混凝土框架顶层加建钢结构设计探析

钟运秋

【摘要】在建筑工程中，进行加建钢结构可以增加建筑整体的抗震性，并且使建筑空间布置更加灵活，已经成为我国建筑行业中的一项重要工程。本文主要对混凝土框架和钢结构进行比较，阐述加建设计与注意事项。

【关键词】混凝土框架；顶层；钢结构；设计

现阶段，大部分建筑物使用的均是钢筋混凝土框架结构，在高层建筑顶层一般均选用钢结构加建，提高建筑物结构的稳定性与安全性，进而确保居民的财产与生命安全。在高层建筑的混凝土框架结构更加符合现代建筑物设计要求，可以更加凸显建筑空间的灵活性，提高建筑物的抗震性能。因此，一定要加强对混凝土框架顶层加建钢结构设计进行分析，促进现代建筑物建设的可持续发展。

一、混凝土框架和钢结构的比较

要想有效实现混凝土框架顶层加建钢结构的目标，就一定要明确两者之间的区别。混凝土框架具有自重大、刚度大、震害明显、密闭性好、整体性好、抗压性好、不易受外界侵蚀等特点；钢结构具有自重小、延性好、耐火性差、密闭性差、易受外界侵蚀等特点。混凝土框架与钢结构均是借助传统力学和数学公式进行受力计算的，同时在进行抗震设计的时候，均需要设置多道抗震防御体系，这样才可以保证结构的整体性与牢固性；在进行管理的时候，无论是混凝土框架还是钢结构，均需要管理人员具备相应的专业素质与技能，对施工中可能出现的风险、隐患、质量问题等进行预防与处理，保证施工的顺利完成。当然，两者之间也存在着明显的区别：首先，材质方面。混凝土框架主要就是由钢筋与混凝土构成，自重非常大；钢结构主要是由钢构件连接组成，自重比较小。其次，震害结果。根据相关资料显示，混凝土框架震害主要表现为裂缝，局部倒塌，很少出现整栋楼倒塌的情况；钢结构在地震作用下，经常发生失稳、扭曲、变形的情况，并且因为整体性比较差，因此，在进行设计的时候，一定要对整体性进行充分的考虑。最后，施工管理方面。在实际施工中，对于相同面积的施工，钢结构要比混凝土框架施工快；在现场施工的时候，混凝土框架施工需要进行现场支模浇筑，进行预制构件工厂加工的情况不多，而钢结构需要在工厂加工很多的预制构件，之后运输至施工现场，进行相应的安装与焊接。除此之外，针对工程造价而言，钢结构也要比混凝土框架低一些，在进行实际施工，可以根据市场情况，进行适当的选择。

二、加建工程的现状

我国加建设计起步比较晚，和世界先进国家之间存在着一定的差距。随着社会的不断发展与进步，科学技术水平的不断提高，加建工程得到了很大的发展空间，并且在我国各地都开展了一些旧房挖潜、改造、加建等工程，并且在上海、重庆、广州、贵阳、昆明等地都将旧房改造工程列入到了城市规划项目当中，颁布了相应的文件与规章制度。由此可以看出，我国加建工程得到了很大的发展空间。其一，由以往的单个房屋加建发展为成片住宅区的加建工程；其二，各种新材料、新工艺应用到了加建工程当中；其三，轻钢结构加建技术得到了深入的分析与研究，并且在加建工程中得到了广泛的应用。

三、钢结构加建的优缺点

开展钢结构加建工程的时候，具有以下优点：其一，节约土地，提高土地面积的使用效率，缩短建设工期；其二，因为钢结构的自重比较轻，因此，加建部分的荷载作用对原结构的影响非常小，不需要单独对地基进行加固处理，这样不仅可以减少工作量，还可以缩短工期，节省部分施工成本；其三，钢结构具有较强的多样性，在进行加建的时候，可以充分发挥空间的优势，降低对原建筑结构的影响；其四，钢结构加建的适用范围比较广，不仅可以对房屋建筑进行加建，还可以对工业建筑进行加建，因此，在建筑加建工程中得到了广泛的应用。当然，其也存在着一些缺点：其一，在进行钢结构加建之后，其整体建筑结构就会呈现一种上柔下刚、上轻下重的质量与刚度分布，导致建筑整体性较差，缺乏一定的抗震性能；其二，钢结构耐久性较差，在进行加建的时候，需要进行防腐、防火等措施的考虑，这样就会增加一些建筑材料的使用，此时不仅会涉及到原材料的质量问题，还要考虑原材料的成本问题，因此，存在着一定的不足。

四、混凝土框架顶层加建钢结构设计

（一）楼板设计

在设计楼板的时候，现阶段一般选用的都是现浇灌技术。目前，现浇灌技术是楼板设计中最为常用与有效的方法，在采用此种方式进行钢结构施工的时候，可以有效提高建筑结构整体的稳定性、牢固性与安全性。同时，在钢结构施工中，此种方法可以对出现的问题进行灵活的处理与调整，根据实际情况，提出有效的解决办法，保证楼板设计与施工的顺利进行，确保建筑工程的整体施工质量。

（二）梁設计

在进行梁设计的时候，一定要结合国际设计标准与实际设计情况，制定合理、科学的钢构设计要求：首先，在进行梁设计的时候，一定要保证其截面宽度不会低于200毫米，同时宽度与高度之间的比值不要超过4。其次，在梁设计中必然要使用一些钢筋，对其使用钢筋也要进行一定的规定，保证梁结构具有一定的硬度与抗震性能，进而确保建筑工程整体结构的牢固性与安全性。最后，在设计扁梁的时候，一定要保证梁中线和柱中线进行重合，采用双向布置结构。同时对扁梁进行严格的计算与设计，保证其结构的合理性与科学性，增强建筑工程整体结构的稳定性。

（三）柱设计

在进行柱设计的时候，一定要保证其截面符合设计标准：通常情况下，柱截面宽度与高度均不可低于300毫米，柱直径一定要超过350毫米，截面短边与长边的比值不可以超过3，柱纵向钢筋配比不可以低于0.2%等。在设计柱的时候，一定要严格遵照以上要求，这样才可以保证柱设计的合理性与科学性，同时增强钢结构的稳定性，保证建筑工程施工的顺利完成。

（四）基础承载重量构件设计

在进行基础承载重量构件的时候，一定要综合考虑各方面的因素，结合建筑负荷、结构形式、施工状况等，加强基础设计的合理性与科学性，使其达到建筑工程整体设计要求。针对设计不合理、不符合要求的部分，一定要进行相应的修改，保证其设计的合理性与科学性，这样才可以保证建筑工程整体的施工质量。

结束语

总而言之，在高层建筑工程建设过程中，其安全问题一直以来都是人们最为关注的话题。在现代建筑行业中，加建钢结构设计得到了广泛的应用，并且发挥着非常重要的作用。其可以增强整体建筑的抗震性能、灵活性、整体性等，在一定程度上，保障了居民的财产与生命安全，为人们的生活与工作提供了可靠的保障。

参考文献

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