, 单元柱之间应有隔板作为填充材料(图3)。
?/P> 图3 分体柱的截面形式 设有分体柱结构的分析计算可将分体柱刚度取为外包尺寸相同的整截面柱刚度的0.7倍,按整截面柱的设计方法计算,其层间位移限值应符合整截面柱结构的限值要求。 分体柱的截面设计:正截面承载力各单元柱平均分担Mc,Nc,按混凝土规范偏压构件计算。斜截面承载力各单元柱平均分担Vc,按混凝土规范剪压柱计算。 分体柱轴压比计算:轴压力也是各单元柱平均分担Nc,其值应满足抗震规范关于整截面柱轴压比限值的要求。 分体柱的构造要求主要是柱上下端应留有整截面过渡区, 过渡区段内箍筋应采用井字复合箍且箍筋外肢直径应比内肢直径大2mm(图4)。