钢管混凝土柱在帝豪广场四星级酒店项目中的应用

魏毅玲，吴镇江

(中国建筑上海设计研究院有限公司厦门分公司，福建厦门361012)

1 工程概况

帝豪广场位于福建省上杭市紫金大道和北二环路交界，是一个集四星级酒店、办公及住宅配套为一体的商业地产项目。四星级酒店为该项目街区主门面，建筑面积 2.1×104m2，地上由4层裙房和20层主楼组成，建筑高度96 m，地下二层，出屋面为立面幕墙造型和景观圆球，其立面效果图见图1。

本工程为丙类建筑，抗震设防烈度为6度，设计基本加速度值为 0.05g，场地类别Ⅱ类，基本风压为0.35 kN/m2(100年)。

图1 帝豪广场四星级酒店立面效果

2 结构体系选型

本工程根据建筑平面特点及功能要求，采用框架－剪力墙结构，在电梯井、楼梯间处布置剪力墙作为主要水平抗侧力构件;沿外立面内走廊适当柱距布置框架柱，主要承担竖向荷载;楼盖为钢筋混凝土现浇楼盖。标准层结构平面布置见图2。

本工程采用中国建筑科学研究院编制的PKPM、SATWE分析程序进行计算，在塔楼偏置满足规范的前提下将裙房与主楼相连，结构计算地上总层数取28层，考虑顶部出屋面造型的附加风荷载及地震荷载，首层为嵌固端并向下计算至地下2层。

由标准层结构平面图可看出，酒店弧形轴网外弧边柱跨度较大，中柱受荷面积较大，均属受力较大的柱构件。经过经济比较后，对外弧边柱及中柱采用钢管混凝土柱(共8根)，钢管混凝土柱布置详图2;内弧边柱因受力较小，仍采用钢筋混凝土柱。

图2 标准层结构平面布置

3 钢管混凝土柱与混凝土柱的经济比较

以一层受力较大处的钢管混凝土柱为例，在1.35恒载+0.98活载工况下，N=31 479 kN，M=410 kN·m。如采用普通混凝土柱，框架抗震等级按三级，柱轴压比限值U=0.9(短柱)，受当地混凝土搅拌站供货水平限制，上杭地区商品混凝土强度等级最高用至C45，则柱截面尺寸需达1 300 mm×1 300 mm。实际上，随着混凝土柱截面增加，其吸收地震及风荷载下内力均相应增大，柱截面尺寸达到1 400 mm×1 400 mm才可满足承载力极限状态要求，且计算配筋量巨大。钢管混凝土柱与混凝土柱的经济比较见表1。

表1 底层钢管混凝土柱与混凝土柱经济分析表

经过经济比较，本工程对受力较大的8根主楼柱按钢管混凝土进行设计。采取钢管混凝土柱后，不仅可实现综合获利，还可减少结构柱占用建筑空间，使得地下室外弧边柱处每跨可增加一部停车位，也利于建筑标准层酒店布局。其余柱子由于受力较小，采用钢管混凝土柱综合获利不大，按普通钢筋混凝土柱进行设计。

4 钢管混凝土梁柱节点:RC环梁节点

本工程混凝土梁与钢管混凝土柱刚接节点采用RC环梁节点，在钢管周围贴焊一道或两道带钢作为抗剪环，框架梁端剪力通过抗剪环传至钢管混凝土柱，RC环梁围绕钢管与钢管紧密箍抱，将梁端弯矩传递给钢管混凝土柱。与穿筋－环形牛腿及宽梁－承重销节点相比，RC环梁节点钢管内外无加强环及穿心构件，除抗剪环及钢管接长外无任何现场施焊，环梁钢筋笼可在地面绑扎后吊装就位，框架纵筋直接锚固在环梁内与环梁整浇，施工方便且造价较低。

环梁节点设计方法参考文献[1]中提出的力学模型进行计算，本文不再详述。

本工程RC环梁典型节点见图3。

5 钢管混凝土的优化探讨

钢管混凝土轴心受压短柱承载力计算公式如下:

根据预算价来定义单位长度钢管混凝土柱造价如下。混凝土强度等级

可列出不同壁厚、混凝土强度时钢管混凝土的N0与F0(以 900 为例)，详表2。

由表2可看出:

(1)套箍指标体现钢管混凝土柱中钢材的比重，套箍系数越大，柱承载力越大，但性价比越低。

(2)钢管混凝土柱中钢材造价占总造价绝大多数份额，但钢材承载力占总承载力的份额到一定比例后提高幅度有限。

(3)在供货水平允许的情况下，应优先采用薄壁钢管和高强度混凝土搭配。例如钢管混凝土柱t=25，C55的承载力(N0=51647 kN)为柱t=32，C45的承载力(N0=54551 kN)的94.7%;而造价仅为它的80.7%，具有较好的经济效益。

图3 RC环梁典型节点

6 结论

在酒店类高层建筑中采用钢管混凝土柱具有较大优越性，可有效降低结构造价及增加使用空间，利于建筑创作。RC环梁节点为混凝土梁与钢管混凝土柱可靠刚接节点，在钢管混凝土结构设计中，应尽可能采用高强混凝土，这样才能充分发挥钢管混凝土的特点，取得较优效果。

表2 900钢管混凝土柱性价比

[1]宋欣.钢管混凝土柱环梁节点设计方法研究[D].华南理工大学，2000

[2]CECS 28:90钢管混凝土结构设计与施工规程[S]

[3]GB 50017－2003钢结构设计规范[S]