宁沁
广西荣泰建筑设计有限责任公司, 广西 柳州 545000
摘要：近年来，经济快速发展，建筑行业发展迅速，在建筑工程中，为了能够增强建筑的抗震性，会在混凝土框架顶层加建钢结构。这一做法在我国建筑行业中已经成为了一项十分重要的工作。本文立足于混凝土框架顶层加建钢结构的现状，对加建钢结构设计的多个方面进行了简单的分析，以期能够起到参考作用。
关键词：混凝土框架；顶层加建；钢结构；设计
引言
大部分现代建筑物尤其是高层建筑顶层都会使用钢筋对混凝土框架结构进行加固，以提高建筑工程结构的稳定性与安全性。因此，一定要加强对混凝土框架顶层加建钢结构设计进行分析，促进现代建筑物建设的可持续发展。本文首先对混凝土框架顶层钢结构进行解释，其次分析加建工程在我国的发展现状，最后分析混凝土框架顶层加建钢结构设计的组成部分和设计过程应该注意的事项，希望可以对提升我国加建建筑的安全程度有所帮助。
1在混凝土框架顶层加建钢结构设计的原因
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探析
2.1楼板设计
在进行混凝土顶层加建钢结构楼板设计的时候，可以采用很多方式，目前最常用的是现浇灌技术，也是在楼板构建中相对较好的方式。这种方式的运用，可以有效提升楼板结构的安全性和稳定性，并且在施工的过程中，可以根据实际的工程情况，灵活调整和处理出现的问题，及时对发生的问题进行有效解决。在楼板设计时，在外部压力下产生结构问题，一般在加建的过程中，会采用花纹钢板或者轻型楼板，设计成轻钢屋盖的屋顶，减轻楼板构建的自身重量。条件允许的情况下，也可以进行设计组合型楼板，让现浇混凝土和压型钢板进行充分结合，保证整体结构的安全性和稳定性，为楼板设计的顺利施工提供了重要的保障，提高了整体建筑工程的施工质量。
2.2注重混凝土柱与轻钢屋架的连接
加建工程主要施工技术之一的轻钢屋盖设计必须保证其与混凝土柱的连接紧密，并保证剪力不释放，混凝土柱的两端都要安装固定铰支座。剪力释放要求混凝土柱的一端安装固定铰支座，另一端需要安装滑动铰支座。全部释放剪力要求在混凝土柱两端全部安装滑动铰支座。首先观察轻钢屋盖与混凝土柱之间的配筋数据对比(以剪力不释放为主)，混凝土柱的配筋率降低27．1%，横梁则增加2．1%，剪力不释放情况下，横梁变化较小，混凝土结构则需要重新配筋。轻钢屋盖相对混凝土柱的弯矩最大绝对值而言，剪力不释放情况下部分剪力得到释放，其弯矩计算结果增加2．6%，混凝土柱弯矩却降低了42．4%，而在剪力完全释放时，计算结果增加4．2%，但混凝土弯矩却降低了66．98%。再对比两者的轴力，结果是混凝土柱与加建工程中的基础顶轴力并没有发生明显的变化。对两者的剪力进行对比，发现在剪力不释放情况下，仍有部分剪力释放，混凝土柱的剪力降低26．9%，剪力完全释放的情况下，混凝土柱的剪力降低36．3%。从上述内容可知，轻钢屋盖与混凝土柱不同的连接方式对轻钢屋盖影响较小，但是混凝土柱中的配筋、剪力、弯矩等却影响明显。
2.3梁的设计
在梁设计过程中，通常情况下需要与国际设计标准、具体的现场设计情况现结合，制定出科学合理的钢结构设计要求：①必须确保梁截面宽度要在200mm以上，并且宽度、高度的比值不能超出4；②这部分设计中使用一些钢筋是不可避免的，在使用钢筋时也要注意一些规定，严格按照这些规定使用钢筋，可以确保梁结构的硬度、抗震性能符合要求，进而有效保证建筑整体结构的安全性与牢固性；③扁梁设计构成中，一定要确保梁的中线、柱中线重合在一起，并选择双向结构进行布置。此外，还要严格计算、设计扁梁，以确保其结构的科学合理性，不断增强建筑整体结构稳定性。
2.4柱设计
柱设计环节，必须保证柱的截面要符合设计标准，才可以保证柱设计的合理性与科学性，增强钢结构的稳定性，需要严格遵照以下要求进行设计:通常情况下，柱截面的宽度与高度不能小于300mm，直径必须大于350mm，截面短边与长边的比值要小于3，柱纵向钢筋配比要大于0．2%等。此外，对于后加建的钢柱脚可通过化学螺栓将其植到混凝土中，并且设置抗剪键。在具体项目中也存在埋入式柱脚，需要和混凝土一同浇筑。
2.5承重构件设计
在进行混凝土框架顶层加建钢结构设计时，还应该对基础承重构件的合理性进行科学的考量，结合考量影响因素，对设计环境与实际的施工现场情况进行结合的方式，完善混凝土框架结构建筑的设计。遇到设计的问题，应该选择及时有效的方法来进行调整和修改，避免出现不合理的设计，让加建钢的整体结构设计的安全性和牢固性受到影响。所以，在实际的施工条件下，可能原来的混凝土框架加建钢结构设计，不会对加建钢结构的承载情况进行考虑，但是在进行加建钢结构设计的时候，就需要深入分析加建钢结构以及混凝土的框架结构，通过对构建建筑模型进行计算的方式，预判加建钢结构对整体混凝土框架的影响。在会对影响工程的要素进行确定的前提下，对设计方案进行适当调整和相对应修改，对可能遇到的风险进行有效避免，充分保证设计的合理性和科学性。在必要的条件下，可以选择适当的加固措施，加固混凝土框架结构，严格保证混凝土的框架结构以及顶层加建钢结构的稳定性和安全性，使设计混凝土框架顶层加建钢结构发挥出其最大的效用，使建筑的功能部分得到具体的运用。
2.6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。
结语
综上所述，在高层建筑工程施工过程中，安全问题一直都困扰着业界人士，成为人们关注的主要话题之一。现代建筑行业领域中加建钢结构设计的应用范围越来越广泛，在多领域中都发挥着非常重要的作用，这种结构的应用可以显著增强建筑整体抗震性能、整体性及灵活性，从一定程度上来说可以为广大居民的生命财产安全提供保证，为人们的正常生活与工作提供有效保障。
参考文献
［1］郭海臣．混凝土框架顶层加建钢结构设计探析［J］．建材与装饰，2017(44):94．
［2］郭志毅．混凝土框架顶层加建钢结构设计探析［J］．山西建筑，2015，41(16):23-24．
［3］钟运秋．混凝土框架顶层加建钢结构设计探析［J］．有色金属文摘，2015，30(1):34-35．