鋼管混凝土柱在帝豪廣場四星級酒店項目中的應用

魏毅玲，吳鎮江

(中國建筑上海設計研究院有限公司廈門分公司，福建廈門361012)

1 工程概況

帝豪廣場位于福建省上杭市紫金大道和北二環路交界，是一個集四星級酒店、辦公及住宅配套為一體的商業地產項目。四星級酒店為該項目街區主門面，建筑面積 2.1×104m2，地上由4層裙房和20層主樓組成，建筑高度96 m，地下二層，出屋面為立面幕墻造型和景觀圓球，其立面效果圖見圖1。

本工程為丙類建筑，抗震設防烈度為6度，設計基本加速度值為 0.05g，場地類別Ⅱ類，基本風壓為0.35 kN/m2(100年)。

圖1 帝豪廣場四星級酒店立面效果

2 結構體系選型

本工程根據建筑平面特點及功能要求，采用框架－剪力墻結構，在電梯井、樓梯間處布置剪力墻作為主要水平抗側力構件;沿外立面內走廊適當柱距布置框架柱，主要承擔豎向荷載;樓蓋為鋼筋混凝土現澆樓蓋。標準層結構平面布置見圖2。

本工程采用中國建筑科學研究院編制的PKPM、SATWE分析程序進行計算，在塔樓偏置滿足規范的前提下將裙房與主樓相連，結構計算地上總層數取28層，考慮頂部出屋面造型的附加風荷載及地震荷載，首層為嵌固端并向下計算至地下2層。

由標準層結構平面圖可看出，酒店弧形軸網外弧邊柱跨度較大，中柱受荷面積較大，均屬受力較大的柱構件。經過經濟比較后，對外弧邊柱及中柱采用鋼管混凝土柱(共8根)，鋼管混凝土柱布置詳圖2;內弧邊柱因受力較小，仍采用鋼筋混凝土柱。

圖2 標準層結構平面布置

3 鋼管混凝土柱與混凝土柱的經濟比較

以一層受力較大處的鋼管混凝土柱為例，在1.35恒載+0.98活載工況下，N=31 479 kN，M=410 kN·m。如采用普通混凝土柱，框架抗震等級按三級，柱軸壓比限值U=0.9(短柱)，受當地混凝土攪拌站供貨水平限制，上杭地區商品混凝土強度等級最高用至C45，則柱截面尺寸需達1 300 mm×1 300 mm。實際上，隨著混凝土柱截面增加，其吸收地震及風荷載下內力均相應增大，柱截面尺寸達到1 400 mm×1 400 mm才可滿足承載力極限狀態要求，且計算配筋量巨大。鋼管混凝土柱與混凝土柱的經濟比較見表1。

表1 底層鋼管混凝土柱與混凝土柱經濟分析表

經過經濟比較，本工程對受力較大的8根主樓柱按鋼管混凝土進行設計。采取鋼管混凝土柱后，不僅可實現綜合獲利，還可減少結構柱占用建筑空間，使得地下室外弧邊柱處每跨可增加一部停車位，也利于建筑標準層酒店布局。其余柱子由于受力較小，采用鋼管混凝土柱綜合獲利不大，按普通鋼筋混凝土柱進行設計。

4 鋼管混凝土梁柱節點:RC環梁節點

本工程混凝土梁與鋼管混凝土柱剛接節點采用RC環梁節點，在鋼管周圍貼焊一道或兩道帶鋼作為抗剪環，框架梁端剪力通過抗剪環傳至鋼管混凝土柱，RC環梁圍繞鋼管與鋼管緊密箍抱，將梁端彎矩傳遞給鋼管混凝土柱。與穿筋－環形牛腿及寬梁－承重銷節點相比，RC環梁節點鋼管內外無加強環及穿心構件，除抗剪環及鋼管接長外無任何現場施焊，環梁鋼筋籠可在地面綁扎后吊裝就位，框架縱筋直接錨固在環梁內與環梁整澆，施工方便且造價較低。

環梁節點設計方法參考文獻[1]中提出的力學模型進行計算，本文不再詳述。

本工程RC環梁典型節點見圖3。

5 鋼管混凝土的優化探討

鋼管混凝土軸心受壓短柱承載力計算公式如下:

根據預算價來定義單位長度鋼管混凝土柱造價如下?；炷翉姸鹊燃?/p>

可列出不同壁厚、混凝土強度時鋼管混凝土的N0與F0(以 900 為例)，詳表2。

由表2可看出:

(1)套箍指標體現鋼管混凝土柱中鋼材的比重，套箍系數越大，柱承載力越大，但性價比越低。

(2)鋼管混凝土柱中鋼材造價占總造價絕大多數份額，但鋼材承載力占總承載力的份額到一定比例后提高幅度有限。

(3)在供貨水平允許的情況下，應優先采用薄壁鋼管和高強度混凝土搭配。例如鋼管混凝土柱t=25，C55的承載力(N0=51647 kN)為柱t=32，C45的承載力(N0=54551 kN)的94.7%;而造價僅為它的80.7%，具有較好的經濟效益。

圖3 RC環梁典型節點

6 結論

在酒店類高層建筑中采用鋼管混凝土柱具有較大優越性，可有效降低結構造價及增加使用空間，利于建筑創作。RC環梁節點為混凝土梁與鋼管混凝土柱可靠剛接節點，在鋼管混凝土結構設計中，應盡可能采用高強混凝土，這樣才能充分發揮鋼管混凝土的特點，取得較優效果。

表2 900鋼管混凝土柱性價比

[1]宋欣.鋼管混凝土柱環梁節點設計方法研究[D].華南理工大學，2000

[2]CECS 28:90鋼管混凝土結構設計與施工規程[S]

[3]GB 50017－2003鋼結構設計規范[S]