高層ビルに使われている鉄骨柱は鉄骨コンクリート柱と同じでしょうか？建設プロセスの要件は何ですか?

超高層建築物の中でも、形鋼コンクリート柱、通称鉄骨柱は、その優れた耐荷重性能と耐震性により、従来の構造の限界を打ち破るキーテクノロジーとなっています。

1.コア構造

1. 鉄骨フレームシステム

鉄骨柱は主にソリッドベリーH形鋼や溶接結合鋼を主骨組として使用します。一般的な断面形状には、I ビーム、十字形鋼、角鋼管と丸鋼管の組み合わせなどがあります (図 10.3.2 を参照)。従来の鉄筋コンクリート柱と比較して、鉄骨柱の鋼材含有量は3〜5倍に増加し、支持力は40％以上増加します。ソリッドウェブ構造はスチールフランジを介してコンクリートを拘束し、それによって双方向に調整された応力システムを確立し、構造の耐荷重能力を大幅に高めます。

2. 耐せん断接続システム

スタッド (溶接釘) が形鋼の表面に溶接されており、これがせん断接続システムの鍵となります。スチール表面の各平方メートルには、直径 19 mm のスタッドを 15 ～ 20 個設ける必要があります。シャーリングは鋼とコンクリートの緊密な組み合わせを実現するために使用されます。実験データによると、ボルトを合理的に配置すると界面せん断強度が 50% 向上し、鋼とコンクリートの共同性能が効果的に確保されます。

3. 鋼棒接合技術

鋼材に予め溶接されるスリーブ、つまりコネクターにはGr60高張力鋼を使用しており、ねじ精度は6g台に達します。施工中はトルクレンチを使用し、取付トルクを260～320N・mの範囲内で厳密に管理し、鋼棒接続部の強度が母材を下回らないようにしてください。この技術は、形鋼における鉄筋の貫通を阻害するという業界の課題を解決し、安定した鉄筋コンクリート構造物の構築を保証します。

2. 性能メリットの検証

耐震試験のデータを見ると、1.2%形鋼を使用した柱の変角耐力が1/50になっても安定した構造を維持できることがわかります。一般的なRC柱と比較して向上率は80％に達します。これは主に、鋼柱が芯コンクリートの鋼材による拘束、外周コンクリートのあばら筋による拘束、内部充填材の鋼管による拘束という三重の拘束機構を有しているためである。日本の阪神地震の例では、鉄骨柱を使用した建物の倒壊率が65%低下したことが示されており、建物の耐震性能を高める上で鉄骨柱が明らかに役割を果たしていることが十分に裏付けられています。

3. 施工技術のポイント

1. 精密にあらかじめ埋め込まれた形鋼

3次元レーザースキャン位置決め技術を使用して、コラムフットの取り付け偏差を≤3mmの範囲内で厳密に制御します。主要なノードには補強リブが取り付けられており、局所的な座屈を回避し、事前に埋め込まれた鋼材セクションの精度と安定性を確保するために、幅と厚さの比率は 1:12 に厳密に制御されています。

2. 棒鋼の共同施工

メインバーは形鋼のフランジを避けて四隅に配置され、ストレートネジ付きスリーブで接続されています。あばら筋が異形鋼ウェブに接触する場合、片面溶接が使用され、溶接長さは 10d です。このアプローチは、閉じた制約システムを形成します。上海順源プロジェクトの測定データは、このプロセスによりノード領域のエネルギー消費容量が 35% 増加し、ノードの耐震性能が効果的に向上することを示しています。

3. コンクリート打設制御

C60自己充填コンクリートを使用し、粗骨材粒径を5～20mmの範囲に制御し、膨張量は650mm以上とする。層状注入を行う場合、各層の厚さは 500mm を超えてはならず、バイブレーターロッドと鋼表面の間に 150mm の安全な距離を維持する必要があります。型枠を取り外した後、超音波試験が使用され、最終結果は、鋼とコンクリートの間の接合面の密度が98％以上に達し、コンクリート注入の品質を保証することを示しました。

現在、この技術は上海タワーや平安金融センターなどの超高層プロジェクトに適用され成功しています。柱断面の40％削減を達成しながら、構造体の重量も25％削減できます。プレハブ建物の継続的な発展に伴い、プレハブ鋼柱のモジュール構造が新たな開発トレンドとなり、建設業界の高効率化と強化化への移行を促します。