鋼結(jié)構(gòu)加層實(shí)例-建筑論文發(fā)表

摘 要：本文介紹了鋼結(jié)構(gòu)加層的設(shè)計(jì)方法，以及混凝土后錨固技術(shù)在工程中的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu) 后錨固 植筋

某已建成高層辦公樓，擬在屋頂層增設(shè)一大會(huì)議室，經(jīng)多個(gè)方案比較，采用鋼結(jié)構(gòu)方案。
該建筑原屋頂為構(gòu)架，框架柱從屋面一直通到構(gòu)架頂，共有三排框架柱，柱距均為7.8m，跨度為9.2m和6.8m，構(gòu)架層層高為8.3m。新增層的整個(gè)平面由中間的大會(huì)議室和兩側(cè)的走廊組成，全部采用鋼結(jié)構(gòu)。樓梯間及電梯間采用原有結(jié)構(gòu)，局部用混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造及加固。建筑剖面圖參見圖一。
圖一  建筑剖面圖
由于會(huì)議室對(duì)大面積功能的需要，去掉了房間中間的三根框架柱及周邊的構(gòu)架梁，經(jīng)復(fù)核驗(yàn)算梁柱均不需加固。會(huì)議室層高比框架柱的高度低，在設(shè)計(jì)中將會(huì)議室的主鋼梁支承于兩側(cè)的框架柱上，然后在鋼梁上設(shè)置支撐及布置檁條，形成完整的屋面體系。兩側(cè)的走廊采用鋼梁鋼柱的框架體系，柱底利用螺栓鉸接在原有屋面梁上。
會(huì)議室鋼梁布置見圖二，主鋼梁的跨度為16米，經(jīng)計(jì)算采用工字型實(shí)腹式鋼梁，截面為H350～750×300×8×14，跨中處最大梁高750mm，端高350mm，兩端簡支于框架柱的鋼牛腿。為加強(qiáng)屋面整體的穩(wěn)定性，在兩個(gè)端跨增設(shè)屋面支撐，采用直徑22的張緊圓鋼制作。跨中處設(shè)置通長系桿，截面為焊接鋼管114×3.5。屋面檁條采用C 300×80×20×3.0，檁條間距1.5m，每隔3m設(shè)置一道隅撐。屋面板采用復(fù)合壓型鋼板。

圖二  會(huì)議室鋼梁布置圖
對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)體系來說，保證框架柱鋼牛腿的節(jié)點(diǎn)安全可靠是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。在柱上新加鋼牛腿一般有兩種連接構(gòu)造：
1）粘結(jié)型錨栓連接：這是目前較常用的連接方法，構(gòu)造簡單，施工方便。施工時(shí)先采用金屬探測器測定連接鋼板部位的柱內(nèi)縱向鋼筋位置，根據(jù)錨栓布置用電錘鉆鉆孔，連接鋼板根據(jù)錨栓孔實(shí)際位置鉆孔，清孔后用化學(xué)粘結(jié)劑將螺桿膠結(jié)固定在柱上，連接鋼板與柱接觸面應(yīng)打磨平滑，鋼牛腿在安裝前焊在連接板上，鋼牛腿的鋼板厚度和尺寸根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定。
2）外包鋼連接：由于柱內(nèi)鋼筋過多過密，采用錨栓連接有困難時(shí)，可采用外包鋼連接。柱四周角鋼長度和規(guī)格應(yīng)根據(jù)作用在牛腿上的作用力及其所產(chǎn)生的力矩和角鋼支承面積以及砂漿承壓強(qiáng)度等因素計(jì)算確定。
根據(jù)本工程的實(shí)際情況，考慮施工簡單，且柱內(nèi)鋼筋并非過多過密，采用了第一種連接構(gòu)造。所謂粘結(jié)型錨栓是通過特制的化學(xué)粘結(jié)劑（錨固膠），將螺桿機(jī)內(nèi)螺紋管膠結(jié)固定于混凝土基材鉆孔中，通過粘結(jié)劑與錨栓及粘結(jié)劑與混凝土孔壁間的粘結(jié)與鎖鍵作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)固定件的錨固。但根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程》JGJ145-2004的要求，粘結(jié)型錨栓不適用于有抗震設(shè)防要求的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，本工程所在地區(qū)為7度抗震設(shè)防，所以不能采用，只可采用滿足錨固深度要求的的化學(xué)植筋及螺桿。
化學(xué)植筋是通過化學(xué)粘結(jié)劑（錨固膠），將帶肋鋼筋膠結(jié)固定于混凝土基材鉆孔中，通過粘結(jié)與鎖鍵作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)帶肋鋼筋的錨固?；瘜W(xué)植筋的鋼筋及螺桿，應(yīng)采用HRB400和HRB335級(jí)帶肋鋼筋及Q235和Q345鋼螺桿。對(duì)于滿足錨固深度要求的化學(xué)植筋及螺桿，不應(yīng)產(chǎn)生混凝土基材破壞及拔出破壞（包括沿肢筋界面破壞和肢混界面破壞）。
經(jīng)計(jì)算，本工程鋼牛腿設(shè)計(jì)植筋HRB335級(jí)直徑22鋼筋，共18根，鉆孔直徑28mm，錨固深度由實(shí)驗(yàn)確定且不小于300mm，鋼筋端部過絲為螺桿。鋼牛腿構(gòu)造及植筋布置見圖三。植筋的布置避開了混凝土保護(hù)層，錨固在堅(jiān)實(shí)的混凝土基層內(nèi)，深入有鋼筋環(huán)繞的結(jié)構(gòu)核心區(qū)內(nèi)。

圖三  鋼牛腿構(gòu)造及植筋布置圖
如今，因?yàn)槭┕し奖?，?gòu)造簡單，時(shí)間短，混凝土后錨固技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于建筑工程中。通過鋼結(jié)構(gòu)加層的設(shè)計(jì)探討，對(duì)混凝土后錨固技術(shù)在工程中的應(yīng)用有了更深的理解。筆者的這點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)尚有不足，愿為拋磚引玉，希望能帶給其他設(shè)計(jì)者一點(diǎn)啟發(fā)。