混凝土框架顶层加建钢结构的设计思路分析

程晓衫 李玉龙 刘剑南

[摘要]文章主要根据混凝土框架顶层加建钢结构的设计思路展开分析，首先介绍了工程背景，其次分析了加建工程发展现状，最后从几个方面分析了混凝土框架顶层加建钢结构的设计思路，主要目的是提高混凝土框架顶层加建钢结构的质量。

[关键词]混凝土框架；顶层加建；钢结构；模型参数 文章编号：2095-4085（2018）06-0053-02

混凝土是当前建筑中的必备材料之一，混凝土框架也是常見的结构类型之一，其稳固性是保证施工建筑质量的重要因素。当前的高层建筑中，大多会选择以钢结构的方式加建，从而达到提升建筑物的安全性与稳定性的目的。保证建筑物的质量，也是对居民生命与财产负责的体现。在混凝土框架顶层加建钢结构需要科学的设计研究，保证混凝土框架的稳定，为建筑企业可持续发展奠定基础。

1 工程背景介绍

某公司承包拓展建设办公楼，需要在办公楼的顶层以钢结构的方式添加一层，办公楼为三层的混凝土框架结构。该工程已经通过相关部门的审批，当前需要针对该工程概况，制定科学合理的结构方案设计[1]。设计中需保持外立面的协调性，构建轻钢屋架体系。

2 加建工程发展现状分析

加建工程在我国的发展相对较晚，还有很大的提升空间。城市化建设的背景下，我国开始对旧房进行改造与加建，许多加建工程项目逐渐被列人到我国城市规划项目中，并且针对性制定了相应的管理规章制度。总体而言，我国加建工程发展前景良好，不断有新型的材料与工艺融入其中，轻钢结构也被积极应用于加建技术以提高加建工程质量，使加建类型与范围得到拓展。

3 混凝土框架顶层加建结构设计思路

以工程研究背景为基础，加建工程中主要结构为混凝土框架，因此需要将设计重点放在抗侧力体系[2]。

3.1 注重混凝土柱与轻钢屋架的连接

加建工程主要施工技术之一的轻钢屋盖设计必须保证其与混凝土柱的连接紧密，并保证剪力不释放，混凝土柱的两端都要安装固定铰支座。剪力释放要求混凝土柱的一端安装固定铰支座，另一端需要安装滑动铰支座。全部释放剪力要求在混凝土柱两端全部安装滑动铰支座。首先观察轻钢屋盖与混凝土柱之间的配筋数据对比（以剪力不释放为主），混凝土柱的配筋率降低27.1%，横梁则增加2.1%，剪力不释放情况下，横梁变化较小，混凝土结构则需要重新配筋。轻钢屋盖相对混凝土柱的弯矩最大绝对值而言，剪力不释放情况下部分剪力得到释放，其弯矩计算结果增加2.6%，混凝土柱弯矩却降低了42.4%，而在剪力完全释放时，计算结果增加4.2%，但混凝土弯矩却降低了66.98%。再对比两者的轴力，结果是混凝土柱与加建工程中的基础顶轴力并没有发生明显的变化。对两者的剪力进行对比，发现在剪力不释放情况下，仍有部分剪力释放，混凝土柱的剪力降低26.9%，剪力完全释放的情况下，混凝土柱的剪力降低36.3%。从上述内容可知，轻钢屋盖与混凝土柱不同的连接方式对轻钢屋盖影响较小，但是混凝土柱中的配筋、剪力、弯矩等却影响明显。

3.2 模型参数

轻钢屋盖因为其本身属于弹性楼盖，所以其抗震性能需要计算到模型参数中，假定不可采用钢性楼板，风荷载便需要人工调整。

3.3 钢梁计算规范的确定

钢梁计算规范的确定也是顶层加建工程中的重要设计内容。因为钢梁属于压弯构件，所以依据钢梁验算时，必须清晰钢梁的强度，保证其稳定性。同时还需确定钢梁的轴力项，保证其不会影响整体工程质量。对变截面构件也要详细处理[3]，加建工程质量对变截面构件强度非常敏感，应进行力学性能分析确保钢梁强度与稳定性。

3.4 混凝土柱顶与钢梁节点

混凝土柱顶与钢梁节点的连接过程需要确保梁柱同时开展现浇工作，同时节点位置还需要设置箍筋与安装栓钉，确保连接紧密。提前在柱中预埋节点构件，确保安装安全。并且混凝土柱与钢梁的腹板必须提升固定度，强化螺栓连接，对钢结构进行焊接，如果单纯用铰接方式进行处理，将会影响结构稳定性，因此需要以固定或滑动的方式进行调整。

4 结语

综上所述，加建工程近些年发展迅速，为城市化建设做出突出的贡献。混凝土框架顶层加建钢结构工程的设计需要将混凝土柱与轻钢屋盖的弯矩、剪力等详细计算，注重节点连接，以提高顶层加建工程质量。

参考文献：

[1]郭海臣.混凝土框架顶层加建钢结构设计探析[J].建材与装饰，2017，（44）：94.

[2]胡志明，岳任杰，范志燕.棍凝土结构屋顶加建轻钢结构设计探索[J].中国建材科技，2017，26（01）：91，100.

[3]钟运秋.混凝土框架顶层加建钢结构设计探析[J].有色金属文摘，2015，30（01）：34-35.