对轻钢结构加层设计及施工的几点思考

摘要:改革开放以来随着我国经济的发展，我国工业突飞猛进，厂房规模不断的扩大，随着人口的增加，城市化的进程也加快了步伐。正是因为这些因素，使得在建筑行业内对轻钢结构的利用日益增多。在当前，许多建筑的扩建加层工程都是用了轻钢结构，轻钢结构在建筑行业内不仅仅是得到了快速的发展，也必将成为以后流行的趋势。所以本文就结合某工业企业的行政楼加层工程结合一些具体的轻钢结构加层问题，分析总结出了几个在设计和施工过程中应该注意的要点。其主要包括材料的选用、新旧建筑连接处的柱脚设计、柱脚施工、轻钢结构支撑体系以及钢柱和钢梁的安装等几个方面。

关键词: 轻钢结构 加层 柱脚施工 钢柱 钢梁 设计 施工要点

中图分类号：TU391文献标识码： A 文章编号：

一．引言

伴随着我国经济的快速发展，我国城市规模越来越大，人们对建筑的需求也是越来越多，对建筑质量的要求也是不断的提高。在过去由于我国的经济发展水平及技术有限，许多的建筑物建筑功能不完善，结构不合理，导致这些建筑物现在已经远远不能够满足现时代的发展要求。这种现象在我国近几年出现的特别多，其建筑物主要是受当时的经济条件及技术的限制，得不完善。正是因为这种现象的普遍存在，使得对现有建筑物加层及改建的工程越来越多。这也成了当前改变建筑物面貌，完善建筑功能最直接、最实用、最经济以及最快捷的方式。

轻钢结构具有自身的优点，主要体现在其制造安装比较方便、材料轻质高强、建筑的形式多种多样比较灵活等方面。所以在建筑的加层、改建中得到了广泛的运用，并且也取得了比较好的经济效益和使用效益。所以本文就结合某工业企业的行政楼加层工程为例，简要的分析介绍了在轻钢结构加层设计以及施工中出现的一些问题，并提出了一些自己的观点。

二．轻钢结构的优点

1. 轻钢结构的自重轻, 有较好的抗震性能。使用轻钢结构可以大幅减少建筑工程的基础造价, 特别适用于那些地质条件比较差的地区，轻钢结构属于一种柔性结构, 加之其自重比较轻, 该结构对地震的反应小, 十分适用于地震多发的地区。

2. 采用轻钢结构的工程施工周期比较短。我们知道轻钢结构的一些构件都是由工厂标准化生产的, 质量十分稳定, 可以现场拼装，并且工艺比较简单,施工受环境季节的影响比较小，可以大大的缩短工期。

3. 采用轻钢结构的综合经济效益比较好。正是因为使用轻钢结构的施工周期比较短, 许多加层工程都可以提前投入使用, 这样也可以提前获得投资的效益。同时因为轻钢结构建筑的自重比较轻,所以大部分不需要做桩基,这也可以节省大量的投资。

4. 轻钢结构的环保性好。采用轻钢结构无噪声、无污染。而且建筑材料也可以拆卸，能够100%的回收, 这也符合国家对土地资源的政策、环保政策，符合国家可持续发展的战略, 所以轻钢材料是一种典型的环保性建筑材料。

5. 轻钢的舒适性十分好。使用新型的轻质围护材料, 不霉变, 不助燃, 不虫蛀。并且装修可以一次性到位, 少维修。采用轻钢墙体符合高效节能的标准, 这种材料具有呼吸的功能, 可以有效的调节室内空气干湿度。

三．采用轻钢结构的加层结构设计

1. 加层工程概况

该行政楼是在1996年设计建造的，一共5层，是框架结构，具有独立的基础，一部分基础因为填土层比较厚所以采用人工挖孔灌注桩的方法施工。该建筑的空间为9M×6.9M，长度为42.3M，跨度为16.7M，层高为3.6M，具有7度抗震能力。

2. 结构方案的选用

近年来，随着企业规模的不断扩大。员工人数也不断增加，行政楼使用面积已经远远不能满足现实的需要了，所以在征得有关部门的同意之后，决定采取加层的办法，即在原行政楼顶再加盖一层。为了不影响行政楼现在的使用，同时满足结构承载力的有关要求，并要求在两个月之内完工。基于此建设部门对该行政楼的原结构进行了全面的分析计算，并结合了当前国内外加层改造的一些实例后，决定采取具有刚度大、自重轻、综合效益好、抗震性能高以及施工周期比较短等优点的轻钢结构作为配套的外饰面材料。

3．结构设计的几处要点

（1）钢框架柱脚节点既是轻钢结构受力最复杂之处。也是新旧结构连接的关键部位。鉴于目前植筋技术较为成熟，因此本工程在新旧柱子连接上采用直接钻孔连接法，即在原有的框架柱头上直接钻孔，通过高强度的化学粘合剂粘合锚杆和孔壁，使锚杆、锚圊基础与被锚固对象形成一个整体，从而达到固定构件或提高构件承载力的效果，待粘合剂硬化后安装钢柱。

（2）本工程下部为框架结构，上部采用轻钢结构。由于沿竖向刚度分布不均匀，因此在抗震计算的时候不宜采用底部减力法，应采用振型分解反应谱法。因结构主体仍为钢筋混凝土结构，加层后结构的阻尼比取0.05。而且需在两端设置十字形柱间支撑并且设置足够的纵横向支撑系统(横向支撑系统布置在房屋两端山墙处，纵向支撑系统布置在加层两端的开问)，以提高钢架的稳定性和刚度。

（3）为了减轻加层自重对地基承载力的影响，在满足功能使用要求前提下，应尽量选用轻型材料。本工程屋面采用100mm厚象牙镀锌夹芯板，墙面采用150mm厚镀锌复合保温板，以上材料具有轻质、高强、防水、美观耐用、抗震好、安装简便、经久耐用等优点。

四．加层工程的施工要点

使用轻钢结构进行施工时，除了要组织专业的技术人员熟悉图纸，进行图纸的会审之外，还要让施工的人员了解图纸的设计意图，不能盲目的施工。除此之外也还要注意一下几点：

1．本工程柱脚连接采用植筋技术施工中先根据设计要求，按图纸间距、边距定好位置，然后要严格控制孔深、水平度、孔内清洁度及干燥度等，以防止结构受力受到影响并进行抗拉拔实验。

2．对构件全面检查结构安装前应对构件进行全面检查，如构件的数量、长度、垂直度等，如安装中接头处螺栓孔之间的尺寸是否符合设计要求等。在安装过程中，应先安装靠近山墙有柱间支撑的两榀钢架，而后安装其他钢架；头两榀钢架安装完毕后。应将两榀钢架间的水平系杆、檩条及柱间支撑、屋面水平支撑等构件的垂直及水平度调整正确，然后方可锁定支撑，再安装其他钢架；而在施工中，一般作业人员由于考虑施工方便及吊车费用，会先行安装钢柱、钢梁等，而后再行安装柱间支撑等，这样违反操作顺序容易造成安全事故，同时待钢架全部安装完后再调整构件的垂直度和水平度会相当困难。根本无法达到规范要求。

3．根据焊缝等级的不同严格按照规定检验。因为钢结构焊接缺陷的存在会对焊接钢结构的力学性能和安全使用产生重要的影响，所以一定要按规定严格检验。危害主要是缺陷端部造成严重的应力集中；削弱焊接接头承载哉面；降低焊接接头的强度和致密性，导致焊接接头承载力的下降，缩短使用寿命，甚至造成焊接接头脆性断裂或结构倒塌事故。此外，有些焊接缺陷，如焊缝浃渣、电弧擦伤等会降低焊接结构的耐腐蚀性能。

4．轻钢结构的除锈和涂装。轻钢结构的除锈和涂装是目前轻钢结构施工中较易被忽视的一项工作，也是钢结构工程施工的薄弱环节。这种现象不纠正，对钢结构的施工质量影响甚大。因为除锈和涂装质量的合格与否直接影响钢结构今后使用期间的维护费用。还影响钢结构工程的使用寿命、结构安全及发生火灾时的耐火时间(防火涂装)，因此必须对除锈和涂装工作给予高度重视，严格按照规范对各个工序进行严格的检查验收，这是确保钢结构涂装质量的基础和保障。

五．结束语

经过差不多两个月的时间，此项加层工程设计、施工已经顺利结束，现在已经投入了使用。该建筑投入使用后也通过了一系列的检查和测试。加层部分质量达到了设计的标准，具有比较强的适用性。通过这个案例的简析，我们知道了轻钢结构加层技术不仅仅符合了建设节约型社会、环境保护的要求，而且也产生了巨大的社会效益和经济效益。所以实践再次证明，对一些原有建筑加层或者扩建采用轻钢结构，这是十分明智的选择，而且也是行之有效的一种技术手段，具有很好的推广性和运用性。当前国家日益加强了对节能减排的重视，所以我们相信轻钢结构加层的技术一定会有十分广阔的应用前景和发展空间。

参考文献：

[1]陈兴龙 对轻钢结构加层设计及施工的几点思考 [期刊论文] 《中等职业教育（理论）》 -2010年5期

[2]韩凤霞 于江Han FengxiaYu Jiang某办公楼轻钢加层设计[期刊论文] 《工业建筑》 ISTIC PKU -2006年z1期

[3]王秀丽 沈世钊 朱彦鹏 李庆福 王文达轻钢结构在房屋增层改造中的应用[期刊论文] 《兰州理工大学学报》 ISTIC PKU -2004年1期

[4]杨凤第 加层轻型钢结构设计探讨 [会议论文]，2006 - 2006年全国建筑钢结构行业大会