摘要： 結(jié)合超限高層框支剪力墻的優(yōu)化設(shè)計(jì)，探討了鋼骨混凝土組合結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、計(jì)算方法及構(gòu)造措施，可供設(shè)計(jì)人員參考。
關(guān)鍵詞： 鋼骨混凝土柱 鋼骨截面形式 鋼骨含鋼率前 言所謂超限高層建筑工程是指超出國(guó)家現(xiàn)行規(guī)范、規(guī)程所規(guī)定的適用高度和適用結(jié)構(gòu)類(lèi)型、體型特別不規(guī)則以及有關(guān)規(guī)范、規(guī)程規(guī)定應(yīng)進(jìn)行抗震專(zhuān)項(xiàng)審查的高層建筑工程。中廣大廈是集辦公，住宅， 商場(chǎng)， 餐飲， 娛樂(lè)為一體的大型高層綜合性建筑。包括三棟高層塔樓（A， B， C棟）。 裙房五層， 地下二層。地下一、二層為設(shè)備用房，汽車(chē)庫(kù)，地下二層戰(zhàn)時(shí)為六級(jí)人防。地上一~五層為商場(chǎng)。A、B棟塔樓為6~26層蝶形平面的高層住宅，房屋高度89.1米，包括局部突出在內(nèi)，建筑總高度106.1米。C棟塔樓為6~28層大空間辦公室，房屋高度99.6米。包括局部突出在內(nèi)，建筑總高度118.800米。五層商場(chǎng)總面積為26745平方米，總建筑面積100010平方米。
因房屋總長(zhǎng)度遠(yuǎn)超過(guò)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)伸縮縫最大間距55 米的限值，為此設(shè)二道抗震縫將房屋分為三段，形成三個(gè)結(jié)構(gòu)單元。即A、B棟高層為大底盤(pán)、雙塔樓；C棟為獨(dú)立帶裙房的框架剪力墻結(jié)構(gòu)高層建筑；其余為框架結(jié)構(gòu)。建筑抗震設(shè)防類(lèi)別均為乙類(lèi)，場(chǎng)地類(lèi)別為Ⅱ類(lèi)?；A(chǔ)采用鋼筋混凝土平板式筏形基礎(chǔ)，底板厚度1600mm（住宅部分）、1800mm（辦公部分），持力層為強(qiáng)風(fēng)化砂巖，地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值400Kpa，壓縮模量Es=12~17Mpa.。本建筑的結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為一級(jí)，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為50年。本文以A、B棟為論及對(duì)象。
1、結(jié)構(gòu)布置特點(diǎn)
A、 B棟高層為滿足上部住宅建筑的舒適性、規(guī)則性要求（即住宅室內(nèi)無(wú)柱角）及下部五層商場(chǎng)大空間的使用要求，采用五層大底盤(pán)雙塔樓框支剪力墻結(jié)構(gòu)，在五~六層中間利用設(shè)備層做轉(zhuǎn)換層，采用梁式轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換層設(shè)置標(biāo)高為23米。高寬比為3.22，長(zhǎng)寬比為4.13，轉(zhuǎn)換層上下剪切剛度比值γ=1.395. 1、房屋高度超限A、B棟高層房屋高度為89.1米，超過(guò)了《鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》（JGJ3-91）中規(guī)定的框支剪力墻結(jié)構(gòu)8度區(qū)適用高度80米的限值。
2、采用雙塔樓聯(lián)體結(jié)構(gòu)，質(zhì)量、剛度分布不均勻，豎向不規(guī)則。
3、高位轉(zhuǎn)換：在五~六層之間利用設(shè)備層做轉(zhuǎn)換層，標(biāo)高23米。超過(guò)8度區(qū)轉(zhuǎn)換層宜控制在3層以下的限制。
4、由于住宅建筑平面的要求，局部存在二次轉(zhuǎn)換。
5、由于商場(chǎng)使用功能的限制，A、B棟塔樓的落地剪力墻數(shù)量偏少，且大都布置在商場(chǎng)后部，主體結(jié)構(gòu)與大底盤(pán)中心的偏心矩與底盤(pán)尺寸之比大于0.2. 6、6~26層住宅部分在外圍剪力墻局部開(kāi)設(shè)角窗。
2、構(gòu)造措施
經(jīng)我院多次分析論證，認(rèn)為其主要不利因素為：框支剪力墻結(jié)構(gòu)在轉(zhuǎn)換層以下，支撐框架與落地剪力墻并存，形成了“支撐框架— 剪力墻”體系。此中，支撐框架是一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。這種結(jié)構(gòu)體系，在高位轉(zhuǎn)換時(shí)，由于在轉(zhuǎn)換層附近的剛度、內(nèi)力和傳力途徑發(fā)生突變，易形成薄弱層，對(duì)抗震不利。同時(shí)，支撐框架柱要直接承擔(dān)上部傳來(lái)的重力荷載，直接承擔(dān)其上剪力墻由于傾覆力矩產(chǎn)生的軸力，要直接承擔(dān)不可能依靠樓板全部間接傳力給落地剪力墻而有一部分直接傳來(lái)的地震水平剪力。這樣使得轉(zhuǎn)換層以下支撐框架柱的內(nèi)力遠(yuǎn)大于計(jì)算分析結(jié)果。對(duì)此采取以下措施：
1、在塔樓范圍內(nèi)五層以下框支部分采用鋼骨混凝土柱，鋼筋混凝土梁混合結(jié)構(gòu)（鋼骨混凝土柱共48個(gè)）。作為解決高位轉(zhuǎn)換和高度超限的一項(xiàng)重要措施。
2、 A、B棟塔樓的裙樓樓屋面板，在塔樓高振型的影響下，承受較大反復(fù)作用下的縱向拉壓力及橫向剪力，受力十分復(fù)雜。同時(shí)，由于建筑使用功能的要求，在裙樓中部開(kāi)設(shè)大洞以便設(shè)置電梯，對(duì)樓板削弱較大。針對(duì)這一不利因素，在設(shè)計(jì)中采用了加強(qiáng)開(kāi)大洞處樓板四周梁的斷面及配筋，加大樓板厚度，增設(shè)斜筋的措施。
3、由于上部住宅為蝶形平面，在轉(zhuǎn)換層個(gè)別部位出現(xiàn)了二次轉(zhuǎn)換梁。根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2002）第10.2.10條的規(guī)定：轉(zhuǎn)換層上部的豎向抗側(cè)力構(gòu)件（墻、柱）宜直接落在轉(zhuǎn)換層的主結(jié)構(gòu)上。當(dāng)結(jié)構(gòu)豎向布置復(fù)雜，框支主梁承托剪力墻并承托轉(zhuǎn)換次梁及其上剪力墻時(shí)，應(yīng)進(jìn)行應(yīng)力分析，按應(yīng)力校核配筋，并加強(qiáng)配筋構(gòu)造措施。B級(jí)高度框支剪力墻高層建筑的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，不宜采用框支主、次梁方案。針對(duì)這一不利因素，我們采取了加強(qiáng)框支主梁的配筋構(gòu)造措施，并在框支主梁的下部配筋區(qū)設(shè)置鋼梁的措施。
4、在住宅部分開(kāi)設(shè)角窗，削弱了剪力墻結(jié)構(gòu)體系的整體性，對(duì)其抗震性能帶來(lái)了不利影響，改變了剪力墻與框支梁之間的傳力方式。針對(duì)這一不利因素，我們決定從受力計(jì)算和構(gòu)造措施兩方面予以加強(qiáng)處理。
3、計(jì)算結(jié)果分析
3.1、總體計(jì)算結(jié)果1、計(jì)算軟件：采用中國(guó)建筑科學(xué)研究院的PKPM 系列中的TAT（多層及高層建筑結(jié)構(gòu)三維分析與設(shè)計(jì)軟件），SATWE（多、高層建筑結(jié)構(gòu)空間有限元分析與設(shè)計(jì)軟件）兩種不同程序分別進(jìn)行對(duì)比計(jì)算，其總體計(jì)算結(jié)果接近。下面列出TAT、SATWE的計(jì)算結(jié)果。地震影響系數(shù)采用《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GBJ11-89中的數(shù)值：多遇地震0.16，罕遇地震 0.9，阻尼比取0.05 2、設(shè)計(jì)參數(shù)：地震烈度 8度； 場(chǎng)地土類(lèi)別 Ⅱ類(lèi)；抗震等級(jí)框架、剪力墻均為一級(jí)； 樓層自由度數(shù)：每個(gè)塔樓每層3個(gè)自由度（兩個(gè)平動(dòng)，一個(gè)扭轉(zhuǎn)）；地震作用按側(cè)剛分析模型考慮扭轉(zhuǎn)耦連，用18個(gè)振型計(jì)算，固定端取在±0.000處。
3.2 結(jié)構(gòu)基本周期：SATWE結(jié)果：T1=1.3611 T2=1.3455 T3=1.2611 T4=1.1075 T5=1.0510 T6=1.0458（僅列出前六個(gè)振型）
TAT結(jié)果： T1=1.5046 T2=1.4899 T3=1.3669 T4=1.2368 T5=1.1506
T6=1.0749（僅列出前六個(gè)振型）
4、地震作用下的底層水平地震剪力系數(shù)：
SATWE結(jié)果： Qox/G=4.44% Qoy/G=4.35% TAT結(jié)果： Qox/G=4.08%
Qoy/G=4.08% 5、地震作用下按彈性方法計(jì)算的最大層間位移與層高比值：SATWE結(jié)果： Ux/h=1/2262 Uy/h=1/2187 TAT結(jié)果： Ux/h=1/1573 Uy/h=1/1583 6、地震作用下按彈性方法計(jì)算的最大頂點(diǎn)位移與總高比值：SATWE果： Ux/H=1/3021 Ux/H=1/2649
TAT結(jié)果： Ux/H=1/2428 Ux/H=1/2373 7、結(jié)構(gòu)振型曲線及時(shí)程分析的部分圖形3.2、計(jì)算結(jié)果分析根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果來(lái)看，兩種計(jì)算結(jié)果接近。下面以SATWE程序?yàn)橹鬟M(jìn)行分析：
1、自振周期在合理范圍之內(nèi)，結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期與平動(dòng)為主的第一自振周期之比為0.9，滿足規(guī)范要求。
2、振型曲線光滑符合規(guī)律。
3、 底層剪重比>3.2%，滿足規(guī)范要求。
4、 最大層間位移和頂點(diǎn)位移<1/1000，滿足規(guī)范要求。從最大樓層位移曲線可以看出，五層以下較緩，而轉(zhuǎn)換層以上較陡，說(shuō)明底盤(pán)剛度比塔樓剛度小。
5、分析表明，時(shí)程分析的最大位移均不超過(guò)反應(yīng)譜法計(jì)算的位移值，y向樓層剪力，X、Y向樓層彎矩均不超過(guò)反應(yīng)譜法計(jì)算的樓層剪力及樓層彎矩，僅X向樓層剪力 TAF-2波大于反應(yīng)譜法，但三個(gè)波的平均值仍小于反映譜法樓層剪力。動(dòng)力時(shí)程分析復(fù)核結(jié)果表明，不需要調(diào)整個(gè)樓層構(gòu)件的內(nèi)力和斷面配筋。
3.3、局部計(jì)算及構(gòu)造處理
1、框支梁：采用SATWE程序中的框支剪力墻有限元分析程序進(jìn)行計(jì)算，并進(jìn)行應(yīng)力分析。同時(shí)，加強(qiáng)框支梁的配筋構(gòu)造措施，為避免框支梁鋼筋過(guò)密，在框支主梁的下部配筋區(qū)加設(shè)一根580mm高的鋼梁。
2、 角窗：整體計(jì)算時(shí)，角窗上部墻體按雙懸臂梁進(jìn)行計(jì)算。配筋設(shè)計(jì)時(shí)同時(shí)滿足剪力墻連梁的要求。同時(shí)，加強(qiáng)角窗周?chē)陌抵斑B梁的配筋，邊墻剪力墻加墻垛，角窗部分樓板加斜筋。
3、 鋼骨柱的計(jì)算：首先，確定鋼骨的截面形式，預(yù)定鋼骨柱的鋼骨含鋼率，帶入SATWE程序中進(jìn)行整體計(jì)算，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果調(diào)整含鋼率。有關(guān)鋼骨柱的構(gòu)造及具體做法見(jiàn)下面的詳細(xì)介紹。
4、鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作采用鋼骨混凝土是解決超限問(wèn)題的重大技術(shù)措施，也是本次設(shè)計(jì)的重要組成部分，在我省也是首次采用。在本次設(shè)計(jì)中，鋼骨柱采用的是實(shí)腹式十字型鋼，鋼骨梁采用的是工字型鋼。在鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要注意的幾個(gè)問(wèn)題如下：
4.1、鋼骨的含鋼率：關(guān)于鋼骨混凝土構(gòu)件的最小和最大含鋼率，目前沒(méi)有統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，但當(dāng)鋼骨含鋼率小于2% 時(shí)，可以采用鋼筋混凝土構(gòu)件，而沒(méi)有必要采用鋼骨混凝土構(gòu)件。當(dāng)鋼骨含鋼率太大時(shí)，鋼骨與混凝土不能有效地共同工作，混凝土的作用不能完全發(fā)揮，且混凝土澆注施工有困難。因此，在冶金部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》YB9082-97中將鋼骨含鋼率定為2%~15%.一般說(shuō)來(lái)，較為合理的含鋼率為 5%~8%.另在建設(shè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ138-2001中定為4%~10%.在中廣大廈鋼骨混凝土柱的設(shè)計(jì)中，考慮到建設(shè)單位盡量節(jié)約鋼材，節(jié)省資金的要求，經(jīng)專(zhuān)家委員會(huì)認(rèn)可，鋼骨柱的含鋼率確定為3.5%.
4.2、鋼骨的寬厚比：鋼板的厚度不宜小于6mm，一般為翼緣板20mm以上，腹板16mm以上，但當(dāng)鋼板厚度大于36mm時(shí)，鋼材的厚度方向的斷面收縮率應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《厚度方向性能鋼板》 GB5313中的Z15級(jí)的規(guī)定。這是因?yàn)楹穸容^大的鋼板在軋制過(guò)程中存在各向異性，由于在焊縫附近常形成約束，焊接時(shí)容易引起層狀撕裂，焊接質(zhì)量不易保證。鋼骨的寬厚比應(yīng)滿足規(guī)范的要求。
4.3、鋼骨的混凝土保護(hù)層厚度：根據(jù)規(guī)范規(guī)定，對(duì)鋼骨柱，混凝土最小保護(hù)層厚度不宜小于120mm，對(duì)鋼骨梁則不宜小于100mm.
4.4、要重視鋼骨混凝土柱與鋼筋混凝土梁在構(gòu)造連接上的配合協(xié)調(diào)問(wèn)題。
5、鋼骨的制作與構(gòu)造措施
5.1、鋼骨的制作鋼骨的制作必須采用機(jī)械加工，并宜由鋼結(jié)構(gòu)制作廠家承擔(dān)。型鋼的切割、焊接、運(yùn)輸、吊裝、探傷檢驗(yàn)應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》GB50205、《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》JGJ81、《鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》GB50221的規(guī)定，鋼材、焊接材料、螺栓等應(yīng)有質(zhì)量證明書(shū)，質(zhì)量應(yīng)符合國(guó)家有關(guān)規(guī)范的規(guī)定。焊接前應(yīng)將構(gòu)件焊接面除油、除銹，焊工應(yīng)持證上崗。施工中應(yīng)確保施工現(xiàn)場(chǎng)型鋼柱拼接和梁柱節(jié)點(diǎn)連接的焊接質(zhì)量，型鋼鋼板的制孔，應(yīng)采用工廠車(chē)床制孔，嚴(yán)禁現(xiàn)場(chǎng)用氧氣切割開(kāi)孔，在鋼骨制作完成后，建設(shè)單位不可隨意變更，以免引起孔位改變?cè)斐墒┕だщy。
5.2、鋼骨混凝土中設(shè)置抗剪拴釘?shù)囊箐摴腔炷僚c鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的顯著區(qū)別之一是型鋼與混凝土的粘結(jié)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于鋼筋與混凝土的粘結(jié)力。根據(jù)國(guó)內(nèi)外的試驗(yàn)，大約只相當(dāng)于光面鋼筋粘結(jié)力的45%.因此，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中認(rèn)為鋼筋與混凝土是共同工作的，直至構(gòu)件破壞。而在鋼骨混凝土中，由于粘結(jié)滑移的存在，將影響到構(gòu)件的破壞形態(tài)、計(jì)算假定、構(gòu)件承載能力及剛度、裂縫。通?？捎脙煞N方法解決，一是在構(gòu)件上另設(shè)剪切連接件（栓釘），并按照計(jì)算確定其數(shù)量，即滑移面上的剪力全由剪切連接件承擔(dān)，稱(chēng)為完全剪力連接。這樣可以認(rèn)為型鋼與混凝土完全共同工作。另一種方法是在計(jì)算中考慮粘結(jié)滑移對(duì)承載力的影響，同時(shí)在型鋼的一定部位：如（1）柱腳及柱腳向上一層范圍內(nèi)；（2）與框架梁連接的牛腿的上、下翼緣處；（3）結(jié)構(gòu)過(guò)渡層范圍內(nèi)的鋼骨翼緣處加設(shè)抗剪栓釘作為構(gòu)造要求。構(gòu)件中設(shè)置的栓釘應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《園柱頭焊釘》GB10433的規(guī)定，栓釘直徑一般為19，長(zhǎng)度不宜小于4倍栓釘直徑，間距不宜小于6倍栓釘直徑，且不宜大于200mm.并采用特制的設(shè)釘槍進(jìn)行焊接，焊接質(zhì)量應(yīng)滿足規(guī)范要求。
5.3、鋼骨的拼接鋼骨柱的長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)鋼材的生產(chǎn)和運(yùn)輸長(zhǎng)度限制及建筑物層高綜合考慮，一般每三層為一根，其工地拼接接頭宜設(shè)于框架梁頂面以上1~3m處。鋼骨柱的工地拼接一般有三種形式：
?。?）全焊接連接；
?。?）全螺栓連接；
（3）栓、焊混合連接。設(shè)計(jì)施工中多采用第三種形式，即鋼骨柱翼緣采用全溶透的剖口對(duì)接焊縫連接，腹板采用摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接。中廣大廈設(shè)計(jì)中的鋼骨工地拼接采用第三種形式。
5.4、鋼骨柱的柱腳構(gòu)造
1、鋼骨柱的柱腳分為埋入式和非埋入式兩種，在抗震區(qū)宜采用埋入式柱腳，柱腳鋼骨的混凝土最小保護(hù)層厚度為：中間柱：不得小于180mm，邊柱和角柱：不得小于250mm.
2、鋼骨柱埋入式柱腳的埋入深度不應(yīng)小于3倍型鋼柱截面高度，在注腳部位和柱腳向上一層的范圍內(nèi)，鋼骨柱翼緣外側(cè)設(shè)置栓釘，栓釘直徑不小于19，間距不大于200mm，且栓釘至翼緣板邊緣的距離大于50mm.
3、在中廣大廈的鋼骨設(shè)計(jì)中，由于建筑物嵌固端取在±0.000米處，為保證地下一層汽車(chē)庫(kù)的使用功能，經(jīng)多次反復(fù)研究、討論，最終確定了底層框架梁水平、垂直加腋，鋼骨伸入框架柱內(nèi)長(zhǎng)度為1.5m，下部與鋼筋混凝土柱柱心鋼筋焊接。在施工過(guò)程中，施工單位提出，鋼骨注腳放在半層柱上施工有困難，施工質(zhì)量無(wú)法保證。后經(jīng)施工單位、設(shè)計(jì)單位、制作單位及建設(shè)單位多次研究，決定在鋼骨柱柱腳底部另設(shè)格構(gòu)式支架，將支架一延伸至地下一層底板（支架必須保證拉力傳遞），比上述方法容易施工，加快了施工進(jìn)度。經(jīng)實(shí)踐證明在今后的設(shè)計(jì)中若遇到同類(lèi)問(wèn)題，宜將鋼骨直接伸入地下一層，這樣即滿足了埋入式柱腳的埋深問(wèn)題，又取消了底層梁加腋的施工工序、支架的制作安裝工序，節(jié)省了時(shí)間，施工質(zhì)量較易保證。
5.5、鋼骨柱的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造框架梁、柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)是結(jié)構(gòu)受力的關(guān)鍵部位，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證傳力明確，安全可靠，施工方便，節(jié)點(diǎn)核心區(qū)不允許有過(guò)大的變形。
在鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)中，梁、柱節(jié)點(diǎn)包括以下幾種形式：
（1）鋼骨混凝土梁—鋼骨混凝土柱的連接；
?。?）鋼梁—鋼骨混凝土柱的連接；
?。?）鋼筋混凝土梁—鋼骨混凝土柱的連接。在中廣大廈設(shè)計(jì)中我們遇到的是第三種情況。
規(guī)范規(guī)定，節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼骨部分的連接構(gòu)造應(yīng)與鋼結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)連接相一致，在柱鋼骨的鋼牛腿翼緣水平位置處應(yīng)設(shè)置加勁肋，其構(gòu)造應(yīng)便于混凝土澆灌，并保證混凝土密實(shí)。柱中鋼骨和主筋的布置應(yīng)為梁中主筋貫穿留出通道，梁中主筋不應(yīng)穿過(guò)鋼骨翼緣，也不得與柱中鋼骨直接焊接，鋼骨腹板部分設(shè)置鋼筋貫穿孔時(shí)，截面缺損率不宜超過(guò)腹板面積的25%.根據(jù)規(guī)范要求，在中廣大廈鋼骨設(shè)計(jì)中，我們采用的方法是：在鋼筋混凝土梁與鋼骨柱連接的梁端，設(shè)置一段工字型鋼梁（牛腿），鋼梁的高度由鋼筋混凝土梁高決定，一般為鋼筋混凝土梁高的0.7 倍以上，鋼筋混凝土梁內(nèi)鋼筋的一部分與鋼牛腿焊接或搭接，鋼牛腿的長(zhǎng)度應(yīng)滿足梁內(nèi)鋼筋內(nèi)力傳遞要求。因鋼骨柱主筋穿過(guò)鋼牛腿翼緣，鋼牛腿強(qiáng)度有所削弱，因此梁內(nèi)鋼筋焊接或搭接長(zhǎng)度應(yīng)從牛腿根部起算。在實(shí)際施工中，由于鋼牛腿長(zhǎng)度較長(zhǎng)，運(yùn)輸有困難，鋼牛腿的長(zhǎng)度均取滿足梁內(nèi)主筋焊接長(zhǎng)度要求。在鋼牛腿的上、下翼緣上設(shè)置栓釘，栓釘?shù)闹睆綖??19，間距200mm，從框架梁梁端至鋼梁（牛腿）端部以外2倍梁高范圍內(nèi)為框架梁端箍筋加密區(qū)，梁內(nèi)主筋保證有不少于 1/3主筋面積穿過(guò)鋼骨連續(xù)配置。
為方便鋼骨的工廠化制作，鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)與普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不同且難度最大的是：
?。?） 需確定鋼骨柱中每根鋼筋的準(zhǔn)確位置；
（2） 根據(jù)鋼骨這種型鋼翼緣的寬度確定框架梁的寬度；
?。?） 確定框架梁中每根鋼筋的位置；
?。?） 根據(jù)柱梁鋼筋的位置確定鋼骨穿孔的位置；
?。?） 鋼骨中穿鋼筋的孔徑由鋼筋直徑確定，一般比鋼筋直徑大4~6mm；
?。?），鋼骨中縱橫兩方向穿鋼筋孔的位置至少應(yīng)錯(cuò)開(kāi)一個(gè)孔徑。
5.6、鋼骨的柱頂構(gòu)造根據(jù)規(guī)范規(guī)定，但結(jié)構(gòu)下部采用鋼骨混凝土柱、上部采用鋼筋混凝土柱時(shí)，其間應(yīng)設(shè)置過(guò)渡層。在本次設(shè)計(jì)中，過(guò)渡層設(shè)置在轉(zhuǎn)換層中，柱頂加設(shè)一塊25厚柱頂錨固板。但在實(shí)際施工過(guò)程中，轉(zhuǎn)換大梁配筋較多，柱頂錨固板直接影響轉(zhuǎn)換大梁鋼筋的錨固，經(jīng)多方研究，取消了柱頂錨固板，為轉(zhuǎn)換大梁的順利施工創(chuàng)造了條件。
6、經(jīng)濟(jì)比較
未采用鋼骨混凝土柱前，框支柱截面尺寸為1300X1300mm，上部住宅為6~25層。采用鋼骨混凝土柱后，框支柱截面尺寸為1100X1100mm，上部住宅為6~26層，框支柱截面面積減少了30%左右，住宅面積增加了1860平方米。
在整個(gè)建筑中，共使用型鋼650 噸，型鋼的材料、制作、安裝綜合預(yù)算價(jià)約為6500元/噸，減去縮小柱截面及減少鋼筋面積的費(fèi)用后，增加費(fèi)用257.63萬(wàn)元，柱截面縮小后商場(chǎng)部分增加使用面積115.2平方米，按20000元/平方米計(jì)算，增加收益230.4萬(wàn)元。增加住宅面積增加收益372萬(wàn)元（1860平方米，按2000元/平方米計(jì)算），變更后增加凈收益352.77萬(wàn)元。
由此可以看出，采用鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)既可滿足設(shè)計(jì)要求，又能為建設(shè)單位增加經(jīng)濟(jì)效益，為在高層建筑設(shè)計(jì)中解決超限問(wèn)題提供了可靠途經(jīng)。是一種值得推廣的良好的結(jié)構(gòu)體系。
關(guān)鍵詞： 鋼骨混凝土柱 鋼骨截面形式 鋼骨含鋼率前 言所謂超限高層建筑工程是指超出國(guó)家現(xiàn)行規(guī)范、規(guī)程所規(guī)定的適用高度和適用結(jié)構(gòu)類(lèi)型、體型特別不規(guī)則以及有關(guān)規(guī)范、規(guī)程規(guī)定應(yīng)進(jìn)行抗震專(zhuān)項(xiàng)審查的高層建筑工程。中廣大廈是集辦公，住宅， 商場(chǎng)， 餐飲， 娛樂(lè)為一體的大型高層綜合性建筑。包括三棟高層塔樓（A， B， C棟）。 裙房五層， 地下二層。地下一、二層為設(shè)備用房，汽車(chē)庫(kù)，地下二層戰(zhàn)時(shí)為六級(jí)人防。地上一~五層為商場(chǎng)。A、B棟塔樓為6~26層蝶形平面的高層住宅，房屋高度89.1米，包括局部突出在內(nèi)，建筑總高度106.1米。C棟塔樓為6~28層大空間辦公室，房屋高度99.6米。包括局部突出在內(nèi)，建筑總高度118.800米。五層商場(chǎng)總面積為26745平方米，總建筑面積100010平方米。
因房屋總長(zhǎng)度遠(yuǎn)超過(guò)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)伸縮縫最大間距55 米的限值，為此設(shè)二道抗震縫將房屋分為三段，形成三個(gè)結(jié)構(gòu)單元。即A、B棟高層為大底盤(pán)、雙塔樓；C棟為獨(dú)立帶裙房的框架剪力墻結(jié)構(gòu)高層建筑；其余為框架結(jié)構(gòu)。建筑抗震設(shè)防類(lèi)別均為乙類(lèi)，場(chǎng)地類(lèi)別為Ⅱ類(lèi)?；A(chǔ)采用鋼筋混凝土平板式筏形基礎(chǔ)，底板厚度1600mm（住宅部分）、1800mm（辦公部分），持力層為強(qiáng)風(fēng)化砂巖，地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值400Kpa，壓縮模量Es=12~17Mpa.。本建筑的結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為一級(jí)，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為50年。本文以A、B棟為論及對(duì)象。
1、結(jié)構(gòu)布置特點(diǎn)
A、 B棟高層為滿足上部住宅建筑的舒適性、規(guī)則性要求（即住宅室內(nèi)無(wú)柱角）及下部五層商場(chǎng)大空間的使用要求，采用五層大底盤(pán)雙塔樓框支剪力墻結(jié)構(gòu)，在五~六層中間利用設(shè)備層做轉(zhuǎn)換層，采用梁式轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換層設(shè)置標(biāo)高為23米。高寬比為3.22，長(zhǎng)寬比為4.13，轉(zhuǎn)換層上下剪切剛度比值γ=1.395. 1、房屋高度超限A、B棟高層房屋高度為89.1米，超過(guò)了《鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》（JGJ3-91）中規(guī)定的框支剪力墻結(jié)構(gòu)8度區(qū)適用高度80米的限值。
2、采用雙塔樓聯(lián)體結(jié)構(gòu)，質(zhì)量、剛度分布不均勻，豎向不規(guī)則。
3、高位轉(zhuǎn)換：在五~六層之間利用設(shè)備層做轉(zhuǎn)換層，標(biāo)高23米。超過(guò)8度區(qū)轉(zhuǎn)換層宜控制在3層以下的限制。
4、由于住宅建筑平面的要求，局部存在二次轉(zhuǎn)換。
5、由于商場(chǎng)使用功能的限制，A、B棟塔樓的落地剪力墻數(shù)量偏少，且大都布置在商場(chǎng)后部，主體結(jié)構(gòu)與大底盤(pán)中心的偏心矩與底盤(pán)尺寸之比大于0.2. 6、6~26層住宅部分在外圍剪力墻局部開(kāi)設(shè)角窗。
2、構(gòu)造措施
經(jīng)我院多次分析論證，認(rèn)為其主要不利因素為：框支剪力墻結(jié)構(gòu)在轉(zhuǎn)換層以下，支撐框架與落地剪力墻并存，形成了“支撐框架— 剪力墻”體系。此中，支撐框架是一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。這種結(jié)構(gòu)體系，在高位轉(zhuǎn)換時(shí)，由于在轉(zhuǎn)換層附近的剛度、內(nèi)力和傳力途徑發(fā)生突變，易形成薄弱層，對(duì)抗震不利。同時(shí)，支撐框架柱要直接承擔(dān)上部傳來(lái)的重力荷載，直接承擔(dān)其上剪力墻由于傾覆力矩產(chǎn)生的軸力，要直接承擔(dān)不可能依靠樓板全部間接傳力給落地剪力墻而有一部分直接傳來(lái)的地震水平剪力。這樣使得轉(zhuǎn)換層以下支撐框架柱的內(nèi)力遠(yuǎn)大于計(jì)算分析結(jié)果。對(duì)此采取以下措施：
1、在塔樓范圍內(nèi)五層以下框支部分采用鋼骨混凝土柱，鋼筋混凝土梁混合結(jié)構(gòu)（鋼骨混凝土柱共48個(gè)）。作為解決高位轉(zhuǎn)換和高度超限的一項(xiàng)重要措施。
2、 A、B棟塔樓的裙樓樓屋面板，在塔樓高振型的影響下，承受較大反復(fù)作用下的縱向拉壓力及橫向剪力，受力十分復(fù)雜。同時(shí)，由于建筑使用功能的要求，在裙樓中部開(kāi)設(shè)大洞以便設(shè)置電梯，對(duì)樓板削弱較大。針對(duì)這一不利因素，在設(shè)計(jì)中采用了加強(qiáng)開(kāi)大洞處樓板四周梁的斷面及配筋，加大樓板厚度，增設(shè)斜筋的措施。
3、由于上部住宅為蝶形平面，在轉(zhuǎn)換層個(gè)別部位出現(xiàn)了二次轉(zhuǎn)換梁。根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2002）第10.2.10條的規(guī)定：轉(zhuǎn)換層上部的豎向抗側(cè)力構(gòu)件（墻、柱）宜直接落在轉(zhuǎn)換層的主結(jié)構(gòu)上。當(dāng)結(jié)構(gòu)豎向布置復(fù)雜，框支主梁承托剪力墻并承托轉(zhuǎn)換次梁及其上剪力墻時(shí)，應(yīng)進(jìn)行應(yīng)力分析，按應(yīng)力校核配筋，并加強(qiáng)配筋構(gòu)造措施。B級(jí)高度框支剪力墻高層建筑的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，不宜采用框支主、次梁方案。針對(duì)這一不利因素，我們采取了加強(qiáng)框支主梁的配筋構(gòu)造措施，并在框支主梁的下部配筋區(qū)設(shè)置鋼梁的措施。
4、在住宅部分開(kāi)設(shè)角窗，削弱了剪力墻結(jié)構(gòu)體系的整體性，對(duì)其抗震性能帶來(lái)了不利影響，改變了剪力墻與框支梁之間的傳力方式。針對(duì)這一不利因素，我們決定從受力計(jì)算和構(gòu)造措施兩方面予以加強(qiáng)處理。
3、計(jì)算結(jié)果分析
3.1、總體計(jì)算結(jié)果1、計(jì)算軟件：采用中國(guó)建筑科學(xué)研究院的PKPM 系列中的TAT（多層及高層建筑結(jié)構(gòu)三維分析與設(shè)計(jì)軟件），SATWE（多、高層建筑結(jié)構(gòu)空間有限元分析與設(shè)計(jì)軟件）兩種不同程序分別進(jìn)行對(duì)比計(jì)算，其總體計(jì)算結(jié)果接近。下面列出TAT、SATWE的計(jì)算結(jié)果。地震影響系數(shù)采用《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GBJ11-89中的數(shù)值：多遇地震0.16，罕遇地震 0.9，阻尼比取0.05 2、設(shè)計(jì)參數(shù)：地震烈度 8度； 場(chǎng)地土類(lèi)別 Ⅱ類(lèi)；抗震等級(jí)框架、剪力墻均為一級(jí)； 樓層自由度數(shù)：每個(gè)塔樓每層3個(gè)自由度（兩個(gè)平動(dòng)，一個(gè)扭轉(zhuǎn)）；地震作用按側(cè)剛分析模型考慮扭轉(zhuǎn)耦連，用18個(gè)振型計(jì)算，固定端取在±0.000處。
3.2 結(jié)構(gòu)基本周期：SATWE結(jié)果：T1=1.3611 T2=1.3455 T3=1.2611 T4=1.1075 T5=1.0510 T6=1.0458（僅列出前六個(gè)振型）
TAT結(jié)果： T1=1.5046 T2=1.4899 T3=1.3669 T4=1.2368 T5=1.1506
T6=1.0749（僅列出前六個(gè)振型）
4、地震作用下的底層水平地震剪力系數(shù)：
SATWE結(jié)果： Qox/G=4.44% Qoy/G=4.35% TAT結(jié)果： Qox/G=4.08%
Qoy/G=4.08% 5、地震作用下按彈性方法計(jì)算的最大層間位移與層高比值：SATWE結(jié)果： Ux/h=1/2262 Uy/h=1/2187 TAT結(jié)果： Ux/h=1/1573 Uy/h=1/1583 6、地震作用下按彈性方法計(jì)算的最大頂點(diǎn)位移與總高比值：SATWE果： Ux/H=1/3021 Ux/H=1/2649
TAT結(jié)果： Ux/H=1/2428 Ux/H=1/2373 7、結(jié)構(gòu)振型曲線及時(shí)程分析的部分圖形3.2、計(jì)算結(jié)果分析根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果來(lái)看，兩種計(jì)算結(jié)果接近。下面以SATWE程序?yàn)橹鬟M(jìn)行分析：
1、自振周期在合理范圍之內(nèi)，結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期與平動(dòng)為主的第一自振周期之比為0.9，滿足規(guī)范要求。
2、振型曲線光滑符合規(guī)律。
3、 底層剪重比>3.2%，滿足規(guī)范要求。
4、 最大層間位移和頂點(diǎn)位移<1/1000，滿足規(guī)范要求。從最大樓層位移曲線可以看出，五層以下較緩，而轉(zhuǎn)換層以上較陡，說(shuō)明底盤(pán)剛度比塔樓剛度小。
5、分析表明，時(shí)程分析的最大位移均不超過(guò)反應(yīng)譜法計(jì)算的位移值，y向樓層剪力，X、Y向樓層彎矩均不超過(guò)反應(yīng)譜法計(jì)算的樓層剪力及樓層彎矩，僅X向樓層剪力 TAF-2波大于反應(yīng)譜法，但三個(gè)波的平均值仍小于反映譜法樓層剪力。動(dòng)力時(shí)程分析復(fù)核結(jié)果表明，不需要調(diào)整個(gè)樓層構(gòu)件的內(nèi)力和斷面配筋。
3.3、局部計(jì)算及構(gòu)造處理
1、框支梁：采用SATWE程序中的框支剪力墻有限元分析程序進(jìn)行計(jì)算，并進(jìn)行應(yīng)力分析。同時(shí)，加強(qiáng)框支梁的配筋構(gòu)造措施，為避免框支梁鋼筋過(guò)密，在框支主梁的下部配筋區(qū)加設(shè)一根580mm高的鋼梁。
2、 角窗：整體計(jì)算時(shí)，角窗上部墻體按雙懸臂梁進(jìn)行計(jì)算。配筋設(shè)計(jì)時(shí)同時(shí)滿足剪力墻連梁的要求。同時(shí)，加強(qiáng)角窗周?chē)陌抵斑B梁的配筋，邊墻剪力墻加墻垛，角窗部分樓板加斜筋。
3、 鋼骨柱的計(jì)算：首先，確定鋼骨的截面形式，預(yù)定鋼骨柱的鋼骨含鋼率，帶入SATWE程序中進(jìn)行整體計(jì)算，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果調(diào)整含鋼率。有關(guān)鋼骨柱的構(gòu)造及具體做法見(jiàn)下面的詳細(xì)介紹。
4、鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作采用鋼骨混凝土是解決超限問(wèn)題的重大技術(shù)措施，也是本次設(shè)計(jì)的重要組成部分，在我省也是首次采用。在本次設(shè)計(jì)中，鋼骨柱采用的是實(shí)腹式十字型鋼，鋼骨梁采用的是工字型鋼。在鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要注意的幾個(gè)問(wèn)題如下：
4.1、鋼骨的含鋼率：關(guān)于鋼骨混凝土構(gòu)件的最小和最大含鋼率，目前沒(méi)有統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，但當(dāng)鋼骨含鋼率小于2% 時(shí)，可以采用鋼筋混凝土構(gòu)件，而沒(méi)有必要采用鋼骨混凝土構(gòu)件。當(dāng)鋼骨含鋼率太大時(shí)，鋼骨與混凝土不能有效地共同工作，混凝土的作用不能完全發(fā)揮，且混凝土澆注施工有困難。因此，在冶金部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》YB9082-97中將鋼骨含鋼率定為2%~15%.一般說(shuō)來(lái)，較為合理的含鋼率為 5%~8%.另在建設(shè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ138-2001中定為4%~10%.在中廣大廈鋼骨混凝土柱的設(shè)計(jì)中，考慮到建設(shè)單位盡量節(jié)約鋼材，節(jié)省資金的要求，經(jīng)專(zhuān)家委員會(huì)認(rèn)可，鋼骨柱的含鋼率確定為3.5%.
4.2、鋼骨的寬厚比：鋼板的厚度不宜小于6mm，一般為翼緣板20mm以上，腹板16mm以上，但當(dāng)鋼板厚度大于36mm時(shí)，鋼材的厚度方向的斷面收縮率應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《厚度方向性能鋼板》 GB5313中的Z15級(jí)的規(guī)定。這是因?yàn)楹穸容^大的鋼板在軋制過(guò)程中存在各向異性，由于在焊縫附近常形成約束，焊接時(shí)容易引起層狀撕裂，焊接質(zhì)量不易保證。鋼骨的寬厚比應(yīng)滿足規(guī)范的要求。
4.3、鋼骨的混凝土保護(hù)層厚度：根據(jù)規(guī)范規(guī)定，對(duì)鋼骨柱，混凝土最小保護(hù)層厚度不宜小于120mm，對(duì)鋼骨梁則不宜小于100mm.
4.4、要重視鋼骨混凝土柱與鋼筋混凝土梁在構(gòu)造連接上的配合協(xié)調(diào)問(wèn)題。
5、鋼骨的制作與構(gòu)造措施
5.1、鋼骨的制作鋼骨的制作必須采用機(jī)械加工，并宜由鋼結(jié)構(gòu)制作廠家承擔(dān)。型鋼的切割、焊接、運(yùn)輸、吊裝、探傷檢驗(yàn)應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》GB50205、《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》JGJ81、《鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》GB50221的規(guī)定，鋼材、焊接材料、螺栓等應(yīng)有質(zhì)量證明書(shū)，質(zhì)量應(yīng)符合國(guó)家有關(guān)規(guī)范的規(guī)定。焊接前應(yīng)將構(gòu)件焊接面除油、除銹，焊工應(yīng)持證上崗。施工中應(yīng)確保施工現(xiàn)場(chǎng)型鋼柱拼接和梁柱節(jié)點(diǎn)連接的焊接質(zhì)量，型鋼鋼板的制孔，應(yīng)采用工廠車(chē)床制孔，嚴(yán)禁現(xiàn)場(chǎng)用氧氣切割開(kāi)孔，在鋼骨制作完成后，建設(shè)單位不可隨意變更，以免引起孔位改變?cè)斐墒┕だщy。
5.2、鋼骨混凝土中設(shè)置抗剪拴釘?shù)囊箐摴腔炷僚c鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的顯著區(qū)別之一是型鋼與混凝土的粘結(jié)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于鋼筋與混凝土的粘結(jié)力。根據(jù)國(guó)內(nèi)外的試驗(yàn)，大約只相當(dāng)于光面鋼筋粘結(jié)力的45%.因此，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中認(rèn)為鋼筋與混凝土是共同工作的，直至構(gòu)件破壞。而在鋼骨混凝土中，由于粘結(jié)滑移的存在，將影響到構(gòu)件的破壞形態(tài)、計(jì)算假定、構(gòu)件承載能力及剛度、裂縫。通?？捎脙煞N方法解決，一是在構(gòu)件上另設(shè)剪切連接件（栓釘），并按照計(jì)算確定其數(shù)量，即滑移面上的剪力全由剪切連接件承擔(dān)，稱(chēng)為完全剪力連接。這樣可以認(rèn)為型鋼與混凝土完全共同工作。另一種方法是在計(jì)算中考慮粘結(jié)滑移對(duì)承載力的影響，同時(shí)在型鋼的一定部位：如（1）柱腳及柱腳向上一層范圍內(nèi)；（2）與框架梁連接的牛腿的上、下翼緣處；（3）結(jié)構(gòu)過(guò)渡層范圍內(nèi)的鋼骨翼緣處加設(shè)抗剪栓釘作為構(gòu)造要求。構(gòu)件中設(shè)置的栓釘應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《園柱頭焊釘》GB10433的規(guī)定，栓釘直徑一般為19，長(zhǎng)度不宜小于4倍栓釘直徑，間距不宜小于6倍栓釘直徑，且不宜大于200mm.并采用特制的設(shè)釘槍進(jìn)行焊接，焊接質(zhì)量應(yīng)滿足規(guī)范要求。
5.3、鋼骨的拼接鋼骨柱的長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)鋼材的生產(chǎn)和運(yùn)輸長(zhǎng)度限制及建筑物層高綜合考慮，一般每三層為一根，其工地拼接接頭宜設(shè)于框架梁頂面以上1~3m處。鋼骨柱的工地拼接一般有三種形式：
?。?）全焊接連接；
?。?）全螺栓連接；
（3）栓、焊混合連接。設(shè)計(jì)施工中多采用第三種形式，即鋼骨柱翼緣采用全溶透的剖口對(duì)接焊縫連接，腹板采用摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接。中廣大廈設(shè)計(jì)中的鋼骨工地拼接采用第三種形式。
5.4、鋼骨柱的柱腳構(gòu)造
1、鋼骨柱的柱腳分為埋入式和非埋入式兩種，在抗震區(qū)宜采用埋入式柱腳，柱腳鋼骨的混凝土最小保護(hù)層厚度為：中間柱：不得小于180mm，邊柱和角柱：不得小于250mm.
2、鋼骨柱埋入式柱腳的埋入深度不應(yīng)小于3倍型鋼柱截面高度，在注腳部位和柱腳向上一層的范圍內(nèi)，鋼骨柱翼緣外側(cè)設(shè)置栓釘，栓釘直徑不小于19，間距不大于200mm，且栓釘至翼緣板邊緣的距離大于50mm.
3、在中廣大廈的鋼骨設(shè)計(jì)中，由于建筑物嵌固端取在±0.000米處，為保證地下一層汽車(chē)庫(kù)的使用功能，經(jīng)多次反復(fù)研究、討論，最終確定了底層框架梁水平、垂直加腋，鋼骨伸入框架柱內(nèi)長(zhǎng)度為1.5m，下部與鋼筋混凝土柱柱心鋼筋焊接。在施工過(guò)程中，施工單位提出，鋼骨注腳放在半層柱上施工有困難，施工質(zhì)量無(wú)法保證。后經(jīng)施工單位、設(shè)計(jì)單位、制作單位及建設(shè)單位多次研究，決定在鋼骨柱柱腳底部另設(shè)格構(gòu)式支架，將支架一延伸至地下一層底板（支架必須保證拉力傳遞），比上述方法容易施工，加快了施工進(jìn)度。經(jīng)實(shí)踐證明在今后的設(shè)計(jì)中若遇到同類(lèi)問(wèn)題，宜將鋼骨直接伸入地下一層，這樣即滿足了埋入式柱腳的埋深問(wèn)題，又取消了底層梁加腋的施工工序、支架的制作安裝工序，節(jié)省了時(shí)間，施工質(zhì)量較易保證。
5.5、鋼骨柱的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造框架梁、柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)是結(jié)構(gòu)受力的關(guān)鍵部位，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證傳力明確，安全可靠，施工方便，節(jié)點(diǎn)核心區(qū)不允許有過(guò)大的變形。
在鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)中，梁、柱節(jié)點(diǎn)包括以下幾種形式：
（1）鋼骨混凝土梁—鋼骨混凝土柱的連接；
?。?）鋼梁—鋼骨混凝土柱的連接；
?。?）鋼筋混凝土梁—鋼骨混凝土柱的連接。在中廣大廈設(shè)計(jì)中我們遇到的是第三種情況。
規(guī)范規(guī)定，節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼骨部分的連接構(gòu)造應(yīng)與鋼結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)連接相一致，在柱鋼骨的鋼牛腿翼緣水平位置處應(yīng)設(shè)置加勁肋，其構(gòu)造應(yīng)便于混凝土澆灌，并保證混凝土密實(shí)。柱中鋼骨和主筋的布置應(yīng)為梁中主筋貫穿留出通道，梁中主筋不應(yīng)穿過(guò)鋼骨翼緣，也不得與柱中鋼骨直接焊接，鋼骨腹板部分設(shè)置鋼筋貫穿孔時(shí)，截面缺損率不宜超過(guò)腹板面積的25%.根據(jù)規(guī)范要求，在中廣大廈鋼骨設(shè)計(jì)中，我們采用的方法是：在鋼筋混凝土梁與鋼骨柱連接的梁端，設(shè)置一段工字型鋼梁（牛腿），鋼梁的高度由鋼筋混凝土梁高決定，一般為鋼筋混凝土梁高的0.7 倍以上，鋼筋混凝土梁內(nèi)鋼筋的一部分與鋼牛腿焊接或搭接，鋼牛腿的長(zhǎng)度應(yīng)滿足梁內(nèi)鋼筋內(nèi)力傳遞要求。因鋼骨柱主筋穿過(guò)鋼牛腿翼緣，鋼牛腿強(qiáng)度有所削弱，因此梁內(nèi)鋼筋焊接或搭接長(zhǎng)度應(yīng)從牛腿根部起算。在實(shí)際施工中，由于鋼牛腿長(zhǎng)度較長(zhǎng)，運(yùn)輸有困難，鋼牛腿的長(zhǎng)度均取滿足梁內(nèi)主筋焊接長(zhǎng)度要求。在鋼牛腿的上、下翼緣上設(shè)置栓釘，栓釘?shù)闹睆綖??19，間距200mm，從框架梁梁端至鋼梁（牛腿）端部以外2倍梁高范圍內(nèi)為框架梁端箍筋加密區(qū)，梁內(nèi)主筋保證有不少于 1/3主筋面積穿過(guò)鋼骨連續(xù)配置。
為方便鋼骨的工廠化制作，鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)與普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不同且難度最大的是：
?。?） 需確定鋼骨柱中每根鋼筋的準(zhǔn)確位置；
（2） 根據(jù)鋼骨這種型鋼翼緣的寬度確定框架梁的寬度；
?。?） 確定框架梁中每根鋼筋的位置；
?。?） 根據(jù)柱梁鋼筋的位置確定鋼骨穿孔的位置；
?。?） 鋼骨中穿鋼筋的孔徑由鋼筋直徑確定，一般比鋼筋直徑大4~6mm；
?。?），鋼骨中縱橫兩方向穿鋼筋孔的位置至少應(yīng)錯(cuò)開(kāi)一個(gè)孔徑。
5.6、鋼骨的柱頂構(gòu)造根據(jù)規(guī)范規(guī)定，但結(jié)構(gòu)下部采用鋼骨混凝土柱、上部采用鋼筋混凝土柱時(shí)，其間應(yīng)設(shè)置過(guò)渡層。在本次設(shè)計(jì)中，過(guò)渡層設(shè)置在轉(zhuǎn)換層中，柱頂加設(shè)一塊25厚柱頂錨固板。但在實(shí)際施工過(guò)程中，轉(zhuǎn)換大梁配筋較多，柱頂錨固板直接影響轉(zhuǎn)換大梁鋼筋的錨固，經(jīng)多方研究，取消了柱頂錨固板，為轉(zhuǎn)換大梁的順利施工創(chuàng)造了條件。
6、經(jīng)濟(jì)比較
未采用鋼骨混凝土柱前，框支柱截面尺寸為1300X1300mm，上部住宅為6~25層。采用鋼骨混凝土柱后，框支柱截面尺寸為1100X1100mm，上部住宅為6~26層，框支柱截面面積減少了30%左右，住宅面積增加了1860平方米。
在整個(gè)建筑中，共使用型鋼650 噸，型鋼的材料、制作、安裝綜合預(yù)算價(jià)約為6500元/噸，減去縮小柱截面及減少鋼筋面積的費(fèi)用后，增加費(fèi)用257.63萬(wàn)元，柱截面縮小后商場(chǎng)部分增加使用面積115.2平方米，按20000元/平方米計(jì)算，增加收益230.4萬(wàn)元。增加住宅面積增加收益372萬(wàn)元（1860平方米，按2000元/平方米計(jì)算），變更后增加凈收益352.77萬(wàn)元。
由此可以看出，采用鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)既可滿足設(shè)計(jì)要求，又能為建設(shè)單位增加經(jīng)濟(jì)效益，為在高層建筑設(shè)計(jì)中解決超限問(wèn)題提供了可靠途經(jīng)。是一種值得推廣的良好的結(jié)構(gòu)體系。
