混凝土框架頂層加建鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探析

姚恒信

摘要：目前，國(guó)內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)建筑行業(yè)仍處于發(fā)展階段，技術(shù)發(fā)展還有很大的提升空間。在城市化不斷深化的背景下，鋼結(jié)構(gòu)建筑行業(yè)的設(shè)計(jì)已成為業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，有必要準(zhǔn)確了解混凝土和鋼框架的特性。本文主要分析了混凝土框架頂鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，以進(jìn)一步優(yōu)化施工工藝。

關(guān)鍵詞：混凝土框架;頂層施工;鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);分析研究

1增加鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)

首先，這樣設(shè)計(jì)可以節(jié)約土地使用，大大提高土地利用效率，有效利用土地資源，通過混凝土與鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)合，可以減少建筑資源的浪費(fèi)，也可以實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用，符合現(xiàn)代綠色發(fā)展理念。其次，鋼結(jié)構(gòu)自身的重量較輕，對(duì)原有結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)造成很小的荷載影響，不需要單獨(dú)進(jìn)行地基加固，降低了工程造價(jià)和工程量，使工程造價(jià)大大降低，有效縮短了工期。鋼結(jié)構(gòu)具有延展性和防震性。最后，它有著廣泛的應(yīng)用，不僅可以增加工業(yè)建筑，還可以進(jìn)行住宅建設(shè)。設(shè)計(jì)的多樣性可以充分發(fā)揮空間的優(yōu)勢(shì)，可以使空間的結(jié)構(gòu)變得更大，頂部的平面是簡(jiǎn)約的裝修，以減少原有結(jié)構(gòu)的影響，為消費(fèi)者提供更大的建筑空間，對(duì)人們生命安全的危險(xiǎn)損失打到底部，具有很強(qiáng)的整體性。

2我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)施工現(xiàn)狀

房屋修繕工程是指從建筑到報(bào)廢、房屋的維護(hù)或改造等活動(dòng)的全過程，混凝土框架頂鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為建筑施工和修繕工程提供必要的技術(shù)支持。隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，我國(guó)建設(shè)項(xiàng)目的快速發(fā)展，全國(guó)各地相繼開展了一批舊住宅的挖掘、改造、施工等項(xiàng)目。一些省市甚至將舊房改造納入城市規(guī)劃項(xiàng)目，出臺(tái)了一系列規(guī)章制度。在科學(xué)技術(shù)的支持下，加上國(guó)家政策的推動(dòng)，相信該建設(shè)項(xiàng)目在我國(guó)有很大的發(fā)展空間。

3混凝土框架頂層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1樓層設(shè)計(jì)

樓板設(shè)計(jì)可采用多種方法，包括現(xiàn)澆混凝土技術(shù)，可適當(dāng)提高鋼結(jié)構(gòu)樓板的穩(wěn)定性和安全性。在設(shè)計(jì)樓板時(shí)，為了減少混凝土在外壓下引起的結(jié)構(gòu)問題，施工方案中可采用輕質(zhì)樓板或裝飾鋼板，屋面設(shè)計(jì)為輕鋼屋面，以減輕樓板構(gòu)件的重量。如果可能，可以使用模塊化樓板將壓型鋼板與現(xiàn)澆混凝土結(jié)合起來，以確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。型鋼板與現(xiàn)澆混凝土相結(jié)合的設(shè)計(jì)方法更加靈活，可以應(yīng)用于多種情況，并結(jié)合建筑的實(shí)際需要，減少安全問題的發(fā)生。

3.2梁設(shè)計(jì)

在梁的設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)結(jié)合施工標(biāo)準(zhǔn)和施工實(shí)踐，靈活運(yùn)用。從具體參數(shù)來看，梁的橫截面寬度應(yīng)保證在200mm以上，寬高比應(yīng)在4以下，但在梁的加固支撐設(shè)計(jì)過程中還需要有，以有效保證鋼梁的穩(wěn)定性，所以在加固材料的選擇和匹配時(shí)應(yīng)注意，鋼梁的整體穩(wěn)定性和安全性滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。此外，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)注意梁中線與柱中線的連接，采用雙向布置結(jié)構(gòu)，平梁的參數(shù)通過結(jié)構(gòu)模型計(jì)算，以確保整個(gè)工程的穩(wěn)定性。

3.3立柱設(shè)計(jì)

在鋼結(jié)構(gòu)加層柱設(shè)計(jì)中，柱腳連接方法包括鉆孔連接法和U型環(huán)箍連接法。其中，鉆孔連接方法是將過渡鋼板插入原混凝土柱頭鉆孔，焊接通過錨固鋼筋，并將其錨固和鋼結(jié)構(gòu)柱安裝。這種方法可以降低施工難度，但會(huì)影響其可靠性和耐久性。鋼柱內(nèi)的鋼筋可以與主筋具有一定強(qiáng)度的鋼筋一起使用，經(jīng)過加熱處理，在孔的位置與底板焊接，用細(xì)石混凝土找平，將鋼柱底板與鋼板連接。這種連接的重要缺點(diǎn)是不能保證其地震效應(yīng)。當(dāng)施工范圍較小時(shí)，通常更適合采用U形箍連接法，即在鋼柱下端使用U形箍連接鋼柱和底板。

在鋼結(jié)構(gòu)與混凝土框架結(jié)構(gòu)的柱設(shè)計(jì)中，需要在綜合考慮原有結(jié)構(gòu)和新增要求的基礎(chǔ)上，確定柱腳的連接方式。例如，如果建筑物的原始混凝土結(jié)構(gòu)有4層，則鋼結(jié)構(gòu)為2層，并采用方形箱形截面。結(jié)構(gòu)之間的連接方式為大底盤結(jié)構(gòu)，不同單體結(jié)構(gòu)之間的隔墻采用抗震接縫。假定本工程抗震設(shè)防烈度為7度，地震分組為第二組，場(chǎng)地類型為二級(jí)，層高為6米。考慮到添加后結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度沿垂直方向會(huì)發(fā)生很大變化，因此可能會(huì)產(chǎn)生鞭梢效應(yīng)。為了確保原有結(jié)構(gòu)和新增結(jié)構(gòu)之間的協(xié)同效應(yīng)，還可以使用混凝土外柱腳。利用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件PKPM建立SATWE“4+2”整體計(jì)算模型，計(jì)算柱腳內(nèi)力和變形。

3.4連接設(shè)計(jì)

根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)要求，鋼柱腳的設(shè)計(jì)可分為鉸接式和剛性式。對(duì)于沒有起重機(jī)的輕鋼結(jié)構(gòu)，通常使用鉸接柱腳。采用化工廠鋼筋，鋼柱可以與原混凝土柱進(jìn)行有效連接，在這種情況下，化學(xué)植筋的作用是鉸接的，錨栓的作用是柱腳，在混凝土柱中，錨栓的埋深可以實(shí)現(xiàn)不同的張力，從而可以有效地傳遞柱與混凝土之間的粘結(jié)力。本實(shí)用新型主要用于下翼緣板與鋼柱翼緣的連接，鋼梁腹板與鋼柱翼緣之間采用摩擦型高強(qiáng)度螺栓，實(shí)現(xiàn)螺栓焊接的剛性連接。此外，鋼梁端部的焊接端板和柱翼緣穿孔螺栓可用于連接梁和柱的剛性。在“人”字形屋脊采用剛性連接時(shí)，鋼梁可與傳統(tǒng)的梁端焊接端板連接，并可安裝在高強(qiáng)度螺栓屋脊上剛性加工。

3.5其他設(shè)計(jì)

混凝土框架上部結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，還需要考慮如何合理設(shè)計(jì)地基承載構(gòu)件，需要綜合考慮設(shè)計(jì)環(huán)境的諸多因素，并結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，綜合考慮混凝土框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，對(duì)于可能存在的設(shè)計(jì)問題需要及時(shí)調(diào)整，避免設(shè)計(jì)不合理，影響鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的穩(wěn)健性和安全性。因此，原混凝土框架結(jié)構(gòu)在實(shí)際中不會(huì)考慮建立鋼結(jié)構(gòu)的荷載問題，所以在設(shè)計(jì)時(shí)要對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工，必須對(duì)混凝土框架結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)施工進(jìn)行整體分析，通過建筑模型的方式進(jìn)行構(gòu)造計(jì)算，以評(píng)估建筑鋼結(jié)構(gòu)，判斷建造鋼結(jié)構(gòu)對(duì)混凝土框架結(jié)構(gòu)的整體影響，為了確保混凝土框架結(jié)構(gòu)和頂部鋼結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定，我們應(yīng)該調(diào)整鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案。

4結(jié)論

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)生活質(zhì)量的要求不斷提高。這就要求我們?cè)诮ㄖこ讨谐浞职l(fā)揮建筑設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)，更好地滿足人們的需求。在施工中對(duì)混凝土框架頂部鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提高了建筑物的安全性和穩(wěn)定性，同時(shí)也具有良好的抗震性能，更好地保障了人民的生命安全。在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，設(shè)計(jì)出更加完善的建筑整體結(jié)構(gòu)，促進(jìn)建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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