混凝土框架頂層加建鋼結構設計探析

王來生

摘要：在建筑工程中，在混凝土框架頂層加建鋼結構有效增加了建筑整體的抗震性，本文對混凝土框架頂層鋼結構進行了全面的分析，總結了其優缺點、存在的問題以及發展現狀，并在最后對混凝土框架頂層加建鋼結構的設計進行了探析，以供參考。

關鍵詞：混凝土框架；頂層；鋼結構

中圖分類號：TU973.14 文獻標識碼：A 文章編號：1674-3024（2016）22-0110-01

1前言

現階段，大部分建筑物使用的均是鋼筋混凝土框架結構，在高層建筑的頂層我們一般采用鋼結構的加建，來使建筑物的結構更加穩定，進而確保居民的財產與生命安全。混凝土框架頂層加建鋼結構使得頂層的空間布置更加靈活、建筑物的抗震性加強，滿足了現代化的建筑物設計標準，其安全性和實用性是現代建筑所需要的，因此，一定要加強對混凝土框架頂層加建鋼結構設計進行分析，促進現代建筑物建設的可持續發展。

2混凝土框架頂層鋼結構概況以及現狀

2.1混凝土框架頂層鋼結構介紹。混凝土框架頂層鋼筋結構是由樓板、梁、柱子和四種基礎承載重量的構件在一起組合而構成的空間結構，它是由主梁、柱子和基礎承載重量的構件構成很多個平面框架后再由連續梁連接起來的。

2.2混凝土框架頂層鋼結構現狀。我國加建設計起步比較晚，和世界先進國家之間存在著一定的差距。隨著社會的不斷發展與進步，科學技術水平的不斷提高，加建工程得到了很大的發展空間，并且在我國各地都開展了一些舊房挖潛、改造、加建等工程，并且在上海、重慶、廣州、貴陽、昆明等地都將舊房改造工程列入到了城市規劃項目當中，頒布了相應的文件與規章制度。由此可以看出，我國加建工程得到了很大的發展空間。

3混凝土框架頂層加建鋼結構設計中需要注意的問題

3.1合理計算頂層平面圖設計。對于頂層平面設計我們要進行合理的計算，對于平面圖的設計要注意空間的布置和設計，對于鋼結構的每一項工程都進行平面的設計計算，使之有科學的數據和標準對其設計進行取舍。

3.2基礎承載重量的構建的負荷設計。基礎承載物重量的設計一定要合理和符合設計的標準，使之能夠承擔其頂層的建筑的重量，以及整體建筑物的負荷。基礎承載物重量的構建不要超過基礎設計的負荷，建筑物的設計的實際承載重量高于設計規格內的承載負荷就會讓建筑物存在著安全隱患，破壞建筑物的安全性。

3.3計算樓板開洞的面積，和實際結合設計。樓板的開洞需要通過專業的計算設計能進行的，我們必須注意的是樓板的開洞不能夠大于頂層的總面積的30%。但是對于樓板開洞面積在30%以上的，我們也是有解決的設計方案的。我們應該將開通面積在30%以上的樓板洞口邊緣的節點設計為彈性節點，而這個時候所有的樓板應該都被定義為彈性膜。

4鋼結構加建的優缺點

4.1優點：（1）節約土地，提高土地面積的使用效率，縮短建設工期；（2）因為鋼結構的自重比較輕，可以減少工作量，還可以縮短工期，節省部分施工成本；（3）鋼結構具有較強的多樣性，在進行加建的時候，可以充分發揮空間的優勢，降低對原建筑結構的影響；（4）鋼結構加建的適用范圍比較廣，不僅可以對房屋建筑進行加建，還可以對工業建筑進行加建。

4.2缺點：（1）在進行鋼結構加建之后，其整體建筑結構就會呈現一種上柔下剛、上輕下重的質量與剛度分布，導致建筑整體性較差，缺乏一定的抗震性能；（2）鋼結構耐久性較差，在進行加建的時候，需要進行防腐、防火等措施的考慮，這樣就會增加一些建筑材料的使用，此時不僅會涉及到原材料的質量問題，還要考慮原材料的成本問題，因此，存在著一定的不足。

5混凝土框架頂層加建鋼結構設計

5.1樓板設計。在樓板的設計中，現代工業技術要求采用現澆灌技術。現澆灌技術是目前樓板構建中最好的方式，采用這種方式能夠讓混凝土框架頂層加建的鋼結構更加結實和穩定。現澆灌技術能夠使得在加建鋼結構的過程中靈活的處理遇到的問題，及時提出解決方案，讓樓板的構建不出一丁點錯誤。

5.2梁設計。在進行梁設計的時候，一定要結合國際設計標準與實際設計情況，制定合理、科學的鋼構設計要求：首先，在進行梁設計的時候，一定要保證其截面寬度不會低于200毫米，同時寬度與高度之間的比值不要超過4。其次，在梁設計中必然要使用一些鋼筋，對其使用鋼筋也要進行一定的規定，保證梁結構具有一定的硬度與抗震性能，進而確保建筑工程整體結構的牢固性與安全性。對于梁設計中所使用到的鋼筋數目，其相應的計算公式如下：M=2*[（L1-50）/L2+1]+（N1/N2-1）

其中，M所表示的為梁設計中所應該使用的鋼筋數量；L1所表示的為加密區長度；L2所表示的為加密間距；N1所表示的為非加密區長度；N2所表示的為非加密間距。對于箍筋加密區長度的取值，其具有的要求如下：

當結構為一級抗震時，加密長度為Max（2*梁高，500），當結構為二～四級抗震時，加密長度為Max（1.5*梁高，500）。最后，在設計扁梁的時候，一定要保證梁中線和柱中線進行重合，采用雙向布置結構。

5.3柱設計。柱子的截面有著嚴格的要求：柱子截面高度和寬度都不能小于30厘米、柱子的直徑要大于35厘米、截面的短邊和長邊的比不能夠大于3、柱子的縱向鋼筋配比不能夠小于0.2%等等。

6結束語

在高層建筑工程建設過程中，其安全問題一直以來都是人們最為關注的話題，在現代建筑行業中，加建鋼結構設計得到了廣泛的應用，并且發揮著非常重要的作用。其可以增強整體建筑的抗震性能、靈活性、整體性等，在一定程度上，保障了居民的財產與生命安全，為人們的生活與工作提供了可靠的保障。