超高层劲性钢柱变截面位置的优化处理探析

黄书鑫?马棚?凡金国

摘 要 超高层核心筒内劲性钢柱的使用，使建筑结构的受力特性得以提高，并且使墙体和柱截面减小，增加了结构适用性，随着楼层结构的升高，劲性钢柱的截面也在变小，结合现场实践，对变截面位置的设置，变截面节点形式进行了比较分析，在今后的同类项目中起到借鉴作用。

关键词 超高层;劲性钢柱;变截面;节点

1工程概述

富力首府项目D16地块项目位于大英山CBD东侧国兴大道以南，海府大道以西，大英山西一路以东，紧邻正在建设的海口地标建筑海口双子塔，总建筑面积23.18万平，其中有4座超高层，结构体系属于型钢混凝土框架-筒体结构，在此以2#住宅为代表，对核心筒劲性钢柱的变截面位置所遇到的问题在此做一探析了解。2#住宅楼矩形核心筒长宽约18米，共设有30根劲性型钢柱，其中8根为十字形劲性钢柱，其余为工字形钢柱，截面由下往上经过4次变截面，逐步变小，工字钢截面尺寸由H700×300×40×40最终变为H500×200×30×30，十字型截面钢柱由H900（700）×300×40×40最终变为  H650（450）×300×24×24， 针对该核心筒劲性钢柱多次变截面所遇到的问题在此做一探析。

2影响分析

2.1 较小高差范围内，截面变化次数多

结构高差约75米范围内，进行4次变截面，截面变化次数较多，截面每次变化为100mm和50mm两种形式，这就需要钢结构深化设计人员对土建设计图纸和钢结构设计图纸都要非常熟悉，并且有丰富的钢结构深化经验，否则一旦钢柱截面变化量和截面变化位置深化错误，会导致钢柱构件直接成为废品，并会影响工期，会造成非常大的损失。

2.2 容易影响后期铝模的封模

目前高层，超高层在施工到标准层后，会采用定制的组合铝模取代木质模板，提高模板施工效率。但是定制的铝模不能像木模板那样根据图纸进行现场切割，这就是铝模和钢柱变截面位置产生冲突时，不易解决的原因。因此这就要特别注意劲性钢柱变截面位置的确定。例如，10层楼板以上标准层墙体要相对10层楼板以下标准层墙体收缩50mm，这时就要考虑在不影响结构受力的情况下，变截面位置是设置在10层楼板下方，还是设置在10层楼板上方。

2.3 劲性柱变截面形式和土建变截面形式的冲突

超高层核心筒土建墙体变截面收缩几乎都是到达一定设计标高后，直接收缩墙体，而不进行过渡段收缩，如果劲性钢柱选择的变截面位置和截面过渡形式不合理，就会使土建铝模无法收缩到位，铝模无法正常严密合拢。

3改进措施及建议

3.1 优化变截面位置节点形式

一般构件变截面分为直接变截面和过度变截面两种形式（见图2），第一种直接变截面形式节点常用与受力不大的次要结构，第二种常用与受力要求较严格的构件，结合该项目结构受力特点采用过度变截面形式（如图1右），确保结构受力满足要求。

3.2 变截面位置的优化调整

由于土建墙体收缩，是直接收缩，使墙体厚度变小，而钢柱变截面是过渡变截面，为了防止出现铝模在变截面位置无法直接收缩到位，在不影响结构受力的情况下，把钢柱变截面位置，调整到该变截面楼层板下方，这样在土建收缩墙体变截面时，钢柱变截面已经过渡完成，就避免了此种情况的设计及施工冲突。如果钢柱变截面位置下移到变截面楼板位置下方，受力不足，可采取添加設置加劲板，达到受力要求。

3.3 钢柱变截面过渡位置的栓钉设置

由于劲性钢柱，在柱体外侧会设置栓钉，来增强钢柱在混凝土内部的受力特性，因此在劲性钢柱变截面位置同样会设有栓钉（如图2，红色部分栓钉），此处栓钉也常会出现影响铝模不能正常合拢，但是此情况涉及栓钉数量很少，可以根据现场实际影响施工情况，采取把栓钉砸弯来解决。

3.4 现场安装控制

钢柱在现场安装时，注意安装精度的控制，由于钢柱变截面位置是易与后序施工工序产生交叉冲突的地方，因此在安装变截面钢柱时，注意安装精度的把控，尽量把安装误差控制到非收缩墙体截面一侧，减小对铝模施工的影响。

4结束语

劲性钢柱变截面的处理是否恰当，会直接影响后序模板施工及后期混凝土施工等相关环节的正常进行， 而劲性钢柱变截面的问题是高层，超高层常遇见的问题，通过该项目的实践经验，采取了以上注意措施，取得了良好的施工效果，在此进行总结探析 。

参考文献

[1] GB50205-2001钢结构工程施工验收规范.

[2] JGJ99-98高层建筑民用钢结构技术规程.

[3] 陈绍蕃，顾强.《钢结构（下）》[M].北京：中国建筑工业出版社，2003.