既有建筑顶部钢结构加层的结构设计分析

【摘要】现阶段，钢加层结构逐渐开始受到重视，只有注重加强设计，才能实现后续更加广泛推广应用。本文从设计实例方面着手，注重加强设计方面相关探讨，同时进行连接设计方面相关介绍，阐述科学有效方式方法，希望能够提供相应参考和帮助。

【关键词】既有；建筑；顶部；钢结构加层；结构设计；分析

过去，城市住宅建设过程中，底层建筑为主，而对于这些建筑，设防标准低的问题普遍存在。基于此，加层改造非常必要，这样才能改善房屋，使用功能进一步完善。通过进行钢结构加层，房屋能够实现加固，自重较轻，同时具备一定抗震性能，施工实施过程中也更加方便。无论基于经济角度，还是处于技术角度，相对于传统混凝土结构，优点鲜明。然而，根据目前实际情况，设计方法以及流程诸多方面，普遍存在不够完善的现象。通常来说，加层部分计算完成之后，普遍忽略结构整体，质量难以充分保障。基于此，计算分析实施阶段，需要力求整体分析落实到位。

一.工程案例

对于某商服楼，高度达到3层。从结构性质方面来说，属于框架性结构，材料为钢筋混凝土。从基础形式方面来说，独立基础为主。对于该建筑物楼板，空心板得到应用，同时进行梁柱现浇。对于该商服楼，处于设防区域之中，设防烈度方面来说，达到6度。原建筑物角度进行分析，难以充分保障良好使用功能，因而需要加建，加建数目为2层，结构性质方面来说，钢框架结构即可。这样总层数发生相应变化，最终成为5层结构。而对于增设楼板，全部属于钢筋混凝土。对于增设屋面，夹心板材即可。对于增设部分，外墙正立面结构来说，运用玻璃幕墙即可，见下图1。

图1 该建筑标准层平面图

二.计算分析

（一）建模计算简化

第一，整体刚度角度进行分析，楼梯间贡献予以忽略，不对其进行考虑，而对于实际建筑模型，荷载处理实施过程中，遵循布置均匀原则进行[1]。

第二，对于3层以内框架，原结构模型建立过程中，需要遵循实际，充分考虑使用情况[2]。而对于上部加层，需要充分遵循钢框架结构，模型建立才能充分贯彻落实。除此之外，填充墙或者支撑，同样产生一定影响，这里对其不予考虑。

第三，对于新旧结构，连接部分考虑过程中，从柱顶钢筋方面分析，普遍十分密集，因而植筋困难的问题普遍存在[3]。因而对于钢框柱下端，柱顶考虑过程中，需要充分遵循铰接原则。而针对上部加层，钢梁钢柱之间，采用刚接的方法较为适合。

（二）计算方案

对于本次工程，需要充分考虑原有建筑，然后在此基础之上，直接进行加层。对于既有建筑，普遍通过框架结构，直接加层完成之后，对于整个体系，受力变化较为明显。对于既有结构，自重方面考虑，相较于上部结构，普遍较大。通过进行加层，结构体系方面逐渐出现改变，结构体系更加复杂，上柔下刚的特点较为明显。刚度方面，逐渐产生一定突破。基于此，在结构两端，柱间支撑布设较为关键。通过合理运用底部剪力法，能够充分起到简化设计作用。对于本次工程，通过进行加层部分合理分析，充分考虑突变问题的存在，抗震计算实施阶段，注重加强高阶振型方面分析。

三.新旧构件之间的有效连接

（一）框架柱以及钢柱之间连接

对于钢筋混凝土，框架结构为保障良好力学性能，需要实现科学有效连接，钢结构也才能发挥应用实效。对于新加层，为充分实现良好柱脚连接，需要进行严格规划设计，这样也能利于后续施工[4]。只有充分保障良好新旧连接，结构可靠性才能提高，力矩传递才能更加顺利。对于本次工程，铰接连接即可，对于柱脚结构，受到轴向压力作用，同时水平方向上，剪力普遍存在。对于钢柱底部，柱脚垫板能够起到较为关键作用，通过化学植筋相关技术手段，能够充分实现柱顶连接。而对于原结构框架，顶面层剔除较为关键，然后需要进行找平。

（二）混凝土板以及钢梁之间连接

对于本次工程，混凝土板同样较为关键，通过混凝土板结构，能够充分实现同钢梁连接。组合梁方面，不对其予以考虑，构造连接即可，因而抗剪键设置方面，没有必要。而对于连接节点，锚栓连接即可，通过平头进行焊接。关于具体实际做法，见下图2。

图2 混凝土板以及钢梁之间连接

（三）楼梯加层

本工程通过进行加层，最终达到5层结构。对于楼梯加层，需要加设2层结构，对于该建筑物3层，属于钢柱节点，锚栓连接即可。对于该建筑物4层，焊接方式较为适合。而对于加层楼梯，连接处方面考虑，通常包括2处。第一，钢柱以及梁梯之间连接部位，对于梯梁端板，一般通过螺栓连接之后，力求实现钢柱焊接。第二，钢梁以及梯梁之间连接部位，螺栓连接即可。

结语：

本文从设计实例方面着手，注重加强设计方面相关探讨，同时进行连接设计方面相关介绍，阐述科学有效方式方法，希望能够提供相应参考和帮助。只有充分实现良好新旧构件连接，才能充分贯彻落实加层设计。与此同时，对于钢结构加层，规范设计过程中，应充分考虑抗震性能，原有结构方面，力求避免过多破坏出现。

参考文献：

[1]褚云朋，姚勇，杨亚龙等.某6层钢框架加层房屋动静力学性能探讨[J].世界地震工程，2013，（1）：80-86.

[2]郭慧珍.钢筋混凝土框架结构进行地下加层的设计方案与施工[J].四川建筑科学研究，2014，（3）：88-89.

[3]邢杰.钢结构室内加层用于高层混凝土建筑中的抗震分析研究[J].工程抗震与加固改造，2015，（1）：113-118.

[4]毋剑平，保海娥，姚志华等.某综合楼加层改造的抗震鉴定[J].工程抗震与加固改造，2010，（2）：122-125.