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250米超高层建筑框架柱的选型研究 蔡文杰 （广东省南方电信规划咨询设计院有限公司 深圳 518000） [摘要]提出250米超高层框架-核心筒结构中框架柱的选型需要考虑的因素，阐述了框架柱主要分类及优缺点，并结合实际工程，对几种主要的框架柱选型进行了技术经济性对比分析，对今后工程设计和建设方判断方案的经济合理性具有参考价值。 [关键词]钢筋混凝土柱 型钢混凝土柱 钢管混凝土柱 钢管混凝土叠合柱 钢管约束混凝土柱 技术经济对比 0 前言 随着经济增长的放缓，各行各业面临经济结构调整的压力。房地产首当其冲迎来巨大的调整，建设工程量在下降，利润率在降低，逼迫建设方降低成本，以求生存。土建成本中，结构的设计优化占据相当的比例。而优化设计重中之重是在结构选型，此应该高于施工图设计的精细化管理的重要性。本文就250米超高层建筑框架柱的选型做一些探讨。 经初步统计，250米超高层建筑在平立面比较规则的情况下，大部分为框架-核心筒结构体系。超过250米则可能需要设置加强层，以控制位移。核心筒一般为钢筋混凝土剪力墙结构，少数项目因为截面厚度的限制或超限审查需增加构件延性，设置型钢，以提高轴压比的限制条件。只有框架柱面临多项选择，需要从各方面进行经济技术性对比分析，权衡利弊，找到最适合项目自身的结构形式。 目前框架柱主要的结构形式分为以下几种：（1）钢筋混凝土柱；（2）型钢混凝土柱；（3）钢管混凝土柱；（4）钢管混凝土叠合柱；（5）钢管约束混凝土柱。 1常用框架柱的结构类型和特点 1.1钢筋混凝土柱 钢筋混凝土柱是结构设计中最常见的结构类型。（1）柱尺寸较大，影响建筑功能和美观，如底部尺寸过大影响建筑立面效果，地下室影响停车位和行车路线等；（2）造成结构易形成超短柱，抗震性能差；（3）钢筋混凝土梁与柱节点连接施工简单，常规施工即可；（4）需要支模拆模；（5）造价低廉。 1.2型钢混凝土柱 型钢混凝土柱是对钢筋混凝土柱的改进类型。（1）截面尺寸比钢筋混凝土柱缩小，但仍然较大；（2）抗震性能好，各国对其受力性能的研究很充分，并且在日本高层建筑广泛应用，并经受了实际地震的检验；（3）混凝土梁与柱节点连接施工复杂；（4）需要支模拆模；（5）造价较高。 1.3钢管混凝土柱 钢管混凝土柱也是比较成熟的结构类型。（1）截面尺寸适中；（2）抗震性能好，各国对其受力性能的研究很充分，据有关资料介绍，美国现在最大的钢管混凝土柱直径已经做到了2米多；（3）混凝土梁与柱节点连接施工复杂；（4）不需要支模拆模。柱内混凝土浇注较为方便；（5）造价较高；（6）需涂防火防腐涂料，后期维护费用较高。 1.4钢管混凝土叠合柱 钢管混凝土叠合柱是在钢管混凝土柱基础上的改良。（1）截面尺寸适中；（2）抗震性能好（3）混凝土梁与柱节点连接施工复杂；（4）需要支模拆模。柱内混凝土浇注较为方便，柱外混凝土浇注较困难；（5）造价较高；（6）不需涂防火防腐涂料。 1.5钢管约束混凝土柱 钢管约束混凝土柱是周绪红、刘界鹏提出的新型结构形式。（1）截面尺寸较小；（2）抗震性能极好（3）混凝土梁与柱节点连接施工简单；（4）不需要支模拆模，柱内混凝土浇注较为方便；（5）造价较低；（6）需要防火和防腐；（7）工程应用历史不长。 2工程实例 本工程位于深圳福田科技园片区，为多层裙房商业、塔楼超高层办公楼一体的大型城市综合体。地下室4层，裙房7层，塔楼56层，塔楼最高为249.90米。选取其中一个塔楼，最低一层标准层的边柱进行对比设计。此柱的抗震等级为特一级，柱所在层高为4.3m，选取其整体计算模型的最大轴力N=71000KN，构造上选取规范限制设计。造价按混凝土650元/ m3，钢筋5000元/ 吨，钢管11000元/吨，型钢10000元/吨计算。 2.1钢筋混凝土柱 钢筋混凝土柱采用混凝土强度等级C60，钢筋采用HRB400，轴压比采用0.7，全部纵筋最小配筋率为1.4%，柱箍筋加密区箍筋的体积配箍率为1.45%。依据以上条件设计得到的柱截面为2mX2m。详见大样1。 造价统计： 混凝土：17.2m3，计1.118万元 钢筋：3979Kg，计1.990万元 模板：计0.172万元 共计：3.28万元 2.2型钢混凝土柱 型钢混凝土柱采用混凝土强度等级C60，钢材采用Q345B，钢筋采用HRB400，轴压比采用0.65，型钢的含钢率不小于4%，不大于10%，全部纵筋最小配筋率为0.8%，柱箍筋加密区箍筋的体积配箍率为1.23%。依据以上条件设计得到的柱截面为1.6mX1.6m。详见大样2。 造价统计： 混凝土：10.5m3，计0.683万元 型钢：3862Kg，计3.862万元 钢筋：1880Kg，计0.940万元 模板：计0.1376万元 共计：5.623万元 2.3钢管混凝土柱 钢管混凝土柱