地铁车站钢管混凝土复合结构优化设计

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发布时间：2022-07-05

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【摘要】本研究以实际工程为依托,通过对工程主体钢管混凝土复合结构进行内力分析,评价原设计方案
的合理性,并进行优化设计。计算结果表明，保持直径不变,壁厚从35mm减小至24mm,用钢量下降30.95%;保
持壁厚不变,直径由 1600mm减小至 1500mm,用钢量下降6.44%;若同时将外直径减小至1500mm,壁厚减小至
24mm,用钢量比原方案下降35.36%。
【关键词】钢管混凝土柱；外直径；用钢量;优化设计
【中图分类号】U121
【文献标识码】 B
【文章编号】 1001 -6864(2013)01 - 0057 - 02
OPTIMAL DESIGN OF CONCRETE FILLED STEEL COLUMN IN METRO PROJECT
ZHANG Wei-sen', ZENG Zhi', GAO Xian-min2
(1.Department of Civil Engineering, Shanghai Jiao Tong Univensity, Shanghai 200240,China；
2.China Railway 16th Bureau Group Co., Ltd. , Beijing 101100, China)
Abstract:Example analysis of the inner force concrete-filed structure is done in
this paper and the rationality of desigm proposal is evaluated. Then the optimal design of concreted filed
steel column is proposed. The volumc of steel may decrease with the decrease of diameter of column and
thickness of steel tube. If the thickness of steel tube decreascs from 35 mm to 24 mm, the volume of
steel decreases 30.95%；If the diameter of column decreases from 1600 mm to 1500 mm, the volume of
stecl decreases 6.44%；If the the thickness of steel tube decreases to 24 mm, and the diameter of col-
umn simultaneously decreases to 1500 mm, the volume of steel decreases 35.36% .
Key words:concrete-flled stecl tube；thickness of steel tube；volume of steel；optimal desigm
钢管混凝土是在钢管中填充素混凝土而形成的一种组
合结构,由于钢管与混凝土优势互补,克服了二者单独受力
77870
2200950021460
18200
18200 8310
时的缺陷,使其极限承载能力及性能得到大幅提高[1]。钢
11
%
管混凝土能更优越的发挥出钢材和混凝土的承载能力,能
留
+钢管混凝土柱
6900
够透应城市化建设向大跨度、承载力大的方向发展。随着
1
飑下连续墙
上内转换。
100
国家经济建设的发展，钢管混凝土结构在我国的高层建筑、
性手连塔
地铁车站工程和大跨度桥梁工程中得到了卓有成效的应
易
单位：
mm
用。在钢管混凝土构件的设计中,钢管径厚比是设计的关
键。根据《钢管混凝土结构设计与施工规程的规定,钢
图1 节点主体结构平面布量图
管混凝土构件的含钢率可从4.7%增至25.0%(国。如此大
的变化幅度给实际设计带来不便,往往会造成用钢量不合
13.152m,结构最大跨度为21.46m,部分跨度较大的梁采用
理的情况,造成材料浪费。本文以实际工程为依托,通过对
H 型钢混凝土梁,柱采用圆形钢管混凝土柱。主体钢柱由
钢管混凝土复合结构进行结构内力分析,评价原钢管混凝
19条直径为1600mm壁厚为35mm焊接钢管柱组成,层面主
土复合结构设计方案的合理性并进行优化设计。
体由大频焊接H型钢通过焊接和高强度螺栓连接。车站側
1 工程概况
墙采用内衬墙和地下连接墙叠合式结构,地下连接墙既是施
某地铁车站为地下二层岛式站台车站。主体结构平面
工阶段的临时支护结构,又是使用阶段主体结构的一部分。
图见图1。车站结构平面为长方形,东西长约 75m,南北宽
2 工程地质及水文地质概况
约 48m,基坑深度约 32m,总占地面积约 3600m³。
本工程场地土体主要分五层：第一层索填土,顶板标高
主体结构采用三层五跨现浇劲性钢筋混凝土框架结
Om,层厚2m,平均渗透系数 K =0.050m/d;第二层粉砂,顶
构,节点区各层层高自上而下依次为:8.19m,7.31m,
板标高-2m,层厚 5m,平均滲透系數K=8.300m/d;第三层