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淺談建筑工程室內(nèi)鋼結構加層設計論文
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)加層的設置時，需要滿足建筑凈空的要求，這就要求設計合理的室內(nèi)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(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，并且需要強度高、截面小，同時還需要滿足環(huán)保的要求。而鋼結構室內(nèi)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(nèi)加層結構的理想選擇。
1建筑室內(nèi)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(nèi)加層鋼結構設計的研究方法
建筑工程室內(nèi)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(nèi)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(nèi)加層結構相比，鋼筋混凝土室內(nèi)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(nèi)加層結構體系進行方案對比，從而給定設計的參數(shù)和準則，這樣有利于設計的計算和技術的推
�。�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軟件對不同的室內(nèi)加層結構方案建立計算模型，并進行比較分析研究。通�？梢韵扔脁x軟件建立計算模型，然后用SATWE軟件進行計算。
3鋼框架結構和混凝土框架結構室內(nèi)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(nèi)加層設計，進而對比兩者加層后的效果。
�。�1）鋼框架結構室內(nèi)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(nèi)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(jù)建筑室內(nèi)的額分隔來設置鋼柱柱網(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(nèi)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(jù)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(nèi)的改造。
4建筑室內(nèi)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(jù)設計的數(shù)據(jù)通過計算可得，鋼框架室內(nèi)加層結構體系的活載總質(zhì)量為2917t，恒載總質(zhì)量為30485t，結構總質(zhì)量33402t，而混凝土框架室內(nèi)價加層結構體系的活載總質(zhì)量2919t，恒載總質(zhì)量為31588t，結構總質(zhì)量為34507t。其中，活載總質(zhì)量為折減后的結果，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(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，兩種結構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構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；混凝土框架加層結構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)應當大于90%，且兩者該系數(shù)近似相等。
�。�5）剪重比。剪重比在每層都有，是反映主體結構剛?cè)岢潭鹊闹笜�。�?jīng)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(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，；混凝土框架結構則分別為：42。4、23。6。通過上述綜合技術指標計算的數(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(nèi)加層與鋼筋混凝土室內(nèi)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(nèi)加層設計和鋼筋混凝土室內(nèi)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(nèi)凈空的要求。
�。�3）鋼結構室內(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構更加環(huán)保，雖然混凝土結構在室內(nèi)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(nèi)加層設計比較合理，在實際應用中，需要根據(jù)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(zhì)量。
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