[關(guān)鍵詞]高層建筑 承重柱設(shè)計(jì) 探討 

　　高層建筑結(jié)構(gòu)承重柱種類比較多，其中比較常見的有鋼纖維混凝土柱、箍筋約束混凝土柱等，這些承重柱各具優(yōu)勢(shì)，具體選擇哪種類型，則需要根據(jù)高層建筑要求來(lái)定，有些類型的承重柱延性比較差，而有些承重柱軸壓比不符合要求，設(shè)計(jì)人員要依據(jù)來(lái)選擇承重柱。 

　　一、高層建筑結(jié)構(gòu)承重柱的種類 

　　1.1 箍筋約束混凝土柱。根據(jù)配筋構(gòu)造形式的不同，可分為普通箍、井字箍、井字復(fù)合箍、復(fù)合螺旋箍、連續(xù)復(fù)合矩形箍柱。箍筋約束混凝土柱的受力機(jī)理是利用復(fù)合鋼箍或螺旋鋼箍約束核心混凝土受壓時(shí)的橫向應(yīng)變，使核心混凝土處于三向受壓狀態(tài)，從而提高混凝土強(qiáng)度，增加延性。這種類型柱在設(shè)計(jì)使用時(shí)，柱截面需做成圓形，適用性和靈活性差；采用焊接鋼箍時(shí)，焊接麻煩，用鋼量大，同時(shí)，鋼箍約束核心混凝土橫向應(yīng)變有限，柱承載力提高和延性能的改進(jìn)也是有限的。 

　　1.2 鋼纖維混凝土柱。鋼纖維混凝土是一種由水泥、粗細(xì)集料和隨機(jī)分布的短纖維組合而成的復(fù)合材料。由于鋼纖維阻滯基體混凝土裂縫的擴(kuò)展，使其各項(xiàng)物理力學(xué)性能都比普通混凝土有明顯的提高和改善。試驗(yàn)研究表明，隨著鋼纖維含量提高，混凝土極限壓應(yīng)變明顯增大。在其他各項(xiàng)條件基本相同的情況下，摻入適量鋼纖維能夠明顯提高構(gòu)件的延性。 

　　1.3 鋼管混凝土柱。根據(jù)截面形式不同，可分為方鋼管混凝土柱、圓鋼管混凝土柱和多邊形鋼管混凝土柱。鋼管混凝土是將混凝土注入封閉的薄壁鋼管內(nèi)形成的一種組合結(jié)構(gòu)材料，它利用鋼管和混凝土兩種材料在受力過(guò)程中的相互制約，使其具備了優(yōu)異的工作性能：承載力高、塑性和韌性好、經(jīng)濟(jì)效果好。采用鋼管混凝土結(jié)構(gòu)替代鋼結(jié)構(gòu)柱，可節(jié)約鋼材50%左右；若替代鋼筋混凝土柱，則在用鋼量大體相同的情況下可減小柱截面面積50%左右。相應(yīng)節(jié)約大量混凝土。 

　　二、高層建筑結(jié)構(gòu)承重柱設(shè)計(jì)重點(diǎn) 

　　高層建筑結(jié)構(gòu)承重柱設(shè)計(jì)的重要性不言而喻，在設(shè)計(jì)時(shí)需要抓住設(shè)計(jì)重點(diǎn)，能夠起到事半功倍的作用，其設(shè)計(jì)重點(diǎn)主要有兩點(diǎn)，一點(diǎn)是軸壓比限值；另一點(diǎn)是抗震性能。具體闡述如下： 

　　1、軸壓比限 

　　1.1 柱中軸壓比是影響延性的主要因素之一，而影響混凝土柱延性的主要原因在于混凝土部分所分擔(dān)的軸壓力。確定一個(gè)合適的軸壓比限值，以使混凝土柱的抗震延性得到滿足，十分重要。同時(shí)軸壓比是影響承重柱的破壞形態(tài)和變形能力的重要因素�！督ㄖ�抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2001）為了保證鋼筋混凝土柱具有足夠的延性，對(duì)柱的軸壓比限值做出了規(guī)定，希望框架發(fā)生大偏心受壓破壞，保證框架柱在地震作用下發(fā)生大變形時(shí)具有較好的延性，從而保證框架結(jié)構(gòu)有足夠的變形能力。實(shí)現(xiàn)框架大震不倒的抗震設(shè)計(jì)目標(biāo)。對(duì)于箍筋約束混凝土柱，采用井字復(fù)合箍、復(fù)合螺旋箍、連續(xù)復(fù)合矩形箍鋼筋混凝土柱，軸壓比限值可增加0.10，但應(yīng)保證最低配箍率的要求。 

　　1.2 高強(qiáng)混凝土柱材料的性能 

　　1.2.1 在材料的性能上，高強(qiáng)混凝土延性比普通混凝土延性差，在外荷作用下容易發(fā)生脆性破壞，但通過(guò)適當(dāng)?shù)呐浣顦?gòu)造措施，用高強(qiáng)混凝土制作的構(gòu)件延性同樣可以滿足設(shè)計(jì)要求，因此，其軸壓比限值可不降低。 

　　1.2.2 鋼纖維混凝土柱的性能。與普通混凝土類似，存在大偏心受壓破壞和小偏心受壓破壞兩種破壞形態(tài)。當(dāng)鋼纖維摻入量在1%-2%范圍內(nèi)，鋼纖維混凝土抗壓強(qiáng)度提高幅度較小。參照鋼筋混凝土框架柱軸壓比限值理論分析，鋼纖維混凝土柱軸壓比限值可略有提高。 

　　1.2.3 鋼管混凝土柱的性能�；�于鋼管混凝土壓彎構(gòu)件的水平力和位移恢復(fù)力特性的理論分析結(jié)果，鋼管混凝土構(gòu)件用于高層建筑中時(shí)，可采取限制長(zhǎng)細(xì)比的辦法，不必限定軸壓比。 

　　1.2.4 鋼骨混凝土柱的性能，相關(guān)研究根據(jù)鋼骨混凝土柱正截面承載力和低周期反復(fù)水平力作用下的靜力試驗(yàn)結(jié)果，從鋼骨混凝土柱界限破壞時(shí)內(nèi)力的平衡條件出發(fā)，推導(dǎo)出軸壓比的理論計(jì)算公式，經(jīng)簡(jiǎn)化后提出了實(shí)用計(jì)算公式。2、改善短柱抗震性能 

　　改進(jìn)配筋構(gòu)造型式，加強(qiáng)核心混凝土有效約束，如配置螺旋箍筋、復(fù)式箍筋、斜向交叉配筋等。提高構(gòu)件承載力，減小軸壓比，如鋼骨混凝土柱、鋼管混凝土柱和高強(qiáng)混凝土柱等；改進(jìn)材料性能，提高混凝土變形能力，如鋼纖維混凝土柱等；采用分體柱，變短柱為長(zhǎng)柱。 

　　三、高層建筑結(jié)構(gòu)承重柱設(shè)計(jì)建議 

　　承重柱設(shè)計(jì)對(duì)高層建筑而言，尤為重要，因?yàn)楦邔咏ㄖ�的荷載比較大，而且對(duì)抗震性能要求比較高，如果承重柱設(shè)計(jì)沒(méi)有符合這兩點(diǎn)要求，對(duì)高層建筑來(lái)說(shuō)消極影響非常大，因此在設(shè)計(jì)承重柱時(shí)，需要滿足工程要求，結(jié)合個(gè)人多年高層建筑結(jié)構(gòu)承重柱設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，提出以下建議： 

　　首先，正確選擇承重柱材料類型與性能直接影響到承重柱使用效果，尤其是荷載能力、強(qiáng)度方面影響特別大，通常情況下，承重柱制作材料都會(huì)選擇鋼管、高強(qiáng)混凝土材料，因?yàn)殇摴芫哂幸欢ǖ捻g性，而混凝土性能也比較突出，因此使用這兩種類型的材料完全符合工程要求，最為常見的承重柱為型鋼高強(qiáng)混凝土柱；其次，注重承重柱的選型，其選型需要考慮比較多的問(wèn)題是，其中最重要的有兩項(xiàng)，一個(gè)是施工技術(shù)，另一個(gè)是經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，這兩點(diǎn)要綜合考慮，與此同時(shí)，還需要考慮承重柱軸力大小，軸力大小不同，其型號(hào)必然也不相同。之所以要重視承重柱的選型除了上述的原因外，還主要是因?yàn)榭拐鹦阅艿囊�求，通常鋼纖維混凝土柱能夠滿足高層建筑對(duì)抗震性能的要求；有些設(shè)計(jì)人員在承重柱選型時(shí)，沒(méi)有考慮到截面尺寸的問(wèn)題，所以選擇的承重柱截面不適宜，出現(xiàn)截面尺寸過(guò)大的情況比較多，為了有效的縮減截面尺寸，可以選擇高強(qiáng)混凝土柱等，這種類型對(duì)縮減承重柱尺寸效果比較好；最后，承重柱種類不同，其軸壓比限值有所不同，因此在選定軸壓比時(shí)，要視具體情況而定，盡量將誤差降到最低。過(guò)高的軸壓比，承重柱塑性會(huì)受到嚴(yán)重的影響，因?yàn)檩S壓比高，承重柱的預(yù)壓應(yīng)變比較大，預(yù)壓應(yīng)變對(duì)承重柱的塑性影響非常大，尤其是轉(zhuǎn)動(dòng)能力的影響，這樣會(huì)降低承重柱的延性。但是如果軸壓比比較低，承重柱的截面尺寸會(huì)出現(xiàn)過(guò)大的現(xiàn)象，則會(huì)影響承重柱的高度，這會(huì)影響承重的延性。基于以上敘述，在選擇承重柱時(shí)，首先要考慮有限延性，其次注意選擇軸壓比，進(jìn)而才能使承重柱最大程度的獲得水平抗力。 

　　四、結(jié)語(yǔ) 

　　綜上所述，可知對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)承重柱設(shè)計(jì)進(jìn)行探討非常重要，因?yàn)樽鳛榻ㄖ�結(jié)構(gòu)中普遍使用的承重柱構(gòu)件，對(duì)設(shè)計(jì)人員的水平要求比較高，在此對(duì)其設(shè)計(jì)的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行探討，能夠?yàn)橄嚓P(guān)設(shè)計(jì)人員提供參考，使其在設(shè)計(jì)時(shí)能夠注意到相關(guān)問(wèn)題，而避免出現(xiàn)不必要的問(wèn)題。 

　　參考文獻(xiàn) 

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　　[2] 王鐵成，盧明奇.軸壓比對(duì)方鋼管混凝土框架延性影響的有限元分析[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版）.2005（1）.