高楼钢结构体系的特点

1.钢管混凝土结构的技术优点

（1）承载力高——钢管混凝土杆件的受压承载力达到钢管和混凝土单独承载力之和的1.7～2.0倍；受剪承载力也高。

（2）混凝土强度高——可以安全地使用高强混凝土。钢管内的混凝土已成为一种改性混凝土，由于钢管的约束，使脆性的高强混凝土变成延性材料，从而可以安全地用于地震区的高层建筑。

（3）截面小——与钢筋混凝土柱相比较，杆件截面面积可减小60%以上，结构占用面积减小，相对增大了建筑有效使用面积。框架柱截面尺寸的减小，还可以减少短柱的出现；并能减轻建筑自重，降低软弱地基上的基础造价。

（4）延性好——管内混凝土因受到钢管的强力约束，延性性能显著改善，混凝土的破坏特征由脆性破坏转变为延性破坏。与普通钢筋混凝土杆件相比较，钢管混凝土杆件的极限应变值约增大10倍。

（5）轴压比不限——因为承载力高，延性好，对钢管混凝土柱可以不限制轴压比。

（6）耗能容量大——钢管混凝土杆件在压、弯、剪往复荷载作用下，荷载-位移曲线的滞回环十分饱满，表明刚度无退化，耗能容量大，耐震性能好。

（7）用钢量少——与钢柱相比，钢管混凝土柱可节约钢材50%，降低造价45%。与钢筋混凝土柱相比，用钢量仅有少量增加。

（8）钢板较薄——深圳赛格广场大厦，地上70层，高278m，钢管混凝土柱的钢管尺寸为φ1600×28，钢管壁的厚度为28mm。而相同高度的钢结构楼房，钢柱的板件厚度将达到60～80mm，需要采用厚度方向性能优良的进口钢板，焊接工艺要求也高，增大了施工难度。

（9）混凝土级差不限——框架梁与柱的混凝土不必连续浇注，两者混凝土强度等级的差别也不受限制，柱可以采用更高强度等级的混凝土，而不必相应提高梁的混凝土强度等级。

（10）耐火性好——混凝土的比热远大于钢材，火灾时，管内混凝土能够吸收较多的热量，使钢管表面温度降低，耐火时间延长。与钢结构相比，达到相同耐火极限，钢管混凝土杆件可节约防火涂料60%以上。

（11）混凝土后期强度高——钢管相当于管内混凝土的永久性模板，可以防止混凝土中水分的逸散，有利于混凝土后期强度的提高，并减小混凝土的收缩和徐变。

（12）减小竖构件压缩差——采用混凝土芯筒-钢框架混合结构体系的高楼，由于外圈框架钢柱截面尺寸小，竖向压缩变形大，混凝土芯筒与钢柱之间较大的压缩差，给结构带来不利影响。若采用钢管混凝土柱取代钢柱，可以显著减小芯筒与框架柱的竖向变形差。

（13）防锈费用低——因钢管内填满混凝土，与钢结构相比，防锈面积减少一半，防锈费用降低。(www.xing528.com)

（14）施工方便——钢管兼有纵向钢筋和箍筋的功能，管内无需设置钢筋骨架，便于混凝土的浇注，而且有利于采用先进的泵灌顶升混凝土工艺；钢管可取代模板，省去绑扎钢筋骨架、支模、拆模等工序，简化施工工艺，加快施工进度。若因地震遭到损坏，修复、加固构造也简单。

（15）可采用逆作业法施工——对于多层地下室的深基坑，钢管混凝土柱还有利于地下楼层的逆作业法施工和兼作深基坑的支护系统。大楼的地上结构和地下结构可以同时施工，从而使大楼能提前使用，增加经济效益。

2.钢管混凝土结构的经济性

（1）与钢柱相比，钢管混凝土柱可节约钢材50%，节约防火涂料60%，降低造价40%。

（2）与一般型钢混凝土柱相比较，钢管混凝土柱的用钢量可减少20%，这是因为，前者的型钢是配置在柱的核心部位，对混凝土不起约束作用，混凝土的抗压强度得不到提高。

（3）与钢筋混凝土柱相比较，可节约混凝土60%，并可省去钢筋骨架绑扎和安装模板工作量；可采用泵送混凝土灌填；空钢管可兼作施工支架；施工进度快。此外，对于具有多层地下室的高层建筑，钢管混凝土柱还有利于深坑采取自支护系统和逆作业法施工，缩短建筑工期。

（4）北京世界金融中心，地下3层，地上33层，高156m。设计过程中，曾对大厅8根内柱（最大轴力设计值为46600kN）进行方案比较，计算结果列于表1-22。

表1-22 大厅内柱每m长度技术经济指标

3.钢管混凝土结构的应用条件

钢管混凝土杆件，最适宜用于高层建筑中荷载很大的轴心受压或偏心受压柱。某些情况下，也可用于大偏心受压的框架柱，以及竖向支撑的受压斜杆。

由于结构延性好、耗能容量大，钢管混凝土杆件也适合用于地震区高层建筑。