混凝土框架顶层加建钢结构设计探析

王来生

摘要：在建筑工程中，在混凝土框架顶层加建钢结构有效增加了建筑整体的抗震性，本文对混凝土框架顶层钢结构进行了全面的分析，总结了其优缺点、存在的问题以及发展现状，并在最后对混凝土框架顶层加建钢结构的设计进行了探析，以供参考。

关键词：混凝土框架；顶层；钢结构

中图分类号：TU973.14 文献标识码：A 文章编号：1674-3024（2016）22-0110-01

1前言

现阶段，大部分建筑物使用的均是钢筋混凝土框架结构，在高层建筑的顶层我们一般采用钢结构的加建，来使建筑物的结构更加稳定，进而确保居民的财产与生命安全。混凝土框架顶层加建钢结构使得顶层的空间布置更加灵活、建筑物的抗震性加强，满足了现代化的建筑物设计标准，其安全性和实用性是现代建筑所需要的，因此，一定要加強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。

2混凝土框架顶层钢结构概况以及现状

2.1混凝土框架顶层钢结构介绍。混凝土框架顶层钢筋结构是由楼板、梁、柱子和四种基础承载重量的构件在一起组合而构成的空间结构，它是由主梁、柱子和基础承载重量的构件构成很多个平面框架后再由连续梁连接起来的。

2.2混凝土框架顶层钢结构现状。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。

3混凝土框架顶层加建钢结构设计中需要注意的问题

3.1合理计算顶层平面图设计。对于顶层平面设计我们要进行合理的计算，对于平面图的设计要注意空间的布置和设计，对于钢结构的每一项工程都进行平面的设计计算，使之有科学的数据和标准对其设计进行取舍。

3.2基础承载重量的构建的负荷设计。基础承载物重量的设计一定要合理和符合设计的标准，使之能够承担其顶层的建筑的重量，以及整体建筑物的负荷。基础承载物重量的构建不要超过基础设计的负荷，建筑物的设计的实际承载重量高于设计规格内的承载负荷就会让建筑物存在着安全隐患，破坏建筑物的安全性。

3.3计算楼板开洞的面积，和实际结合设计。楼板的开洞需要通过专业的计算设计能进行的，我们必须注意的是楼板的开洞不能够大于顶层的总面积的30%。但是对于楼板开洞面积在30%以上的，我们也是有解决的设计方案的。我们应该将开通面积在30%以上的楼板洞口边缘的节点设计为弹性节点，而这个时候所有的楼板应该都被定义为弹性膜。

4钢结构加建的优缺点

4.1优点：（1）节约土地，提高土地面积的使用效率，缩短建设工期；（2）因为钢结构的自重比较轻，可以减少工作量，还可以缩短工期，节省部分施工成本；（3）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；（4）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。

4.2缺点：（1）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；（2）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。

5混凝土框架顶层加建钢结构设计

5.1楼板设计。在楼板的设计中，现代工业技术要求采用现浇灌技术。现浇灌技术是目前楼板构建中最好的方式，采用这种方式能够让混凝土框架顶层加建的钢结构更加结实和稳定。现浇灌技术能够使得在加建钢结构的过程中灵活的处理遇到的问题，及时提出解决方案，让楼板的构建不出一丁点错误。

5.2梁设计。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。对于梁设计中所使用到的钢筋数目，其相应的计算公式如下：M=2*[（L1-50）/L2+1]+（N1/N2-1）

其中，M所表示的为梁设计中所应该使用的钢筋数量；L1所表示的为加密区长度；L2所表示的为加密间距；N1所表示的为非加密区长度；N2所表示的为非加密间距。对于箍筋加密区长度的取值，其具有的要求如下：

当结构为一级抗震时，加密长度为Max（2*梁高，500），当结构为二～四级抗震时，加密长度为Max（1.5*梁高，500）。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。

5.3柱设计。柱子的截面有着严格的要求：柱子截面高度和宽度都不能小于30厘米、柱子的直径要大于35厘米、截面的短边和长边的比不能够大于3、柱子的纵向钢筋配比不能够小于0.2%等等。

6结束语

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。