钢结构加层实例

【摘 要】本文介绍了钢结构加层的设计方法，以及混凝土后锚固技术在工程中的应用。

【关键词】钢结构 后锚固 植筋

某已建成高层办公楼，拟在屋顶层增设一大会议室，经多个方案比较，采用钢结构方案。

该建筑原屋顶为构架，框架柱从屋面一直通到构架顶，共有三排框架柱，柱距均为7.8m，跨度为9.2m和6.8m，构架层层高为8.3m。新增层的整个平面由中间的大会议室和两侧的走廊组成，全部采用钢结构。楼梯间及电梯间采用原有结构，局部用混凝土结构进行改造及加固。建筑剖面图参见图一。

图一建筑剖面图

由于会议室对大面积功能的需要，去掉了房间中间的三根框架柱及周边的构架梁，经复核验算梁柱均不需加固。会议室层高比框架柱的高度低，在设计中将会议室的主钢梁支承于两侧的框架柱上，然后在钢梁上设置支撑及布置檩条，形成完整的屋面体系。两侧的走廊采用钢梁钢柱的框架体系，柱底利用螺栓铰接在原有屋面梁上。

会议室钢梁布置见图二，主钢梁的跨度为16米，经计算采用工字型实腹式钢梁，截面为H350～750×300×8×14，跨中处最大梁高750mm，端高350mm，两端简支于框架柱的钢牛腿。为加强屋面整体的稳定性，在两个端跨增设屋面支撑，采用直径22的张紧圆钢制作。跨中处设置通长系杆，截面为焊接钢管114×3.5。屋面檩条采用C 300×80×20×3.0，檩条间距1.5m，每隔3m设置一道隅撑。屋面板采用复合压型钢板。

图二会议室钢梁布置图

对整个结构体系来说，保证框架柱钢牛腿的节点安全可靠是设计的关键。在柱上新加钢牛腿一般有两种连接构造：

1）粘结型锚栓连接：这是目前较常用的连接方法，构造简单，施工方便。施工时先采用金属探测器测定连接钢板部位的柱内纵向钢筋位置，根据锚栓布置用电锤钻钻孔，连接钢板根据锚栓孔实际位置钻孔，清孔后用化学粘结剂将螺杆胶结固定在柱上，连接钢板与柱接触面应打磨平滑，钢牛腿在安装前焊在连接板上，钢牛腿的钢板厚度和尺寸根据设计要求确定。

2）外包钢连接：由于柱内钢筋过多过密，采用锚栓连接有困难时，可采用外包钢连接。柱四周角钢长度和规格应根据作用在牛腿上的作用力及其所产生的力矩和角钢支承面积以及砂浆承压强度等因素计算确定。

根据本工程的实际情况，考虑施工简单，且柱内钢筋并非过多过密，采用了第一种连接构造。所谓粘结型锚栓是通过特制的化学粘结剂（锚固胶），将螺杆机内螺纹管胶结固定于混凝土基材钻孔中，通过粘结剂与锚栓及粘结剂与混凝土孔壁间的粘结与锁键作用，实现对固定件的锚固。但根据《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2004的要求，粘结型锚栓不适用于有抗震设防要求的结构构件，本工程所在地区为7度抗震设防，所以不能采用，只可采用满足锚固深度要求的的化学植筋及螺杆。

化学植筋是通过化学粘结剂（锚固胶），将带肋钢筋胶结固定于混凝土基材钻孔中，通过粘结与锁键作用，实现对带肋钢筋的锚固。化学植筋的钢筋及螺杆，应采用HRB400和HRB335级带肋钢筋及Q235和Q345钢螺杆。对于满足锚固深度要求的化学植筋及螺杆，不应产生混凝土基材破坏及拔出破坏（包括沿肢筋界面破坏和肢混界面破坏）。

经计算，本工程钢牛腿设计植筋HRB335级直径22钢筋，共18根，钻孔直径28mm，锚固深度由实验确定且不小于300mm，钢筋端部过丝为螺杆。钢牛腿构造及植筋布置见图三。植筋的布置避开了混凝土保护层，锚固在坚实的混凝土基层内，深入有钢筋环绕的结构核心区内。

图三钢牛腿构造及植筋布置图

如今，因为施工方便，构造简单，时间短，混凝土后锚固技术已经广泛应用于建筑工程中。通过钢结构加层的设计探讨，对混凝土后锚固技术在工程中的应用有了更深的理解。笔者的这点经验尚有不足，愿为抛砖引玉，希望能带给其他设计者一点启发。

[参考文献]：

[1]《混凝土结构构造手册》(第三版) 中国建筑工业出版社.2003.

[2]《混凝土结构后锚固技术规程》(JGJ145-2004).

[3]《钢结构设计规范》(GB 50017-2003).

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。