鋼結構加層實例-建筑論文發表

摘 要：本文介紹了鋼結構加層的設計方法，以及混凝土后錨固技術在工程中的應用。
關鍵詞：鋼結構 后錨固 植筋

某已建成高層辦公樓，擬在屋頂層增設一大會議室，經多個方案比較，采用鋼結構方案。
該建筑原屋頂為構架，框架柱從屋面一直通到構架頂，共有三排框架柱，柱距均為7.8m，跨度為9.2m和6.8m，構架層層高為8.3m。新增層的整個平面由中間的大會議室和兩側的走廊組成，全部采用鋼結構。樓梯間及電梯間采用原有結構，局部用混凝土結構進行改造及加固。建筑剖面圖參見圖一。
圖一  建筑剖面圖
由于會議室對大面積功能的需要，去掉了房間中間的三根框架柱及周邊的構架梁，經復核驗算梁柱均不需加固。會議室層高比框架柱的高度低，在設計中將會議室的主鋼梁支承于兩側的框架柱上，然后在鋼梁上設置支撐及布置檁條，形成完整的屋面體系。兩側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。
會議室鋼梁布置見圖二，主鋼梁的跨度為16米，經計算采用工字型實腹式鋼梁，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。為加強屋面整體的穩定性，在兩個端跨增設屋面支撐，采用直徑22的張緊圓鋼制作。跨中處設置通長系桿，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設置一道隅撐。屋面板采用復合壓型鋼板。

圖二  會議室鋼梁布置圖
對整個結構體系來說，保證框架柱鋼牛腿的節點安全可靠是設計的關鍵。在柱上新加鋼牛腿一般有兩種連接構造：
1）粘結型錨栓連接：這是目前較常用的連接方法，構造簡單，施工方便。施工時先采用金屬探測器測定連接鋼板部位的柱內縱向鋼筋位置，根據錨栓布置用電錘鉆鉆孔，連接鋼板根據錨栓孔實際位置鉆孔，清孔后用化學粘結劑將螺桿膠結固定在柱上，連接鋼板與柱接觸面應打磨平滑，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設計要求確定。
2）外包鋼連接：由于柱內鋼筋過多過密，采用錨栓連接有困難時，可采用外包鋼連接。柱四周角鋼長度和規格應根據作用在牛腿上的作用力及其所產生的力矩和角鋼支承面積以及砂漿承壓強度等因素計算確定。
根據本工程的實際情況，考慮施工簡單，且柱內鋼筋并非過多過密，采用了第一種連接構造。所謂粘結型錨栓是通過特制的化學粘結劑（錨固膠），將螺桿機內螺紋管膠結固定于混凝土基材鉆孔中，通過粘結劑與錨栓及粘結劑與混凝土孔壁間的粘結與鎖鍵作用，實現對固定件的錨固。但根據《混凝土結構后錨固技術規程》JGJ145-2004的要求，粘結型錨栓不適用于有抗震設防要求的結構構件，本工程所在地區為7度抗震設防，所以不能采用，只可采用滿足錨固深度要求的的化學植筋及螺桿。
化學植筋是通過化學粘結劑（錨固膠），將帶肋鋼筋膠結固定于混凝土基材鉆孔中，通過粘結與鎖鍵作用，實現對帶肋鋼筋的錨固。化學植筋的鋼筋及螺桿，應采用HRB400和HRB335級帶肋鋼筋及Q235和Q345鋼螺桿。對于滿足錨固深度要求的化學植筋及螺桿，不應產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）。
經計算，本工程鋼牛腿設計植筋HRB335級直徑22鋼筋，共18根，鉆孔直徑28mm，錨固深度由實驗確定且不小于300mm，鋼筋端部過絲為螺桿。鋼牛腿構造及植筋布置見圖三。植筋的布置避開了混凝土保護層，錨固在堅實的混凝土基層內，深入有鋼筋環繞的結構核心區內。

圖三  鋼牛腿構造及植筋布置圖
如今，因為施工方便，構造簡單，時間短，混凝土后錨固技術已經廣泛應用于建筑工程中。通過鋼結構加層的設計探討，對混凝土后錨固技術在工程中的應用有了更深的理解。筆者的這點經驗尚有不足，愿為拋磚引玉，希望能帶給其他設計者一點啟發。