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钢管混凝土柱超高层结构设计 2008.11 讲课大纲 1.工程概况 2.整体结构布置，计算模型和基础设计 3.混凝土、钢材的材料选择 4.结构计算 5.钢管柱的截面设计 6.梁的设计 7.各种部位梁柱节点的设计 8.核心筒的设计，材料，截面，配筋，型钢，与钢梁的连接 9.如何实现由计算书到施工图的设计，手工计算所依据的规范，需要查阅的图集 10.钢结构设计总说明 1.工程概况 工程概况 世茂福建福州茶亭街工程项目（以下简称本项目）位于福建省福州市中心，是福州经济和历史文化中轴线八一七路的中心路段。 本项目由酒店、办公、公寓式办公、商业等四大功能部分构成。由北向南将建设主体塔楼和附属裙房，之间以连廊联为整体。 工程概况 各建筑物基本情况如下（由北向南）： 主体塔楼：建筑高度262.65米，地面建筑面积约106992平方米。 附属裙房：建筑高度40.15米，地面建筑面积约17008平方米。 此外，主体塔楼和附属裙房以三层地下室整体相连，主要功能为后勤服务用房，机动车和非机动车库及设备机房，建筑面积约为35458平方米。 本地块总建筑面积约为159473平方米。 讲课大纲 1.工程概况 2.整体结构布置，计算模型，基础设计 3.混凝土、钢材的材料选择 4.结构计算 5.钢管柱的截面设计 6.梁的设计 7.各种部位梁柱节点的设计 8.核心筒的设计，材料，截面，配筋，型钢，与钢梁的连接 9.如何实现由计算书到施工图的设计，手工计算所依据的规范，需要查阅的图集 10.钢结构设计总说明 结构体系的选择 结构体系的选择 主楼的抗侧力结构体系用以抵抗地震和风力荷载。主要抗侧力系统由内部的钢筋混凝土核心筒和外围钢管混凝土柱与钢梁组成的框架组成。 核心筒系统位于主楼的中心，包括电梯、电梯厅、疏散楼梯的墙体，厚度在400mm至1150mm范围内。钢筋混凝土的连梁将连接相邻的剪力墙。核心筒的外墙是闭合式的，从而提供建筑大部分的扭转刚度。 外围由钢管混凝土柱组成，并通过在20、33和50层的6.30米高设备层布置的外伸钢桁架与巨型核心筒连接在一起。外围钢管柱在上述三层各有一道钢的边桁架在外围连接，从而使柱子更加均匀地受力。 随着建筑高度的变化，钢管混凝土柱的直径大约在900mm至1350mm范围内。 主楼的第二道抗侧力体系是位于建筑外围的钢框架。建筑从上到下，外围钢梁在每层与外围钢管混凝土柱刚性连接形成第二道抗侧力体系。这个系统为建筑总体提供了附加的扭转刚度，增强了结构的整体性，提高了结构的冗余度。 典型楼层结构布置 加强楼层结构布置 结构抗侧力体系 结构平面施工图 结构平面图纸见pdf文件 计算软件和计算模型 选用国际通用的三维有限元结构设计软件ETABS和国内主流结构设计软件SATWE进行分析与设计 梁柱采用杆单元模拟，剪力墙采用壳单元模拟，楼板采用膜单元模拟 根据《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)5.3.7条规定，嵌固层选在地面层。 基础设计 主楼的基础体系是 3.6 米厚的现浇钢筋混凝土筏板，由位于中等风化花岗岩或微分化花岗岩,直径1.5 m的冲钻孔灌注桩支承。 桩的有效长度约50m,桩尖入中等风化花岗岩或微分化花岗岩0.5m,单桩竖向承载力特征值为18800KN/根.桩身混凝土设计强度为C40. 基础设计 裙楼及地下室基础采用厚度为 1米的现浇钢筋混凝土筏板,筏板由位于碎卵石层, 直径为0.9m，的冲钻孔灌注桩支承。 桩的有效长度约37m, 桩尖入碎卵石层1.35m, 单桩竖向抗压承载力特征值为4800KN/根， 单桩竖向抗拔承载力特征值为2250KN/根. 桩身混凝土设计强度为C30.裙房部分在桩顶设置厚度为1300mm的承台,纯地下室部分的冲钻孔灌注桩作为抗拔桩。 基础设计施工图见pdf图纸。 讲课大纲 1.工程概况 2.整体结构布置，计算模型和基础设计 3.混凝土、钢材的材料选择 4.结构计算 5.钢管柱的截面设计 6.梁的设计 7.各种部位梁柱节点的设计 8.核心筒的设计，材料，截面，配筋，型钢，与钢梁的连接 9.如何实现由计算书到施工图的设计，手工计算所依据的规范，需要查阅的图集 10.钢结构设计总说明 选择混凝土的考虑 对于柱、剪力墙等竖向结构构件，由于结构高度很大，轴向压力也很大，需要选择强度等级较高的混凝土，同时考虑到施工可靠性，柱和剪力墙选择了C60混凝土。 对于梁、板等水平结构构件，一般选择C40或者C30的混凝土。 福州世茂国际中心混凝土的选择 钢材的材料选择 福州世茂国际中心楼面钢梁采用Q345B钢材，钢管混凝土柱的钢管，加强层伸臂与带状桁架均采用Q345 GJ钢。当钢板厚大于等于40mm且承受沿板厚方向的拉力时，受拉试件板厚方向截面收缩率，不应小于国家标准《厚度方向性