混凝土框架頂層加建鋼結構設計探析

姚恒信

摘要：目前，國內鋼結構建筑行業仍處于發展階段，技術發展還有很大的提升空間。在城市化不斷深化的背景下，鋼結構建筑行業的設計已成為業界關注的焦點。為了實現這一點，有必要準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構的設計，以進一步優化施工工藝。

關鍵詞：混凝土框架;頂層施工;鋼結構設計;分析研究

1增加鋼結構的優點

首先，這樣設計可以節約土地使用，大大提高土地利用效率，有效利用土地資源，通過混凝土與鋼結構的結合，可以減少建筑資源的浪費，也可以實現資源的循環利用，符合現代綠色發展理念。其次，鋼結構自身的重量較輕，對原有結構的設計造成很小的荷載影響，不需要單獨進行地基加固，降低了工程造價和工程量，使工程造價大大降低，有效縮短了工期。鋼結構具有延展性和防震性。最后，它有著廣泛的應用，不僅可以增加工業建筑，還可以進行住宅建設。設計的多樣性可以充分發揮空間的優勢，可以使空間的結構變得更大，頂部的平面是簡約的裝修，以減少原有結構的影響，為消費者提供更大的建筑空間，對人們生命安全的危險損失打到底部，具有很強的整體性。

2我國鋼結構施工現狀

房屋修繕工程是指從建筑到報廢、房屋的維護或改造等活動的全過程，混凝土框架頂鋼結構設計為建筑施工和修繕工程提供必要的技術支持。隨著科學技術水平的不斷提高，我國建設項目的快速發展，全國各地相繼開展了一批舊住宅的挖掘、改造、施工等項目。一些省市甚至將舊房改造納入城市規劃項目，出臺了一系列規章制度。在科學技術的支持下，加上國家政策的推動，相信該建設項目在我國有很大的發展空間。

3混凝土框架頂層鋼結構設計

3.1樓層設計

樓板設計可采用多種方法，包括現澆混凝土技術，可適當提高鋼結構樓板的穩定性和安全性。在設計樓板時，為了減少混凝土在外壓下引起的結構問題，施工方案中可采用輕質樓板或裝飾鋼板，屋面設計為輕鋼屋面，以減輕樓板構件的重量。如果可能，可以使用模塊化樓板將壓型鋼板與現澆混凝土結合起來，以確保結構的穩定性和安全性。型鋼板與現澆混凝土相結合的設計方法更加靈活，可以應用于多種情況，并結合建筑的實際需要，減少安全問題的發生。

3.2梁設計

在梁的設計工作中，應結合施工標準和施工實踐，靈活運用。從具體參數來看，梁的橫截面寬度應保證在200mm以上，寬高比應在4以下，但在梁的加固支撐設計過程中還需要有，以有效保證鋼梁的穩定性，所以在加固材料的選擇和匹配時應注意，鋼梁的整體穩定性和安全性滿足標準要求。此外，在設計過程中應注意梁中線與柱中線的連接，采用雙向布置結構，平梁的參數通過結構模型計算，以確保整個工程的穩定性。

3.3立柱設計

在鋼結構加層柱設計中，柱腳連接方法包括鉆孔連接法和U型環箍連接法。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，并將其錨固和鋼結構柱安裝。這種方法可以降低施工難度，但會影響其可靠性和耐久性。鋼柱內的鋼筋可以與主筋具有一定強度的鋼筋一起使用，經過加熱處理，在孔的位置與底板焊接，用細石混凝土找平，將鋼柱底板與鋼板連接。這種連接的重要缺點是不能保證其地震效應。當施工范圍較小時，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。

在鋼結構與混凝土框架結構的柱設計中，需要在綜合考慮原有結構和新增要求的基礎上，確定柱腳的連接方式。例如，如果建筑物的原始混凝土結構有4層，則鋼結構為2層，并采用方形箱形截面。結構之間的連接方式為大底盤結構，不同單體結構之間的隔墻采用抗震接縫。假定本工程抗震設防烈度為7度，地震分組為第二組，場地類型為二級，層高為6米。考慮到添加后結構的質量和剛度沿垂直方向會發生很大變化，因此可能會產生鞭梢效應。為了確保原有結構和新增結構之間的協同效應，還可以使用混凝土外柱腳。利用結構設計軟件PKPM建立SATWE“4+2”整體計算模型，計算柱腳內力和變形。

3.4連接設計

根據相關設計要求，鋼柱腳的設計可分為鉸接式和剛性式。對于沒有起重機的輕鋼結構，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行有效連接，在這種情況下，化學植筋的作用是鉸接的，錨栓的作用是柱腳，在混凝土柱中，錨栓的埋深可以實現不同的張力，從而可以有效地傳遞柱與混凝土之間的粘結力。本實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度螺栓，實現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，鋼梁可與傳統的梁端焊接端板連接，并可安裝在高強度螺栓屋脊上剛性加工。

3.5其他設計

混凝土框架上部結構鋼結構設計，還需要考慮如何合理設計地基承載構件，需要綜合考慮設計環境的諸多因素，并結合施工現場的實際情況，綜合考慮混凝土框架結構的設計，對于可能存在的設計問題需要及時調整，避免設計不合理，影響鋼結構設計的穩健性和安全性。因此，原混凝土框架結構在實際中不會考慮建立鋼結構的荷載問題，所以在設計時要對鋼結構進行施工，必須對混凝土框架結構和鋼結構施工進行整體分析，通過建筑模型的方式進行構造計算，以評估建筑鋼結構，判斷建造鋼結構對混凝土框架結構的整體影響，為了確保混凝土框架結構和頂部鋼結構的安全穩定，我們應該調整鋼結構的設計方案。

4結論

隨著社會經濟的不斷發展，人們對生活質量的要求不斷提高。這就要求我們在建筑工程中充分發揮建筑設計的優勢，更好地滿足人們的需求。在施工中對混凝土框架頂部鋼結構進行設計，進一步提高了建筑物的安全性和穩定性，同時也具有良好的抗震性能，更好地保障了人民的生命安全。在鋼結構設計中，應進行科學合理的設計，結合當地實際情況，設計出更加完善的建筑整體結構，促進建筑業的蓬勃發展。

參考文獻

[1]郭海臣.混凝土框架頂層加建鋼結構設計探析[J].建材與裝飾，2017（44）：94.

[2]周亦玲.鋼結構設計在混凝土框架頂層加建的分析[J].居業，2017（09）：83+85.