混凝土框架顶层加建钢结构设计探析

郭 志 毅

(山西省第二建筑设计院，山西 长治 046000)

混凝土框架顶层加建钢结构设计探析

郭 志 毅

(山西省第二建筑设计院，山西 长治 046000)

对混凝土框架和钢结构进行了比较，分析了混凝土框架顶层加建钢结构工程的现状，并对钢结构加建的优缺点进行了论述，从楼板设计、梁设计、柱设计等方面作了研究，增强了建筑的抗震性、灵活性及整体性。

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现阶段，大部分建筑物使用的均是钢筋混凝土框架结构，在高层建筑顶层一般均选用钢结构加建，提高建筑物结构的稳定性与安全性，进而确保居民的财产与生命安全。因此，一定要加强对混凝土框架顶层加建钢结构设计进行分析，促进现代建筑物建设的可持续发展。

1 混凝土框架和钢结构的比较

要想有效实现混凝土框架顶层加建钢结构的目标，就一定要明确两者之间的区别。混凝土框架具有自重大、刚度大、震害明显、密闭性好、整体性好、抗压性好、不易受外界侵蚀等特点；钢结构具有自重小、延性好、耐火性差、密闭性差、易受外界侵蚀等特点。混凝土框架与钢结构均是借助传统力学和数学公式进行受力计算的,同时在进行抗震设计的时候，均需要设置多道抗震防御体系，这样才可以保证结构的整体性与牢固性；在进行管理的时候，无论是混凝土框架还是钢结构，均需要管理人员具备相应的专业素质与技能，对施工中可能出现的风险、隐患、质量问题等进行预防与处理，保证施工的顺利完成。当然，两者之间也存在着明显的区别：首先，材质方面。混凝土框架主要就是由钢筋与混凝土构成，自重非常大；钢结构主要是由钢构件连接组成，自重比较小。其次，震害结果。根据相关资料显示，混凝土框架震害主要表现为裂缝，局部倒塌，很少出现整栋楼倒塌的情况；钢结构在地震作用下，经常发生失稳、扭曲、变形的情况，并且因为整体性比较差，因此在进行设计的时候，一定要对整体性进行充分的考虑。最后，施工管理方面。在实际施工中，对于相同面积的施工，钢结构要比混凝土框架施工快；在现场施工的时候，混凝土框架施工需要进行现场支模浇筑，进行预制构件工厂加工的情况不多，而钢结构需要在工厂加工很多的预制构件，之后运输至施工现场，进行相应的安装与焊接。除此之外，针对工程造价而言，钢结构也要比混凝土框架低一些，在进行实际施工时，可以根据市场情况，进行适当的选择。

2 加建工程的现状

我国加建设计起步比较晚，与世界先进国家之间存在着一定的差距。随着社会的不断发展与进步，科学技术水平的不断提高，加建工程得到了很大的发展空间，并且在我国各地都开展了一些旧房挖潜、改造、加建等工程，并且在上海、重庆、广州、贵阳、昆明等地都将旧房改造工程列入到了城市规划项目当中，颁布了相应的文件与规章制度。由此可以看出，我国加建工程得到了很大的发展空间。

1)由以往的单个房屋加建发展为成片住宅区的加建工程；

2)各种新材料、新工艺应用到了加建工程当中；

3)轻钢结构加建技术得到了深入的分析与研究，并且在加建工程中得到了广泛的应用。

3 钢结构加建的优缺点

开展钢结构加建工程的时候，具有以下优点：1)节约土地，提高土地面积的使用效率，缩短建设工期；2)因为钢结构的自重比较轻，因此，加建部分的荷载作用对原结构的影响非常小，不需要单独对地基进行加固处理，这样不仅可以减少工作量，还可以缩短工期，节省部分施工成本；3)钢结构具有较强的多样性，在进行加建的时候，可以充分发挥空间的优势，降低对原建筑结构的影响；4)钢结构加建的适用范围比较广，不仅可以对房屋建筑进行加建，还可以对工业建筑进行加建，因此，在建筑加建工程中得到了广泛的应用。当然，其也存在着一些缺点：1)在进行钢结构加建之后，其整体建筑结构就会呈现一种上柔下刚、上轻下重的质量与刚度分布，导致建筑整体性较差，缺乏一定的抗震性能；2)钢结构耐久性较差，在进行加建的时候，需要进行防腐、防火等措施的考虑，这样就会增加一些建筑材料的使用，此时不仅会涉及到原材料的质量问题，还要考虑原材料的成本问题，因此，存在着一定的不足。

4 混凝土框架顶层加建钢结构设计

1)楼板设计。

在设计楼板的时候，现阶段一般选用的都是现浇灌技术。目前，现浇灌技术是楼板设计中最为常用与有效的方法，在采用此种方式进行钢结构施工的时候，可以有效提高建筑结构整体的稳定性、牢固性与安全性。同时，在钢结构施工中，此种方法可以对出现的问题进行灵活的处理与调整，根据实际情况，提出有效的解决办法，保证楼板设计与施工的顺利进行，确保建筑工程的整体施工质量。

2)梁设计。

在进行梁设计的时候，一定要结合国际设计标准与实际设计情况，制定合理、科学的钢构设计要求：首先，在进行梁设计的时候，一定要保证其截面宽度不会低于200 mm，同时宽度与高度之间的比值不要超过4。其次，在梁设计中必然要使用一些钢筋，对其使用钢筋也要进行一定的规定，保证梁结构具有一定的硬度与抗震性能，进而确保建筑工程整体结构的牢固性与安全性。最后，在设计扁梁的时候，一定要保证梁中线和柱中线重合，采用双向布置结构。同时对扁梁进行严格的计算与设计，保证其结构的合理性与科学性，增强建筑工程整体结构的稳定性。

3)柱设计。

在进行柱设计的时候，一定要保证其截面符合设计标准：通常情况下，柱截面宽度与高度均不可低于300 mm，柱直径一定要超过350 mm，截面短边与长边的比值不可以超过3，柱纵向钢筋配比不可以低于0.2%等。在设计柱的时候，一定要严格遵照以上要求，这样才可以保证柱设计的合理性与科学性，同时增强钢结构的稳定性，保证建筑工程施工的顺利完成。

4)基础承载重量构件设计。

在进行基础承载重量构件设计的时候，一定要综合考虑各方面的因素，结合建筑负荷、结构形式、施工状况等，加强基础设计的合理性与科学性，使其达到建筑工程整体设计要求。针对设计不合理、不符合要求的部分，一定要进行相应的修改，保证其设计的合理性与科学性，这样才可以保证建筑工程整体的施工质量。

5 结语

在高层建筑工程建设过程中，其安全问题一直以来都是人们最为关注的话题。在现代建筑行业中，加建钢结构设计得到了广泛的应用，并且发挥着非常重要的作用。其可以增强整体建筑的抗震性能、灵活性、整体性等，在一定程度上，保障了居民的财产与生命安全，为人们的生活与工作提供了可靠的保障。

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Analysis on concrete frame top-level construction of steel structure design

Guo Zhiyi

(ShanxiSecondArchitecturalDesignInstitute,Changzhi046000,China)

This paper compared the concrete frame and steel structure, analyzed the status quo of concrete frame top-level construction of steel structure engineering, and discussed the advantages and disadvantages of steel structure construction, made research from the floor design, beam design, column design and other aspects, enhanced the earthquake resistance, flexibility and integrity of building.

concrete frame, steel structure, top-level, design

1009-6825(2015)16-0023-02

2015-03-29

郭志毅(1980- )，男，工程师

TU318

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