混凝土框架頂層加建鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探析

郭 志 毅

(山西省第二建筑設(shè)計(jì)院，山西 長(zhǎng)治 046000)

混凝土框架頂層加建鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探析

郭 志 毅

(山西省第二建筑設(shè)計(jì)院，山西 長(zhǎng)治 046000)

對(duì)混凝土框架和鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行了比較，分析了混凝土框架頂層加建鋼結(jié)構(gòu)工程的現(xiàn)狀，并對(duì)鋼結(jié)構(gòu)加建的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了論述，從樓板設(shè)計(jì)、梁設(shè)計(jì)、柱設(shè)計(jì)等方面作了研究，增強(qiáng)了建筑的抗震性、靈活性及整體性。

混凝土框架，鋼結(jié)構(gòu)，頂層，設(shè)計(jì)

現(xiàn)階段，大部分建筑物使用的均是鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，在高層建筑頂層一般均選用鋼結(jié)構(gòu)加建，提高建筑物結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性，進(jìn)而確保居民的財(cái)產(chǎn)與生命安全。因此，一定要加強(qiáng)對(duì)混凝土框架頂層加建鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，促進(jìn)現(xiàn)代建筑物建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 混凝土框架和鋼結(jié)構(gòu)的比較

要想有效實(shí)現(xiàn)混凝土框架頂層加建鋼結(jié)構(gòu)的目標(biāo)，就一定要明確兩者之間的區(qū)別?；炷量蚣芫哂凶灾卮蟆偠却?、震害明顯、密閉性好、整體性好、抗壓性好、不易受外界侵蝕等特點(diǎn)；鋼結(jié)構(gòu)具有自重小、延性好、耐火性差、密閉性差、易受外界侵蝕等特點(diǎn)?；炷量蚣芘c鋼結(jié)構(gòu)均是借助傳統(tǒng)力學(xué)和數(shù)學(xué)公式進(jìn)行受力計(jì)算的,同時(shí)在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的時(shí)候，均需要設(shè)置多道抗震防御體系，這樣才可以保證結(jié)構(gòu)的整體性與牢固性；在進(jìn)行管理的時(shí)候，無(wú)論是混凝土框架還是鋼結(jié)構(gòu)，均需要管理人員具備相應(yīng)的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)與技能，對(duì)施工中可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)、隱患、質(zhì)量問(wèn)題等進(jìn)行預(yù)防與處理，保證施工的順利完成。當(dāng)然，兩者之間也存在著明顯的區(qū)別：首先，材質(zhì)方面?；炷量蚣苤饕褪怯射摻钆c混凝土構(gòu)成，自重非常大；鋼結(jié)構(gòu)主要是由鋼構(gòu)件連接組成，自重比較小。其次，震害結(jié)果。根據(jù)相關(guān)資料顯示，混凝土框架震害主要表現(xiàn)為裂縫，局部倒塌，很少出現(xiàn)整棟樓倒塌的情況；鋼結(jié)構(gòu)在地震作用下，經(jīng)常發(fā)生失穩(wěn)、扭曲、變形的情況，并且因?yàn)檎w性比較差，因此在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，一定要對(duì)整體性進(jìn)行充分的考慮。最后，施工管理方面。在實(shí)際施工中，對(duì)于相同面積的施工，鋼結(jié)構(gòu)要比混凝土框架施工快；在現(xiàn)場(chǎng)施工的時(shí)候，混凝土框架施工需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)支模澆筑，進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件工廠加工的情況不多，而鋼結(jié)構(gòu)需要在工廠加工很多的預(yù)制構(gòu)件，之后運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行相應(yīng)的安裝與焊接。除此之外，針對(duì)工程造價(jià)而言，鋼結(jié)構(gòu)也要比混凝土框架低一些，在進(jìn)行實(shí)際施工時(shí)，可以根據(jù)市場(chǎng)情況，進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇。

2 加建工程的現(xiàn)狀

我國(guó)加建設(shè)計(jì)起步比較晚，與世界先進(jìn)國(guó)家之間存在著一定的差距。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，加建工程得到了很大的發(fā)展空間，并且在我國(guó)各地都開(kāi)展了一些舊房挖潛、改造、加建等工程，并且在上海、重慶、廣州、貴陽(yáng)、昆明等地都將舊房改造工程列入到了城市規(guī)劃項(xiàng)目當(dāng)中，頒布了相應(yīng)的文件與規(guī)章制度。由此可以看出，我國(guó)加建工程得到了很大的發(fā)展空間。

1)由以往的單個(gè)房屋加建發(fā)展為成片住宅區(qū)的加建工程；

2)各種新材料、新工藝應(yīng)用到了加建工程當(dāng)中；

3)輕鋼結(jié)構(gòu)加建技術(shù)得到了深入的分析與研究，并且在加建工程中得到了廣泛的應(yīng)用。

3 鋼結(jié)構(gòu)加建的優(yōu)缺點(diǎn)

開(kāi)展鋼結(jié)構(gòu)加建工程的時(shí)候，具有以下優(yōu)點(diǎn)：1)節(jié)約土地，提高土地面積的使用效率，縮短建設(shè)工期；2)因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)的自重比較輕，因此，加建部分的荷載作用對(duì)原結(jié)構(gòu)的影響非常小，不需要單獨(dú)對(duì)地基進(jìn)行加固處理，這樣不僅可以減少工作量，還可以縮短工期，節(jié)省部分施工成本；3)鋼結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的多樣性，在進(jìn)行加建的時(shí)候，可以充分發(fā)揮空間的優(yōu)勢(shì)，降低對(duì)原建筑結(jié)構(gòu)的影響；4)鋼結(jié)構(gòu)加建的適用范圍比較廣，不僅可以對(duì)房屋建筑進(jìn)行加建，還可以對(duì)工業(yè)建筑進(jìn)行加建，因此，在建筑加建工程中得到了廣泛的應(yīng)用。當(dāng)然，其也存在著一些缺點(diǎn)：1)在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)加建之后，其整體建筑結(jié)構(gòu)就會(huì)呈現(xiàn)一種上柔下剛、上輕下重的質(zhì)量與剛度分布，導(dǎo)致建筑整體性較差，缺乏一定的抗震性能；2)鋼結(jié)構(gòu)耐久性較差，在進(jìn)行加建的時(shí)候，需要進(jìn)行防腐、防火等措施的考慮，這樣就會(huì)增加一些建筑材料的使用，此時(shí)不僅會(huì)涉及到原材料的質(zhì)量問(wèn)題，還要考慮原材料的成本問(wèn)題，因此，存在著一定的不足。

4 混凝土框架頂層加建鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1)樓板設(shè)計(jì)。

在設(shè)計(jì)樓板的時(shí)候，現(xiàn)階段一般選用的都是現(xiàn)澆灌技術(shù)。目前，現(xiàn)澆灌技術(shù)是樓板設(shè)計(jì)中最為常用與有效的方法，在采用此種方式進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)施工的時(shí)候，可以有效提高建筑結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性、牢固性與安全性。同時(shí)，在鋼結(jié)構(gòu)施工中，此種方法可以對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行靈活的處理與調(diào)整，根據(jù)實(shí)際情況，提出有效的解決辦法，保證樓板設(shè)計(jì)與施工的順利進(jìn)行，確保建筑工程的整體施工質(zhì)量。

2)梁設(shè)計(jì)。

在進(jìn)行梁設(shè)計(jì)的時(shí)候，一定要結(jié)合國(guó)際設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與實(shí)際設(shè)計(jì)情況，制定合理、科學(xué)的鋼構(gòu)設(shè)計(jì)要求：首先，在進(jìn)行梁設(shè)計(jì)的時(shí)候，一定要保證其截面寬度不會(huì)低于200 mm，同時(shí)寬度與高度之間的比值不要超過(guò)4。其次，在梁設(shè)計(jì)中必然要使用一些鋼筋，對(duì)其使用鋼筋也要進(jìn)行一定的規(guī)定，保證梁結(jié)構(gòu)具有一定的硬度與抗震性能，進(jìn)而確保建筑工程整體結(jié)構(gòu)的牢固性與安全性。最后，在設(shè)計(jì)扁梁的時(shí)候，一定要保證梁中線(xiàn)和柱中線(xiàn)重合，采用雙向布置結(jié)構(gòu)。同時(shí)對(duì)扁梁進(jìn)行嚴(yán)格的計(jì)算與設(shè)計(jì)，保證其結(jié)構(gòu)的合理性與科學(xué)性，增強(qiáng)建筑工程整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

3)柱設(shè)計(jì)。

在進(jìn)行柱設(shè)計(jì)的時(shí)候，一定要保證其截面符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：通常情況下，柱截面寬度與高度均不可低于300 mm，柱直徑一定要超過(guò)350 mm，截面短邊與長(zhǎng)邊的比值不可以超過(guò)3，柱縱向鋼筋配比不可以低于0.2%等。在設(shè)計(jì)柱的時(shí)候，一定要嚴(yán)格遵照以上要求，這樣才可以保證柱設(shè)計(jì)的合理性與科學(xué)性，同時(shí)增強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，保證建筑工程施工的順利完成。

4)基礎(chǔ)承載重量構(gòu)件設(shè)計(jì)。

在進(jìn)行基礎(chǔ)承載重量構(gòu)件設(shè)計(jì)的時(shí)候，一定要綜合考慮各方面的因素，結(jié)合建筑負(fù)荷、結(jié)構(gòu)形式、施工狀況等，加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的合理性與科學(xué)性，使其達(dá)到建筑工程整體設(shè)計(jì)要求。針對(duì)設(shè)計(jì)不合理、不符合要求的部分，一定要進(jìn)行相應(yīng)的修改，保證其設(shè)計(jì)的合理性與科學(xué)性，這樣才可以保證建筑工程整體的施工質(zhì)量。

5 結(jié)語(yǔ)

在高層建筑工程建設(shè)過(guò)程中，其安全問(wèn)題一直以來(lái)都是人們最為關(guān)注的話(huà)題。在現(xiàn)代建筑行業(yè)中，加建鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得到了廣泛的應(yīng)用，并且發(fā)揮著非常重要的作用。其可以增強(qiáng)整體建筑的抗震性能、靈活性、整體性等，在一定程度上，保障了居民的財(cái)產(chǎn)與生命安全，為人們的生活與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，工程師

TU318

A