淺談建筑工程室內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)加層設(shè)計論文

　　建筑的主要功能之一便是舒適度，因此，在建筑工程滿足安全和舒適度的同時，在對室內(nèi)加層的設(shè)置時，需要滿足建筑凈空的要求，這就要求設(shè)計合理的室內(nèi)加層結(jié)構(gòu)形式，并選取合適的結(jié)構(gòu)材料和結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面，從而保證建筑功能的最大限度的實現(xiàn)。而鋼筋混泥土和鋼材是現(xiàn)代建筑的主要原材料，由于室內(nèi)加層受到整個主體建筑的布局和設(shè)計載荷等因素的制約，這就要求室內(nèi)加層需要有較輕的自重，并且需要強(qiáng)度高、截面小，同時還需要滿足環(huán)保的要求。而鋼結(jié)構(gòu)室內(nèi)加層技術(shù)具有布局靈活、自重輕、輕度高、延性好、截面小、對主體結(jié)構(gòu)影響小等特點，并且材料可回收利用，符合可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求，使得鋼結(jié)構(gòu)成為室內(nèi)加層結(jié)構(gòu)的理想選擇。

　　1建筑室內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)加層設(shè)計的應(yīng)用工程實例

　　1～2層為裙房，商業(yè)用途，3～12層為商住綜合用途。建筑的主體結(jié)構(gòu)柱、墻等豎直構(gòu)件混凝土強(qiáng)度為C40，梁、板等水平構(gòu)件為混凝土強(qiáng)度等級為C35，鋼梁、鋼柱采用Q235。

　　2建筑室內(nèi)加層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的研究方法

　　建筑工程室內(nèi)加層結(jié)構(gòu)設(shè)計主要有鋼框架和混凝土框架兩種結(jié)構(gòu)形式，通常我們可以通過以下方法來對室內(nèi)加層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計研究：

　�。�1）多方案理論對比研究法。與鋼結(jié)構(gòu)室內(nèi)加層結(jié)構(gòu)相比，鋼筋混凝土室內(nèi)加層結(jié)構(gòu)的自重和剛度都較大，這樣可能會導(dǎo)致主體結(jié)構(gòu)的部分構(gòu)件如柱、強(qiáng)等荷載增大，延性減小，抗震性能有所減弱，安全效果不理想。通常我們可以通過對不同的室內(nèi)加層結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行方案對比，從而給定設(shè)計的參數(shù)和準(zhǔn)則，這樣有利于設(shè)計的計算和技術(shù)的推

　　（2）數(shù)值計算模擬仿真分析法。該種分析方法主要運用相關(guān)軟件對不同的室內(nèi)加層結(jié)構(gòu)方案建立計算模型，并進(jìn)行比較分析研究。通�？梢韵扔脁x軟件建立計算模型，然后用SATWE軟件進(jìn)行計算。

　　3鋼框架結(jié)構(gòu)和混凝土框架結(jié)構(gòu)室內(nèi)加層設(shè)計的對比研究

　　通過上述研究方法，我們對上述工程實例進(jìn)行不同結(jié)構(gòu)的室內(nèi)加層設(shè)計，進(jìn)而對比兩者加層后的效果。

　�。�1）鋼框架結(jié)構(gòu)室內(nèi)加層方案。針對建筑的實際條件和主體結(jié)構(gòu)的布置，使用鋼結(jié)構(gòu)來對室內(nèi)加層。為了鋼設(shè)置鋼柱腳底板的方便與可靠，在主體建筑結(jié)構(gòu)體系的框架梁上設(shè)置鋼柱，并根據(jù)建筑室內(nèi)的額分隔來設(shè)置鋼柱柱網(wǎng)，使鋼柱截面寬與隔墻厚度保持一致，取值20cm，保證鋼柱的的布置不影響建筑的效果。同時為了保證建筑凈空的高度，多數(shù)鋼梁截面高應(yīng)小于等于35cm。加層結(jié)構(gòu)的水平方向跨度相對較大為11m，并且剛度較弱，則，在加層設(shè)計時需要加強(qiáng)該方向的抗震性設(shè)計。而在EH軸和3、4軸，5、6軸之間的區(qū)域，應(yīng)加大箱型鋼柱截面的厚度，與中間的核心筒形成雙口型加強(qiáng)區(qū)。口型外連接的箱型鋼柱截面厚度也應(yīng)加大。其余鋼柱截面厚度滿足需求即可。

　�。�2）混凝土框架結(jié)構(gòu)室內(nèi)加層設(shè)計方案。選取混凝土框架柱截面的最小寬度為30cm，由于加層結(jié)構(gòu)混凝土柱底荷載較大，容易導(dǎo)致建筑主體結(jié)構(gòu)樓面難以承受，依據(jù)主體結(jié)構(gòu)的平面布置，可不另設(shè)混凝土柱，框架梁截面寬度取20cm。同樣水平跨度較大為11m，需要加強(qiáng)該方向的抗震設(shè)計。而水平方向的加層結(jié)構(gòu)易加大框架梁截面高度。由于混凝土框架結(jié)構(gòu)的自重較大，這樣容易增加建筑的基礎(chǔ)載荷，截面高度大，很難滿足凈空的要求，也不方便以后室內(nèi)的改造。

　　4建筑室內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)加層與混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的比較

　　我們通過以下技術(shù)指標(biāo)來對比兩種設(shè)計方案的優(yōu)缺點：

　�。�1）總的自重。根據(jù)設(shè)計的數(shù)據(jù)通過計算可得，鋼框架室內(nèi)加層結(jié)構(gòu)體系的活載總質(zhì)量為2917t，恒載總質(zhì)量為30485t，結(jié)構(gòu)總質(zhì)量33402t，而混凝土框架室內(nèi)價加層結(jié)構(gòu)體系的活載總質(zhì)量2919t，恒載總質(zhì)量為31588t，結(jié)構(gòu)總質(zhì)量為34507t。其中，活載總質(zhì)量為折減后的結(jié)果，而恒載總質(zhì)量包含自重和外恒載。

　�。�2）鋼比重。通過計算，鋼結(jié)構(gòu)加層結(jié)構(gòu)體系的水平和豎直鋼比重分別為：12。23、33。79；混凝土框架的加層結(jié)構(gòu)體系的水平和豎直鋼比重分別為：12。25、33。13。其中，結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定驗算結(jié)構(gòu)宜大于1。4或2。7；鋼框架與混凝土框架鋼比重相等。

　�。�3）基本周期的比較。鋼結(jié)構(gòu)加層架構(gòu)體系的水平和豎直方向以及扭轉(zhuǎn)基本周期分別為：1。2234s、0。7284s、0。8087s；混凝土框架的水平、豎直方向和扭轉(zhuǎn)的基本周期分別為：1。2275s、0。7398s、0。8377s。其中，兩種結(jié)構(gòu)的基本振動周期相等。

　　（4）有效質(zhì)量系數(shù)的比較。通過計算鋼框架加層結(jié)構(gòu)體系的水平和豎直方向的有效質(zhì)量系數(shù)分別為：98。63、98。95；混凝土框架加層結(jié)構(gòu)體系的水平和豎直方向的有效質(zhì)量系數(shù)分別為：98。61、98。92。其中，有效質(zhì)量系數(shù)應(yīng)當(dāng)大于90%，且兩者該系數(shù)近似相等。

　�。�5）剪重比。剪重比在每層都有，是反映主體結(jié)構(gòu)剛?cè)岢潭鹊闹笜?biāo)。經(jīng)過計算，鋼結(jié)構(gòu)框架的水平和豎直方向的剪重比分別為：5。69、8。65；混凝土結(jié)構(gòu)的則分別為：5。69、8。59。二者的剪重比相等。

　�。�6）地震下頂點的位移。經(jīng)計算，鋼框架水平和豎直方向的頂點位移分別為：42。3、23。2，；混凝土框架結(jié)構(gòu)則分別為：42。4、23。6。通過上述綜合技術(shù)指標(biāo)計算的數(shù)據(jù)可知，雖然采用兩種方案的有效質(zhì)量系數(shù)均滿足大于90%的要求，并且剪重比也滿足大于3。2%的要求，但，鋼結(jié)構(gòu)的總重較輕，對于主體結(jié)構(gòu)的承重有利，并且不會增大主體結(jié)構(gòu)的載荷。

　　5結(jié)論

　　綜上所述，通過對比鋼結(jié)構(gòu)室內(nèi)加層與鋼筋混凝土室內(nèi)加層多個技術(shù)指標(biāo)的分析可以得出如下結(jié)論：

　�。�1）鋼結(jié)構(gòu)室內(nèi)加層設(shè)計和鋼筋混凝土室內(nèi)加層結(jié)構(gòu)設(shè)計對主體結(jié)構(gòu)均無不利影響。

　�。�2）從結(jié)構(gòu)材料來看，兩種設(shè)計方案都能夠滿足安全的性能，但是鋼結(jié)構(gòu)自重較輕，每層約有1。4kN/㎡，并且強(qiáng)度高，截面小，能夠有效的滿足室內(nèi)凈空的要求。

　�。�3）鋼結(jié)構(gòu)室內(nèi)的加層更加容易拆除，材料還可回收，相比于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)更加環(huán)保，雖然混凝土結(jié)構(gòu)在室內(nèi)加層中可行，但整體效果明顯不如鋼結(jié)構(gòu)。因此，建筑鋼結(jié)構(gòu)室內(nèi)加層設(shè)計比較合理，在實際應(yīng)用中，需要根據(jù)主體結(jié)構(gòu)的實際情況來設(shè)計科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)方案，進(jìn)而保證這個加層甚至是建筑的質(zhì)量。

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