1、钢筋混凝土框架改扩建结构设计分析摘要：本文依据具体的建筑结构设计的实例，对建筑的结构布置原则和己有建筑结构设计特点与新建建筑结构设计的连接问题作了简单的探讨，同时对具有美化市容、节约能源的坡屋面进行了阐述，以促使其应用前景的广阔及其发展。 关键词：钢筋混凝土；框架；扩建； 结构设计 Abstract: based on the concrete structure design examples, the architecture of the principles of the layout and the structure design of the building structure
2、 characteristics and new buildings structure design of the connection problems of simple, this paper also has its amenity, saving energy slope roof were introduced, in order to make its future application and development of the broad. Keywords: reinforced concrete; Framework; Expansion; Structure de
3、sign 中图分类号：TU318 文献标识码：A 文章编号： 建筑房屋的扩建与新建是不同的，建筑扩建结构设计的核心内容是如何良好的处理新旧房屋的衔接问题。在理论的建筑设计中，有两种普遍的方法适宜该结构设计的扩建，即整体的连成和完全的断开两种方式。对于完全断开的设计形式而言，其结构的受力比较明确，并具备一定的自由沉降特点。但在实际的建筑扩建中，由于扩建的面积并不是很大，平面的尺寸也有一定限度，当中一部分高宽比较大的结构物的抗侧移刚度也是比较小，像这样的结构一般都用于不设抗震措施和风荷载较小的建筑构造中。此外，建筑设计中的设缝也使建筑的造价和施工难度有所增大，其结构基础一般采用的是悬挑形式结构，在
4、这一点上，设计的内容也是非常困难的，所以在建筑设计的实际应用中，并未对此方式进行过多的应用和分析。就目前而言，建筑扩建设计一般采用的是连成一体的设计形式，在共同工作中逐步将建筑的扩建施工进行起来，也有效防止了因结构的完全断开而造成的各种损害建筑整体结构的严重状况。不过要注意的是，在进行此种方法的应用时，一定要使建筑结构能够紧密的连接在一起，结构基础也不能出现大的不均匀沉降的现象。本文现结合具体的工程实例，对这一扩建结构的设计进行分析，从而促进建筑设计的应用和发展。 一、工程概况 原为单层钢筋混凝土框架结构的建筑，其为四坡屋面。之后，施工单位拟在该建筑的东侧扩建一建筑楼层，用来进行经济的进一步发
5、展。此扩建建筑的面积被设定为 31.7714.9=473.373m2，此外，该扩建建筑所采用的结构依然是钢筋混凝土框架结构，其一层顶板面的标高被设计为 4.6m，坡屋面终点的高度则被设计为 7.1m，整个建筑的类别属于丙类结构，安全等级是二级，设计使用的年限为 50 年。 在该建筑的设计中，由于甲方并不希望建筑的中部有柱子出现，同时，为了实现新旧建筑外观的不突兀和协调，该建筑被设计为框架结构，坡屋顶形式用于屋面的设计，且新建筑与旧建筑屋顶的标高也是相等的。原有建筑的持力层为粉土，应用的是天然地基，其粉土的承载力特征值为 110kPa，旧建筑的地基与扩建建筑的地基相互一致，因此，地基的处理可不用
6、费多的精力和时间。 二、建筑扩建的结构设计 对于本次建筑扩建的结构设计而言，最主要的问题是对新旧结构的连接可靠和新旧房屋的沉降差的处理，为此，在实际的施工中，建筑扩建采用的是以下一些措施。 （一）建筑地基的加固 原有建筑的地基基础采用的是柱下独基，其地基基础底标高被设置为-2.6m，并对 C10 素砼垫层进行下设，以此对地基基础进行加固。为了能够良好的协调新旧地基基础的变形，原建筑所采用的基础形式依然应用在新建筑中，同时在进行扩建基础的浇筑时，对原有地基的基础进行了凿毛，原基础被钢筋伸入，并用清水进行了清洗，之后再进行整体的浇筑，进而促使新旧基础整体的连成。 （二）新旧建筑的连接 1. 新旧墙
7、体的连接 在进行建筑扩建的改造中，最为关键的技术就是新旧建筑的连接。由于旧建筑在进行沉降时速度过慢或是容易出现沉降的中止现象，而新建筑的初始沉降又比较的大，所以为了降低新旧建筑的沉降差，在进行建筑扩建的设计时，应在新旧建筑相连的地方进行沉降缝的设置。但本工程的建筑方在建筑的功能使用上，有过多的考虑，因此不希望有沉降缝的设置，而更希望将新旧墙体直接的连接起来。此时旧墙的的墙端构造柱与新墙体的连接可对膨胀螺栓连接法、压浆锚杆法、钢筋拉结法、钢筋混凝土键销法等方法进行应用。 第一，一般而言，键销尺寸为 480mm240mm240mm，纵向配筋为48，键销的间距为 1 米，该方法的使用会对建筑的墙体带
8、来大的破坏，施工的质量也并不容易把握。 第二，钢筋拉结法的应用即是墙上的钻孔被钢筋穿过，形成新墙端构造柱与旧墙体的拉结。在该方法的应用中，最主要的问题还是钻孔的进行非常不便，在施工进行中，钢筋的拉牢也比较困难，同时也容易出现拉脱钢筋的现象，室内作业的进行也非常繁多。 第三，压浆锚杆法，即现在建筑的墙体上钻一个长 1m、径 23mm 的孔，钻孔进行清洗之后在置入螺杆当中，并采用水玻璃砂浆进行压力的灌浆，经过良好的养护之后，再进行螺杆的拉紧，并在构造柱的钢筋上进行焊接。该方法的特点是连接非常可靠，但施工进行速度比较慢。 第四，膨胀螺栓连接法，其方法是将膨胀螺栓锚固在钻孔内，进行螺帽焊的焊接并将其伸
9、入到构造柱中。砌体与膨胀螺栓有良好的锚固能力，如 100M10 的膨胀螺栓嵌入到 72mm 的砖中时，其极限抗拉力为7.4kN，该方法的应用必须进行电锤打孔，其施工比较方便，对建筑物造成的影响也非常小，相对而言，是一种非常好的方法。 2. 屋面的连接 在进行旧建筑的扩建时，建筑屋面都会带有天沟，而为了保证新旧建筑面相交处的防水处理，在进行扩建的设计时，应使新屋面低于旧檐板底，当新建筑面伸入挑檐底后，要做好防水的处理。若旧屋面与新屋面的平接必须进行，在进行连接时，建筑连接处的防水就要重视起来。对于新建筑的部位而言，或多或少都会出现沉降现象，在进行屋面的连接时，就要保证沉降的合理。在结构的设计中，
10、微小的错动都会造成防水材料的拉裂现象，引起严重的漏水问题。为此，进行该部位的处理时，要依据伸缩缝的设置进行防漏问题的处理，也可在连接处进行油毡的铺设，单边用油膏进行固定，再在上面进行防水层的铺设。 3. 坡屋面的设计 平屋面和坡屋面比较起来，坡屋面的隔热效果非常的良好，防水效果也非常明显，相比较而言，还能够提供新的利用空间。此外，此设计的检修维护费用也比较低，且具备耐久的特点。在目前的一些建筑中，大都采用的是坡屋顶结构，其中一些城市中，也会出现许多“平改坡”的工程，这些建筑特意将原有的平屋面改为坡屋面，从而促使了城市的美化和能源的节约。但在此结构的设计中，如果坡屋面的构造设计不够合理，施工质量
11、又不好，也都会出现屋面的渗漏现象。所以，在进行坡屋面的设计时，要对合理的结构方案进行应用，并促使结构计算模型的有效建立。 三、结构的设计方案 建筑扩建设计中的坡屋面是一个三维的空间结构，同平屋面相比，在结构的计算上有着不同的要求。一般而言，坡屋面的设计主要有两种，一是先做一层水平板，将其设置为屋面板，依照屋面的造型进行倾斜部的施工；二是直接将顶部做成斜板，并兼作屋面板。对于这两者方案而言，前者结构的造价费用非常大，但进行屋面的保温隔热与防水时，还是比较容易完成的；后者结构的造价费用相对而言就比较低，但屋面防水、隔热、保温的施工比较困难。本次建筑的扩建设计所采用的方案为第二种，即直接把顶部做成斜
12、板，并兼做屋面板。在斜坡的最低点，进行了水平框架梁的设置，之后利用梁托小柱进行倾斜部分的支承，从而保证建筑的中心不会有柱子的出现，并增大了建筑中心的空间。 四、结构的计算模型 （一）模型简化 进行坡屋面模型的简化过程中，一般会对将坡屋面作为荷载加到下一层或将坡屋面拉平的方法进行应用。本工程采用的是坡屋面拉平的设计方法，建筑的顶层层高为顶层倾斜屋面顶点高度的 23，并将其视为该层的结构高度。PKPM 软件中，坡屋面可通过层间斜撑、梁的左右节点标高、节点高度等的定义，来促使楼层、倾斜构件的定义，这样一来，工程实际的结构模型就会构建出来。 （二）板荷载输入 在进行坡屋面拉平的设计过程中，不要对活载标
13、准值和屋面恒载值进行输入，否则就会造成倾斜构件的配筋结果偏小的现象，这就容易给建筑的结构带来大的隐患。在 PKPM 系列软件中，软件提供的荷载类型只有倾斜构件沿垂直方向或水平方向的分布集度图，沿倾斜构件斜长方向的荷载分布图并不具备。为此在进行荷载的输入时，应以斜板夹角的余弦为基准。 即 q=q/cos，其中，q 为倾斜构件的输入荷载；q为沿活载；为斜板的倾角。 依据公式可知，若直接按沿斜向板长每延 1m 的屋面活载 q，荷载值会比较的小，当斜板倾角为 45时，荷载就会偏小 40。 （三）屋面梁配筋 水平楼面的结构中，在风荷载经维护外墙传递到楼盖、再到内部墙、柱的过程中，只会在梁内产生一定的轴力
14、，再加之楼板的影响，使得轴力变的非常小。但就坡屋面而言，其垂直于屋面的风荷载在梁内容易产生一定的剪力和弯矩。因为屋面梁存在着一定的轴力，在进行梁截面配筋的计算时，就不应将轴力包含在内，这样一来，偏压截面配筋就会比较的大，而偏拉截面则比较的小。进行屋面梁的配筋时，应增大梁下部受拉钢筋配筋，其可依据计算结果提高 20进行配筋。 结束语 总而言之，建筑物的扩建改造设计不同于新建筑的实施，其注重的更多是新旧建筑间的沉降差和新旧建筑的连接问题，这也是建筑施工质量的关键要点。在进行扩建的设计中，要确保基础拥有一定的承载力和刚度，并有效地减小新建筑物的沉降量。此外，在进行建筑结构的设计时，还要对建后工程的使
15、用性能进行考虑，并有效地进行成本建设的控制和降低。相对于平屋顶而言，坡屋面具有防水性好、隔热、节能、美观的优点，其应用前景非常的广泛。但在实际的模型简化中，设计人员还应保证对力学概念的掌握，才能促使建筑扩建的良好进行。 参考文献： 1周志军，刘喜平，高震区框架结构的薄弱层应变验算J陕西理工学院学报(自然科学版)，2007，23(3)：26-29 2史承明，胡兴明，邵士生，等提高回弹法检测混凝土抗压强度精确的措施J陕西理工学院学报(自然科学版)，2007，23(3)：3-32 3项建克，浅谈钢筋混凝土加固技术J重庆建筑，2005，8 4貉军，预应力混凝土构件抗弯刚度的实用分析J工业建筑，2004，11 5邱明广，深圳市民广场地下工程结构设计J国外建材科技，2005，5 6杨和礼，原材料对基础大体积混凝土裂缝的影响与控制J武汉大学，2005.
