承受重复荷载的钢筋混凝土构件，混凝土强度等级不应低于C30。 《混凝土结构设计规范》规定混凝土强度等级按（ ）确定。......
2023-08-28
高层建筑混凝土核心区强度等级解决方案
【摘要】：依据一定条件，可将核心区的混凝土计算强度提高，用折合强度计算核心区的受剪承载力。美国ACI318—95规范规定，如果柱子四边均有高度相近的梁，可按下式计算核心区混凝土的折合强度：fce=0.75fcc+0.35fcs 加拿大规范CSAA23.3—94规定，如果柱子四边均有高度相近的梁，可按下式计算核心区混凝土的折合强度：fce=0.25fcc+1.05fcs 式中 fce——核心区混凝土折合强度；fcc——柱子混凝土强度；fcs——梁板混凝土强度。
由于高强混凝土的应用，柱子采用的混凝土等级可达到C50、C60、C70或更高，而一般梁、板只需要较低的混凝土等级，这样就出现了究竟核心区采用与柱相同的混凝土等级，还是可以不相同的问题。
我国过去的规范和规程要求核心区混凝土强度与柱混凝土强度相差不宜大于5MPa，因此可能有三种做法①提高楼盖混凝土等级，使框架梁、柱核心区的混凝土等级与柱的混凝土等级相同或略低；②要求施工时在节点核心区先浇筑与柱相同等级的混凝土，在梁内留施工缝如图6-21a，沿施工缝设置钢丝网，在混凝土初凝之前浇筑楼盖混凝土；③在核心区加插筋，并配螺旋箍或加短钢管，或将柱内钢管通过节点等方法增强核心区，见6-21b。
图6-21 增强节点核心区的措施
a）施工缝做法 b）插钢筋或钢管做法
但是，如果要求梁板混凝土与柱混凝土相同或略低，往往增加了造价；如果要求施工中采取措施保证核心区混凝土强度和柱混凝土相同，或加插筋，都会增加施工的困难，质量不易保证。因此，希望寻求一种处理高强混凝土柱的核心区的合理设计方法。美国和加拿大在20世纪60年代以及后来都曾经做过一些试验研究[51][52]，在20世纪90年代的规范中有相应的规定[53]，而我国在这方面的试验研究相对较少。
试验表明，当核心区周围有梁相连时，节点核心区混凝土受到约束，混凝土的极限应变和强度都可得到提高，提高程度受到下列因素的影响：①楼板和梁对柱子核心区的约束程度，梁的宽度超过1/2柱宽时，约束效果较好；②两种混凝土强度的相差程度；③柱子的竖向钢筋含量和梁的水平钢筋含量，钢筋多，效果较好；④与柱子的尺寸相比，楼盖厚度薄一些，效果较好，因此无梁楼盖约束效果较好；⑤荷载的偏心也有影响。
中柱节点区四周有梁板约束，效果最好，极限应变和强度提高最大，边柱次之，角柱较差。依据一定条件，可将核心区的混凝土计算强度提高，用折合强度计算核心区的受剪承载力。
美国ACI318—95规范规定，如果柱子四边均有高度相近的梁，可按下式计算核心区混凝土的折合强度：
fce=0.75fcc+0.35fcs （6-12a）
加拿大规范CSAA23.3—94规定，如果柱子四边均有高度相近的梁，可按下式计算核心区混凝土的折合强度：
fce=0.25fcc+1.05fcs （6-12b）
式中 fce——核心区混凝土折合强度；
fcc——柱子混凝土强度；
fcs——梁板混凝土强度。
对于边柱，可按下式计算核心区混凝土的折合强度：
fce=0.05fcc+1.32fcs （6-12c）
对于角柱，可按下式计算核心区混凝土的折合强度：
fce=0.38fcc+0.66fcs （6-12d）
边、角柱混凝土强度的提高率较小，而通常边柱和角柱的荷载和剪力都小于中柱，截面与中柱却是相同的，即使混凝土强度提高较少，一般也可满足要求。美国ACI318—99规范规定如果柱混凝土强度为楼板混凝土强度的1.4倍，应采取图6-21中的一种做法。
国内研究者进行了比较[54]，比较表明，加拿大规范的规定相对比较保守，也可以说比较安全。但若柱的混凝土强度与楼盖混凝土强度之比超过1.4，美国规范可能带来不安全的结果。
文献[55]建议：
（1）当柱混凝土强度与梁板混凝土强度不同时，可以采用以上方法计算节点核心区混凝土的折合强度，无论抗震等级是多少，都必须按折合强度进行抗剪承载力验算（不能仅对一、二级抗震等级的核心区进行抗剪承载力验算），如满足抗剪承载力要求，则核心区可以采用与楼盖混凝土相同等级的混凝土，并与楼盖同时浇筑混凝土。
（2）对于中柱，可在式（6-12a、b）计算结果中选较小值验算核心区的抗剪承载力。
图6-22 梁水平加腋
a）中柱 b）边柱 c）角柱
（3）对于承载力不足的核心区，或梁宽度较窄时，可以采用图6-22的方法在梁两侧水平加腋，以加大核心区面积，并提高核心区的约束程度，加腋高度与梁高相同，并配置适量箍筋。
（4）如果是无梁楼盖，也可采用上述方法计算核心区混凝土的折合强度，如果在外柱以外有悬挑楼板，悬挑长度大于柱截面尺寸的2倍，则可按中柱公式计算。
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