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淺談建筑工程室內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(mǎn)足安全和舒適度的同時(shí)，在對室內加層的設置時(shí)，需要滿(mǎn)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(shí)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(gè)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(shí)還需要滿(mǎn)足環(huán)保的要求。而鋼結構室內加層技術(shù)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(diǎn)，并且材料可回收利用，符合可持續發(fā)展的戰略要求，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(shí)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(guò)以下方法來(lái)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(huì )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(guò)對不同的室內加層結構體系進(jìn)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(shù)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(guān)軟件對不同的室內加層結構方案建立計算模型，并進(jìn)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(jìn)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(guò)上述研究方法，我們對上述工程實(shí)例進(jìn)行不同結構的室內加層設計，進(jìn)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(shí)際條件和主體結構的布置，使用鋼結構來(lái)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(lái)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(shí)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(shí)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�？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(mǎn)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(mǎn)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(guò)以下技術(shù)指標來(lái)對比兩種設計方案的優(yōu)缺點(diǎn)：
�。�1）總的自重。根據設計的數據通過(guò)計算可得，鋼框架室內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，而混凝土框架室內價(jià)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(guò)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(dòng)周期相等。
�。�4）有效質(zhì)量系數的比較。通過(guò)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)量系數分別為：98。61、98。92。其中，有效質(zhì)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(jīng)過(guò)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(diǎn)的位移。經(jīng)計算，鋼框架水平和豎直方向的頂點(diǎn)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(guò)上述綜合技術(shù)指標計算的數據可知，雖然采用兩種方案的有效質(zhì)量系數均滿(mǎn)足大于90%的要求，并且剪重比也滿(mǎn)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(huì )增大主體結構的載荷。
5結論
綜上所述，通過(guò)對比鋼結構室內加層與鋼筋混凝土室內加層多個(gè)技術(shù)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(wú)不利影響。
�。�2）從結構材料來(lái)看，兩種設計方案都能夠滿(mǎn)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(mǎn)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(shí)際應用中，需要根據主體結構的實(shí)際情況來(lái)設計科學(xué)合理的結構方案，進(jìn)而保證這個(gè)加層甚至是建筑的質(zhì)量。
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