带地下室高层建筑的方钢管混凝土柱柱底嵌固方法技术领域
本发明涉及一种建筑结构的技术领域，尤其是一种钢管混凝土柱的外包方钢管嵌
固进高层地下室的混凝土柱，并最终传力于下部基础的连接节点构造结构的带地下室高层
建筑的方钢管混凝土柱柱底嵌固构造方法。
背景技术
目前，在我国超高层建筑结构设计中，上部结构的梁、柱普遍采用钢管混凝土柱和
钢梁结合的形式。柱的具体结构采用外皮包方钢管，方钢管内浇筑混凝土。方钢管混凝土柱
的受力性能非常优越，有效减小了高层建筑中柱的截面尺寸，也增加了高层建筑的整体刚
度。
但是，高层建筑由于设计规范对于建筑埋深的要求，其下部结构均带有多层地下
室。从结构受力和节省造价及工期的角度来说，地下室的梁采用混凝土结构是最理想的选
择。而混凝土梁与方钢管混凝土柱的连接复杂，需要在每个梁柱节点处设置连接环板或钢
结构梁托及钢筋套筒等连接件，由于现场焊接工艺多、对施工精度要求高，相对于混凝土结
构大大增加了工期和造价。而且从受力角度来说，地下室的柱也不必要采用方钢管混凝土
柱，采用钢骨混凝土柱或纯混凝土柱就可以满足要求。鉴于以上实际情况，方钢管混凝土柱
的下部固定就存在以下几个主要问题：
第一，为了避免上述问题的发生，将方钢管柱脚设置在高层建筑的首层，并且方钢管不
插入到地下室各层，此方案首先难于满足高层建筑对于埋入式柱脚的构造要求，其次由于
方钢管刚接柱脚尺寸超出柱本身很多，大量占用了建筑使用面积，严重影响高层建筑美观
和建筑布局。
第二，如果方钢管柱脚设置在下部基础顶面，那方钢管钢柱就要穿越多层地下室，
即地下室的柱也要做成方钢管混凝土柱，这就造成地下室各层的混凝土梁与柱的连接施工
难度加大，大大增加了工期和造价。
发明内容
本发明为解决了现有常见柱脚节点所产生的影响首层建筑布局问题和地下室梁
柱节点复杂的问题，为带有地下室的方钢管混凝土高层建筑提供一种方钢管混凝土柱埋入
式柱脚节点的构造方法。
本发明为解决现有技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：
本发明的带地下室高层建筑的方钢管混凝土柱柱底嵌固构造方法，首先，正负零以上
的钢管混凝土柱在地下一层的高度范围内，在方钢管内增设十字形加劲肋，并在方钢管外
围的混凝土柱中增设竖向钢筋和箍筋，同时逐渐减少方钢管每一侧钢板的截面尺寸，直至
地下一层地面标高处，方钢管混凝土柱转变为钢骨混凝土柱；然后，在地下一层地面标高处
以下的梁柱节点的高度范围内，进一步缩减钢骨混凝土柱中钢骨的截面尺寸；最后，在基础
顶面，钢骨混凝土柱中的钢骨采用地脚螺栓进行锚固。
所述的方钢管混凝土柱在穿过首层地面后，方钢管插入地下一层的混凝土柱中，
在方钢管内增设十字形加劲肋，十字形加劲肋分担方钢管传递下来的力和弯矩，同时在方
钢管外围的混凝土柱中增设竖向钢筋和箍筋。
所述的方钢管插入地下一层的混凝土柱3米的第一距离后，方钢管每一侧钢板水
平截面的长度按1:4的比例逐渐减小，直至方钢管再插入地下一层混凝土柱1.4米的第二距
离后，即在地下一层地面标高处以上，方钢管混凝土柱中的方钢管在地下一层高度范围内
逐步由钢骨替代，方钢管混凝土柱转变为具有十字形钢骨的钢骨混凝土柱。
所述的钢骨混凝土柱在地下一层地面标高处以下的地下二层顶板梁柱节点的高
度范围内，钢骨翼缘斜向向内收进，钢骨每组相对的两个侧面间的距离均缩减0.2米。
所述的钢骨混凝土柱的钢骨在混凝土柱中一直插入到基础顶面，钢骨的底面采用
地脚螺栓固定在基础顶面。
所述的地下各层梁柱节点处，即混凝土框架梁与钢骨混凝土柱连接处，混凝土框
架梁的梁主筋通过钢筋套筒与钢骨混凝土柱的钢骨翼缘或腹板连接或焊接。
本发明具有的优点和积极效果是：
本发明的方钢管混凝土柱柱底嵌固构造传力明确、施工难度低、经济效益显著，在保证
受力的基础上，简化了施工方法并保障了高层建筑功能的实现，适用于带有地下室高层建
筑的各种方钢管混凝土柱与下部基础的连接，使钢骨混凝土柱与混凝土框架梁的连接节点
按一般劲性混凝土结构的梁柱现浇节点设计一起浇筑即可，钢骨在基础顶面采用螺栓，在
钢骨翼缘边界范围内固定即可，可以省略柱底靴梁或大量柱脚加劲肋，不用增大柱脚尺寸，
使柱脚完全包裹在混凝土柱里，安装简便，节省了建筑使用面积。
附图说明
图1为本发明的结构节点示意图；
图2为图1中A部的剖视图；
图3为图1中B部的剖视图；
图4为图1中C部的剖视图；
图5为图1中C部的钢骨的剖视图；
图6为图1中D部的剖视图；
图7为图1中D部的钢骨的剖视图；
图8为图1中E部的剖视图；
图9为图1中E部的钢骨的剖视图。
其中：1：方钢管 2：十字形加劲肋
3：竖向钢筋 4：箍筋
5：钢板 6：钢骨
7：地脚螺栓 8：翼缘
9：腹板 10：梁主筋
11：钢筋套筒
a：地下一层 b：地下一层地面标高处
c：首层地面 d：初始距离
e：地下二层顶板梁柱节点 f：最终距离
g：基础顶面 h：第一距离
i：第二距离。
具体实施方式
以下参照附图及实施例对本发明进行详细的说明。
如图1-9所示，本发明的带地下室高层建筑的方钢管混凝土柱柱底嵌固构造方法，
首先，正负零以上的钢管混凝土柱在地下一层a的高度范围内，在方钢管1内增设十字形加
劲肋2，并在方钢管1外围的混凝土柱中增设竖向钢筋3和箍筋4，同时逐渐减少方钢管1每一
侧钢板5的截面尺寸，直至地下一层地面标高处b，方钢管混凝土柱转变为钢骨混凝土柱，缩
减后的方钢管1转变为钢骨6翼缘8，十字形加劲肋2转变为钢骨6腹板9；然后，在地下一层地
面标高处b以下的梁柱节点的高度范围内，进一步缩减钢骨混凝土柱中钢骨6的截面尺寸；
最后，在基础顶面，钢骨混凝土柱中的钢骨6采用地脚螺栓7进行锚固。
所述的方钢管混凝土柱在穿过首层地面c后，方钢管1插入地下一层a的混凝土柱
中，在方钢管1内增设十字形加劲肋2，十字形加劲肋2分担方钢管1传递下来的力和弯矩，同
时在方钢管1外围的混凝土柱中增设竖向钢筋3和箍筋4。
所述的方钢管1插入地下一层a的混凝土柱3米的第一距离h后，方钢管1每一侧钢
板5水平截面的长度按1:4的比例逐渐减小，直至方钢管1再插入地下一层a混凝土柱1.4米
的第二距离i后，即在地下一层地面标高处b以上，方钢管混凝土柱中的方钢管1在地下一层
高度范围内逐步由钢骨替代，方钢管混凝土柱转变为具有十字形钢骨的钢骨混凝土柱。
所述的地下一层地面标高处b以上的高度范围内，钢骨1每组相对的两个侧面间的
初始距离d均为1.2米。
所述的钢骨混凝土柱在地下一层地面标高处b以下的地下二层顶板梁柱节点e的
高度范围内，钢骨翼缘8斜向向内收进，钢骨6每组相对的两个侧面间的最终距离f均缩减为
1.0米，即钢骨6每组相对的两个侧面间的距离均缩减0.2米。
所述的钢骨混凝土柱的钢骨6在混凝土柱中一直插入到基础顶面g，钢骨6的底面
采用地脚螺栓7固定在基础顶面g。
所述的地下各层梁柱节点处，即混凝土框架梁与钢骨混凝土柱连接处，混凝土框
架梁的梁主筋10通过钢筋套筒11与钢骨混凝土柱的钢骨6翼缘8或腹板9连接或焊接。
本发明方钢管混凝土柱柱底嵌固构造的节点方式传力明确、施工难度低、经济效
益显著，适用于带有地下室高层建筑的各种方钢管混凝土柱与下部基础的连接。
由于钢骨混凝土柱通过地下多层混凝土柱的埋入式嵌固，通过钢骨传到基础顶面
的弯矩和剪力已经减小，所以与基础顶面连接的钢骨柱脚可以省略柱底靴梁或大量柱脚加
劲肋，使柱脚完全包裹在混凝土柱里，节省了建筑使用面积。
另外，由于在地下各层，方钢管转变成了钢骨，并且在地下各层梁高处，框架梁与
钢骨混凝土连接简便，不用增加钢托或法兰盘，框架梁的梁主筋通过钢筋套筒与钢骨混凝
土柱的钢骨连接或焊接即可，使钢骨混凝土柱与混凝土框架梁的连接节点按一般劲性混凝
土结构的梁柱现浇节点设计即可。
由于从地下一层地面开始方钢管内增加了十字形加劲肋，使方钢管中的力和弯矩
大部分向十字形钢骨加劲肋转移，另一些由钢骨混凝土柱和竖向钢筋和箍筋承担。因此，这
种连接方法在保证受力的基础上，简化了施工做法并保障了建筑功能的实现。
由于通过多层地下梁与柱的弯矩分配，传到基础顶面的弯矩非常小，所以方钢管
在基础顶面采用螺栓在钢骨翼缘边界范围内固定即可，不用增大柱脚以抵抗弯矩，安装简
便且不影响地下使用空间。