某高層建筑屋頂增層結構設計方案

吳楠

摘 要：為了能夠最大程度發(fā)揮建筑的實用性，相關人員在設計時要讓結構承載能力的系統(tǒng)不發(fā)生變化的情況下，以某寫字樓作為例子，從而提出屋頂增層結構的設計方案。相關人員將增層結構前后結構所承受的能力做出了詳細的比較，并且對相應的部件進行了復核驗算，可以得知該方案可以實施，進而提出合理化建議。

關鍵詞：高層建筑；增層；生根

經濟發(fā)展的腳步不斷的加快，隨著高層建筑也在大量的建造，因此對施工品質也帶來了更高的要求。為了能夠最大程度發(fā)揮建筑的實用性，相關人員在設計時要讓結構承載能力的系統(tǒng)不發(fā)生變化的情況下，以某地區(qū)20層寫字樓作為例，提出合理化建議。

1 工程概況

某寫字樓是地下2層，地上22層。建筑用地面積6897m2，該工程總建筑面積是61232.6m2（其中包含地下19523.1m2，地上41709.5m2），檐口高度75.91m。由于功能的相關要求，現(xiàn)在要在該建筑標高74.16m處增層，在主體結構上在多加兩層，并且中心部分要向上再延伸一層，其中第1層建筑層高是4.95m、及其屋頂?shù)母叨仁?9.23m；第2層建筑樓層總體高度是4.92m、標高是88.10m；中心部分的標高是3.74m，屋頂?shù)母叨仁?1.02m。在新增加的層墻等相關混凝土的強度等級是C40。

該寫字樓以前的結構形式為現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架的結構方式，并且主體體系是具有A級高度的建筑，所具備的安全等級是二級，其中預防地震所設有的類別是丙類，該結構形式使用最長時間不能超過50年。建筑場地屬于Ⅲ類。標準層平面是52m×42m矩形，中心部分大概是28m×15m，只有在塔樓的外面才有相應的框架柱，并且長邊有8根柱，短邊有6根柱。

2 增層結構方案

該寫字樓新增的兩層是利用相關混凝土結構的方式建造的，從而確保能夠讓原有結構所具有的特性處于一致的狀態(tài)。相關單位為了減少剛度出現(xiàn)突變的現(xiàn)象，就應當和建筑人員做好恰當?shù)慕涣鳎⑶以诒３衷瓉淼慕Y構上在延伸一層，直到增加的層數(shù)完成以后，還要保持以往的結構形態(tài)。

相關人員在對第一層加層時所設計的方法大致體現(xiàn)在以下內容：層高是4.95m，屋頂標高是79.23m。相關人員應當對新增混凝土柱設置79.1m左右的標高，并且柱截面尺寸和相關柱子要保持相鄰的狀態(tài)；在混凝土里面的梁所設計的尺寸是600mm（寬）×1500mm（高）；相關人員要在筒體轉角處設置適當?shù)慕侵?，設計的尺寸是950mm×850mm。在該寫字樓中相關單位使用的是鋼筋混凝土樓板的結構方式建造的。相關人員在對第一層加層時所設計的方法大致體現(xiàn)在以下內容：層高為8.7m，屋頂標高是88.1m，其中相應的混凝土柱上升到88.1m標高處，并且下層筒體的相應角柱都上升到了88.2m標高處。相關人員還對筒體頂部和筒之間要設置出恰當?shù)捻斄?，采?00mm×1500mm的截面尺寸。在該寫字樓中，通過采取鋼筋混凝土的結構形式，而且相應的樓面通常是使用鋼梁。相關人員在對局部筒體向上延伸一直到標高91.26m，層高是3.65m，并且將樓面采取的是鋼筋混凝土梁板的形式來建造的。

3 加層前后結構整體性能參數(shù)對比

為了能夠更進一步對增層前后結構的有關功能進行合理的分析，從宏觀的角度出發(fā)，對相應的計算指標做出了詳細的比較。

3.1 總質量

3.2 結構自振周期

原結構與加層后結構的前3個結構自振周期對比見表2。由表2可知：原結構和加層結構的第一扭轉自振周期Tt與平動為主的第一自振周期T1之比均滿足《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》（JGJ3-2002）第4.3.5條對A級高度高層建筑不應大于0.9的要求。

3.3 地上結構基底剪重比

本工程地下室頂板可作為地上結構的嵌固端，取地上結構底層的剪力及剪重比進行對比可知：原結構和加層后結構的X向與Y向剪重比均滿足《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011-2001）第5.2.5條不小于3.2%的規(guī)定。

3.4 相鄰層抗側剛度比、抗剪承載力比

原結構與加層后結構的層抗側剛度比最小值（樓層剛度采用高規(guī)建議方法，按地震剪力除以地震層間位移確定。該比值為下層層剛度與上層層剛度的比值）、層抗剪承載力比最小值可以得知：原結構和加層后結構的X向與Y向層剛度比、X向與Y向層抗剪承載力比均滿足《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》（JGJ3-2002）第4.4.2條和第4.4.3條的規(guī)定，無薄弱層出現(xiàn)。

3.5 軸壓比

原結構與加層后結構的地下4層和地上1層墻、柱的最大軸壓均滿足規(guī)范要求。

3.6 層間位移角及扭轉位移比

多遇地震作用下，原結構與加層后結構的最大層間位移角可知：原結構和加層后結構的X向與Y向最大層間位移角均滿足《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011-2001）第5.5.1條對框架-核心筒規(guī)定的1800限值?？紤]質量偶然偏心的兩個方向水平地震分別作用下，原結構與加層后結構樓層扭轉位移比可知：原結構和加層后結構的X向與Y向最大位移與層平均位移的比值及最大層間位移與平均層間位移的比值均滿足《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》（JGJ3-2002）第4.3.5條規(guī)定的1.5的限值。

3.7 小結

（1）相關單位在對結構實行加層以后，與沒有實施加層之前的結構品質進行詳細的比較，明顯的看出結構品質得以提升，在加層以后總體品質提高了一倍以上；因為結構的相關參數(shù)都在一定程度上提高，會讓加層以后的時間有所增加，從原來的1.52秒逐漸增加到1.82毛，這種情況屬于合理范圍。（2）新加層部分的結構受力體系仍為框架-核心筒，與原結構體系的一致性良好。加層后屋頂結構標高為90.85m，仍滿足8度抗震設防地區(qū)A級高度鋼筋混凝土高層建筑最大適用高度100m的要求。（3）加層后結構的重要計算指標（包括：層剪重比、樓層剛度比、層間位移角、位移比、層抗剪承載力比、墻柱軸壓比）均能滿足相應規(guī)范要求。（4）加層后的框架柱、框架梁、主要混凝土墻體的承載力均基本滿足規(guī)范要求，僅少數(shù)連梁有抗剪截面不足的超限信息顯示，可通過局部小范圍加固補強進行處理。

4 增層結構施工注意事項

（1）在澆注新混凝土時，原混凝土表面應鑿毛，清除干凈后，適當濕潤，并新涮一層界面劑，以確保新舊混凝土形成一體。（2）施工時，應采取確保施工質量和施工安全的措施。在剔除原有結構前必須對可能影響到的原結構（包括梁、板）進行可靠支護，并對新設支護的下方主體支承結構進行復核驗算。（3）梁板開洞、錨筋及灌漿、加固，需要由有一定經驗的專業(yè)施工隊伍完成?？锥匆瞬捎脵C械鉆孔，事先應探測原鋼筋位置以免對原結構造成損傷。如無特殊說明，剔鑿混凝土時，原結構中鋼筋不得切斷。

結束語

通過以上內容的論述，可以得知：相關單位在對結構實行加層以后，與沒有實施加層之前的結構品質進行詳細的比較，明顯的看出結構品質得以提升；因為結構高度以及品質都有所提高，可以看出使用增層結構這種設計手段有著顯著的效果，因此相關單位在對高層屋頂進行設計時，采取增層結構的方案能夠在一定程度上提高結構品質，從而給建筑行業(yè)做出貢獻。

參考文獻

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