建筑工程室內鋼結構加層設計

前言：想要寫出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了建筑工程室內鋼結構加層設計范文，希望能給你帶來靈感和參考，敬請閱讀。

前言

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，在對室內加層的設置時，需要滿足建筑凈空的要求，這就要求設計合理的室內加層結構形式，并選取合適的結構材料和結構構件截面，從而保證建筑功能的最大限度的實現。而鋼筋混泥土和鋼材是現代建筑的主要原材料，由于室內加層受到整個主體建筑的布局和設計載荷等因素的制約，這就要求室內加層需要有較輕的自重，并且需要強度高、截面小，同時還需要滿足環(huán)保的要求。而鋼結構室內加層技術具有布局靈活、自重輕、輕度高、延性好、截面小、對主體結構影響小等特點，并且材料可回收利用，符合可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求，使得鋼結構成為室內加層結構的理想選擇。

1建筑室內鋼結構加層設計的應用工程實例

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

2建筑室內加層鋼結構設計的研究方法

建筑工程室內加層結構設計主要有鋼框架和混凝土框架兩種結構形式，通常我們可以通過以下方法來對室內加層鋼結構設計研究:

(1)多方案理論對比研究法。與鋼結構室內加層結構相比，鋼筋混凝土室內加層結構的自重和剛度都較大，這樣可能會導致主體結構的部分構件如柱、強等荷載增大，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加層結構體系進行方案對比，從而給定設計的參數和準則，這樣有利于設計的計算和技術的推

(2)數值計算模擬仿真分析法。該種分析方法主要運用相關軟件對不同的室內加層結構方案建立計算模型，并進行比較分析研究。通常可以先用PKPM軟件建立計算模型，然后用SATWE軟件進行計算。

3鋼框架結構和混凝土框架結構室內加層設計的對比研究

通過上述研究方法，我們對上述工程實例進行不同結構的室內加層設計，進而對比兩者加層后的效果。

(1)鋼框架結構室內加層方案。針對建筑的實際條件和主體結構的布置，使用鋼結構來對室內加層。為了鋼設置鋼柱腳底板的方便與可靠，在主體建筑結構體系的框架梁上設置鋼柱，并根據建筑室內的額分隔來設置鋼柱柱網，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，多數鋼梁截面高應小于等于35cm。加層結構的水平方向跨度相對較大為11m，并且剛度較弱，則，在加層設計時需要加強該方向的抗震性設計。而在EH軸和3、4軸，5、6軸之間的區(qū)域，應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區(qū)?？谛屯膺B接的箱型鋼柱截面厚度也應加大。其余鋼柱截面厚度滿足需求即可。

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

4建筑室內鋼結構加層與混凝土結構設計的比較

我們通過以下技術指標來對比兩種設計方案的優(yōu)缺點:

(1)總的自重。根據設計的數據通過計算可得，鋼框架室內加層結構體系的活載總質量為2917t，恒載總質量為30485t，結構總質量33402t，而混凝土框架室內價加層結構體系的活載總質量2919t，恒載總質量為31588t，結構總質量為34507t。其中，活載總質量為折減后的結果，而恒載總質量包含自重和外恒載。

(2)鋼比重。通過計算，鋼結構加層結構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構體系的水平和豎直鋼比重分別為:12.25、33.13。其中，結構的整體穩(wěn)定驗算結構宜大于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。鋼結構加層架構體系的水平和豎直方向以及扭轉基本周期分別為:1.2234s、0.7284s、0.8087s;混凝土框架的水平、豎直方向和扭轉的基本周期分別為:1.2275s、0.7398s、0.8377s。其中，兩種結構的基本振動周期相等。

(4)有效質量系數的比較。通過計算鋼框架加層結構體系的水平和豎直方向的有效質量系數分別為:98.63、98.95;混凝土框架加層結構體系的水平和豎直方向的有效質量系數分別為:98.61、98.92。其中，有效質量系數應當大于90%，且兩者該系數近似相等。

(5)剪重比。剪重比在每層都有，是反映主體結構剛柔程度的指標。經過計算，鋼結構框架的水平和豎直方向的剪重比分別為:5.69、8.65;混凝土結構的則分別為: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，;混凝土框架結構則分別為:42.4、23.6。通過上述綜合技術指標計算的數據可知，雖然采用兩種方案的有效質量系數均滿足大于90%的要求，并且剪重比也滿足大于3.2%的要求，但，鋼結構的總重較輕，對于主體結構的承重有利，并且不會增大主體結構的載荷。

5結論

綜上所述，通過對比鋼結構室內加層與鋼筋混凝土室內加層多個技術指標的分析可以得出如下結論:

(1)鋼結構室內加層設計和鋼筋混凝土室內加層結構設計對主體結構均無不利影響。

(2)從結構材料來看，兩種設計方案都能夠滿足安全的性能，但是鋼結構自重較輕，每層約有1.4kN/㎡，并且強度高，截面小，能夠有效的滿足室內凈空的要求。

(3)鋼結構室內的加層更加容易拆除，材料還可回收，相比于鋼筋混凝土結構更加環(huán)保，雖然混凝土結構在室內加層中可行，但整體效果明顯不如鋼結構。因此，建筑鋼結構室內加層設計比較合理，在實際應用中，需要根據主體結構的實際情況來設計科學合理的結構方案，進而保證這個加層甚至是建筑的質量。

作者：張玉 單位：合肥工業(yè)大學建筑設計研究院