螺钉连接
吴定忠
乐昌市建筑设计室
摘要：混凝土框架结构的建筑，在某些情况下，需要在顶
层加建钢结构，以提升建筑的安全性与稳定性，并增加建筑的抗震效果，使建筑具备更加灵活的空间效果。本文对混凝土框架顶层加建钢结构设计的优势与不足之处进行分析与探讨，在此基础上从楼板、梁、柱等方面分析混凝土框架顶层加建钢结构的设计方法。 关键词：混凝土框架；顶层加建；钢结构
1在混凝土框架顶层加建钢结构设计的原因t梁预制
建筑使用功能与使用面积需要扩增、建筑使用条件或居住条件需要改善的情况下，可以申请房屋加建，报建审批之后，由设计单位对加建层进行重新规划设计，并出具图纸，收到规范批复之后才能够进行施
工。混凝土框架顶层加建可以分成混凝土加建与钢结构加建两种，其中混凝土结构密度小于钢结构，且更加有利于空间的区隔，施工时间成本投入较少，具有更高的整体性，耐火性与耐腐蚀性能较好。而钢结构则具备高强轻质的优势，便于生产与利用，使用效率较高，在常规的混凝土框架建筑顶层加建钢结构可以起到增加建筑物稳定性与牢固性的作用，具有更高的强度与荷载能力，相同荷载下的钢材用量较少。
2混凝土框架顶层加建钢结构设计
2.1楼板设计
操口红在设计楼板时可以采用多种方式，包括混凝土现浇筑技术，能够适当增加钢结构楼板的稳定性与安全性。设计楼板时，出于减少混凝土在外部压力下的产生的结构问题，在加建设计中可以采用轻型楼板或者花纹钢板，屋顶则设计为轻钢屋盖，减少楼板构件的自身重量。有条件的话，可以使用组合型楼板，将压型钢板与现浇混凝土相结合，以确保结构的稳定与安全。楼板设计时采用压型钢板与现浇混凝土相结合的设计方法较为灵活，能够适用于多种情况，并结合建筑的实际需要减少安全问题的发生[1]。
2.2梁设计
在设计混凝土框架顶层加建钢结构梁的时候，应该结合建筑需求与设计理论进行综合分析，考察施工现场的实际情况进行梁设计。基于此，首先应当要求梁截面宽度超过20cm，梁宽与梁长度之间的比值小于4。其次，还需要对梁设计的稳定性与安全性加以考量，要求在设计梁的时候，根据建筑的安全性需求，适当增加钢筋材料，并尽量保证钢筋材料的质量、刚度、延伸度与材料规格能够达到使用需求。设计梁的过程中，需要严格遵循相关设计规范与技术要求，按照科学合理的设计原则设计梁结构。在设计主框架梁的时候，可以使用H型或口型的钢截面钢梁，次梁可以选择槽钢、轧制等形制的钢材。结合钢梁的荷载情况，通常会将钢截面的高度设置在1/20-1/30之间。
2.3柱设计
通常钢结构加建层的柱设计，柱脚连接方式包括钻孔连接法与U型箍连接法。其中，钻孔连接法是将过渡钢板插入到原有的混凝土柱头钻孔当中，通过锚固钢筋进行焊接，并对其进行锚固与钢结构柱的安装。这种方式进行施工能够降低施工难度，但可靠性与耐久性会受到影响。钢柱内部的钢筋，可以使用具有一定强度的主筋，对其进行加热处理之后，在底板开孔的位置与底板进行焊接，以细骨料混凝土进行平，连接钢柱底板与钢板。这种连接方式的重要缺陷在于，无法保证其抗震效果。U 型箍连接法，利用钢柱下端的U型箍连接钢柱与底板，通常加建
范围较小的时候比较适用。
图1某混凝土框架建筑顶层加建钢结构柱脚节点构造图
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混凝土框架结构加建钢结构的柱设计，需要综合考量原结构与加建要求的基础上确定柱脚连接方法。涂覆
举例来说，若某建筑的原混凝土结构4层，加建钢结构为2层，采用正方形箱形截面。结构之间的联通方式为结构大底盘，以抗震缝作为不同单体结构之间的区隔。假设该工程抗震设防烈度为7度，地震分组为第二组，场地类型为Ⅱ类，层高6米。考虑到加建之后，结构质量与刚度沿着垂直方向会发生较大变化，加建层很有可能产生鞭梢效应。2层加建层会使得鞭梢效应十分明显，出于确保原结构与加建结构之间的协同效果，也可以采用混凝土外包式柱脚。以结构设计软件PKPM建立SATWE“4+2”整体计算模型，对柱脚内力与变形情况进行计算。可以根据建筑规范验算其柱脚的抗弯承载力公式M≤n A s f ay d o进行计算。
2.4其他设计
混凝土框架顶层加建钢结构设计，也需要考量到基础承重构件设计的合理性，需要对设计环境的多种因素加以综合考量，并结合施工现场的实际情况，综合考量混凝土框架结构建筑设计进行设计，对于可能存在的设计问题需要及时加以调整，避免由于设计不合理而影响加建钢结构设计的牢固性与安全性。因此，原本的混凝土框架结构在实际时不会考虑到加建钢结构的荷载问题，因此在设计加建钢结构的时候，必须对混凝土框架结构与加建钢结构进行整体分析，通过构建建筑模型的方式进行计算，对加建钢结构进行评估，判断加建钢结构对于混凝土框架结构整体的影响，在确定这些影响的前提下，适当调整加建钢结构的设计方案，在必要的情况下，可以适当采取混凝土框架结构的加固措施，以确保混凝土框架结构与顶层加建钢结构的安全性与稳定性。
3结束语
在进行混凝土框架顶层加建结构设计时，需要切实保证结构质量与设计水平，从设计的全部环节进行质量控制，切实保证加建钢结构能够起到提升建筑整体牢固性与安全性效果。
参考文献：
[1]晏修林，针对混凝土框架顶层加建钢结构设计的分析[J].城市建筑,2015(36):40.
冠菌素DOI:10.16767/jki.10-1213/tu.2018.05.080 88
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