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摘 要：为了保证高层建筑结构的稳定性和可靠性，本文就某高层建筑屋顶加层结构进行方案设计和分析，对加层结构受力性能进行对比分析，并对加层结构方案的可行性进行论证，以促进高层建筑的发展，仅供相关人员参考。
关键词：高层建筑；屋顶加层结构；设计方案
高层建筑屋顶加层结构的形成和发展，满足了现代化社会发展大环境下建筑行业的发展需求，对于提高高层建筑总体使用性能发面具有重要的意义。因此加强对高层建筑屋顶加层结构的设计方案进行研究和分析，满足建筑行业高层建筑发展的实际需求，具有一定的重要性。
1 工程概况
本文以某市高层写字楼为例，对高层建筑屋顶加层结构设计方案进行研究和分析，以促进高层建筑整体使用性能的有效发挥。该工程总体建筑面积达6万平方米，建筑檐口高75米，由于建筑需要打算在原有建筑结构上进行加层设计。相关施工单位结合该工程的总体特点进行分析，决定将加层主体定为两层，中心局部筒体向上继续延伸一层，并对新加屋顶高度以及屋顶标高进行明确，确保新加层楼面板的混凝土强度等级为C30，从而满足高层建筑加层结构的实际要求。
就该工程原有的混凝土结构体系进行研究和分析，可知原有结构体系具有一定的复杂性，主体结构为国家A级高度高层建筑结构体系，为二级结构安全等级，实际抗震性能较好，为丙类建筑抗震类别，该高层建筑工程的结构设计使用年限为50年。就该工程的建筑场地类别及基础形式来看，建筑场地类别比较规范且主要采用梁板式筏形基础，标准层平面为规范的矩形，塔楼外圈周围有框架柱，且标准层外侧的框架主梁截面尺寸规范，标准层内的筒与外框之间主要通过标准规格的钢筋混凝土梁相连。
2 加层结构方案分析
在高层建筑实际施工过程中，主要采用钢筋混凝土结构体系为加层施工的结构体系，最大程度上保证新加层施工与原有建筑主体结构的一致性和协调性。相关设计人员在对高层建筑结构进行加层施工的过程中，应当尽可能避免刚度的突变，切实保证结构的稳定性和可靠性。
第一层加层结构方案设计中，施工人员决定将层高保持在4.8米，对层顶标高进行明确，并对柱截面尺寸与相邻的下层原有结构柱进行协调，从而确保高层建筑加层结构设计的科学性和合理性。相关设计人员应当在对加层结构进行方案设计的过程中，对不同部位的梁与柱进行编号，对截面尺寸进行规范，新加层结构采用钢筋混凝土楼板进行结构设计，来保证高层建筑加层结构设计的科学性和安全性。
在第二层加层结构方案设计中，将层高定在8.5米，并对层顶标高进行明确。在筒体顶部以及筒与筒之间进行压顶梁的设计，并对截面尺寸进行合理的把握。就该工程的总体情况进行分析和研究，设计人员决定采用钢筋混凝土楼板来对新加层楼面进行设计，针对设计荷载较大且跨度较大的局部楼面采用钢梁进行结构设计，结合建筑的总体特点，其余部分可以选用钢筋混凝土梁进行结构设计，以便于在加层结构设计中，实现对资源的合理利用，从而为高层建筑加层结构设计的安全性和可靠性提供基础。
3 加层前后结构整体性能参数对比
为了解加层前后结构性能的变化，对一些宏观计算指标进行了对比。
3.1总质量。原结构与加层后结构的质量对比见表1。
3.2 地上结构基底剪重比，详见表2。
3.3 轴压比分析。原结构与加层后结构的地下4层和地上1层墙、柱的最大轴压比对比见表3，均满足规范要求。
3.4 加层前后结构整体性能对比的总结。
加层后结构总质量为加层前结构总质量的I .065倍；由于结构高度和质量均有所增加，加层后结构的第一自振周期会有所延长，由1.53s增大到1.78s，属合理范围。新加层部分的结构受力体系仍为框架一核心筒，与原结构体系的一致性良好。加层后屋顶结构标高为90.85m，仍满足抗震设防地区A级高度钢筋混凝土高层建筑最大适用高度100m的要求。
加层后结构的重要计算指标均能满足相应规范要求。加层后的框架柱、框架梁、主要混凝土墙体的承载力均基本满足规范要求，仅少数连梁有抗剪截面不足的超限信息显示，可通过局部小范围加固补强进行处理。加层后地基承载力能满足规范要求；沉降变形计算值处于合理范围内。综上，本工程在原结构顶部加设2层，对原结构影响有限，屋顶加层总体思路可行。
4 新加竖向构件与原结构的连接方法
屋顶加层结构的关键在于新加层结构竖向构件与原结构构件可靠连接，对混凝土结构而言，钢筋得到可靠的锚固最为关键。因此，本项目楼面标高73.95m外圈向上新加的框架柱以及混凝土墙体主筋的可靠生根锚固是重点所在。
外圈新加框架柱纵筋生根方法。经和业主、建筑师沟通，塔楼外圈约900mm高的窗下墻可为结构所用。在原结构外圈框架梁上方新加设一圈900mm x900mm的钢筋混凝土梁，新加卧梁与原框架梁之间依靠箍筋、连接筋、新旧混凝土咬合作用连接为一体。由于卧梁刚性大，可以作为新加框架柱中部分纵筋的可靠生根锚固体。
5 加层结构施工注意事项
5.1在浇注新混凝土时，原混凝土表面应凿毛，清除干净后，适当湿润，并新刷一层界面剂，以确保新旧混凝土形成一体。
5.2施工时，应采取确保施工质量和施工安全的措施。在剔除原有结构前必须对可能影响到的原结构进行可靠支护，并对新设支护的下方主体支承结构进行复核验算。
5.3梁板开洞、锚筋及灌浆、加固，需要由有一定经验的专业施工队伍完成。孔洞宜采用机械钻孔，事先应探测原钢筋位置以免对原结构造成损伤。如无特殊说明，剔凿混凝土时，原结构中钢筋不得切断。
6 结束语
为了切实提高高层建筑结构方案设计的安全性和可靠性，在对加层结构进行方案设计的过程中个，应当结合高层建筑的总体特点进行深入分析，对加层结构的层高以及标高等多项数据进行明确，切实提高加层结构方案设计的科学性，从而保证加层结构设计的实际耐久性满足高层建筑的实际需求，促进高层建筑实际实用性能的有效发挥。
参考文献：
[1] 花友林 -综述某高层建筑屋顶加层结构设计方案《建材与装饰旬刊》 - 2009
[2] 陈瑜，郑立煌，刘国兴 -某高层办公楼屋顶大空间楼层内加层结构设计.全国混凝土及预应力混凝土学术会议暨预应力学术交流会 - 2013
[3] 刘军进，黄小坤，曹进哲，... -某高层建筑屋顶增层结构设计方案《工程抗震与加固改造》 - 2008
关键词：高层建筑；屋顶加层结构；设计方案
高层建筑屋顶加层结构的形成和发展，满足了现代化社会发展大环境下建筑行业的发展需求，对于提高高层建筑总体使用性能发面具有重要的意义。因此加强对高层建筑屋顶加层结构的设计方案进行研究和分析，满足建筑行业高层建筑发展的实际需求，具有一定的重要性。
1 工程概况
本文以某市高层写字楼为例，对高层建筑屋顶加层结构设计方案进行研究和分析，以促进高层建筑整体使用性能的有效发挥。该工程总体建筑面积达6万平方米，建筑檐口高75米，由于建筑需要打算在原有建筑结构上进行加层设计。相关施工单位结合该工程的总体特点进行分析，决定将加层主体定为两层，中心局部筒体向上继续延伸一层，并对新加屋顶高度以及屋顶标高进行明确，确保新加层楼面板的混凝土强度等级为C30，从而满足高层建筑加层结构的实际要求。
就该工程原有的混凝土结构体系进行研究和分析，可知原有结构体系具有一定的复杂性，主体结构为国家A级高度高层建筑结构体系，为二级结构安全等级，实际抗震性能较好，为丙类建筑抗震类别，该高层建筑工程的结构设计使用年限为50年。就该工程的建筑场地类别及基础形式来看，建筑场地类别比较规范且主要采用梁板式筏形基础，标准层平面为规范的矩形，塔楼外圈周围有框架柱，且标准层外侧的框架主梁截面尺寸规范，标准层内的筒与外框之间主要通过标准规格的钢筋混凝土梁相连。
2 加层结构方案分析
在高层建筑实际施工过程中，主要采用钢筋混凝土结构体系为加层施工的结构体系，最大程度上保证新加层施工与原有建筑主体结构的一致性和协调性。相关设计人员在对高层建筑结构进行加层施工的过程中，应当尽可能避免刚度的突变，切实保证结构的稳定性和可靠性。
第一层加层结构方案设计中，施工人员决定将层高保持在4.8米，对层顶标高进行明确，并对柱截面尺寸与相邻的下层原有结构柱进行协调，从而确保高层建筑加层结构设计的科学性和合理性。相关设计人员应当在对加层结构进行方案设计的过程中，对不同部位的梁与柱进行编号，对截面尺寸进行规范，新加层结构采用钢筋混凝土楼板进行结构设计，来保证高层建筑加层结构设计的科学性和安全性。
在第二层加层结构方案设计中，将层高定在8.5米，并对层顶标高进行明确。在筒体顶部以及筒与筒之间进行压顶梁的设计，并对截面尺寸进行合理的把握。就该工程的总体情况进行分析和研究，设计人员决定采用钢筋混凝土楼板来对新加层楼面进行设计，针对设计荷载较大且跨度较大的局部楼面采用钢梁进行结构设计，结合建筑的总体特点，其余部分可以选用钢筋混凝土梁进行结构设计，以便于在加层结构设计中，实现对资源的合理利用，从而为高层建筑加层结构设计的安全性和可靠性提供基础。
3 加层前后结构整体性能参数对比
为了解加层前后结构性能的变化，对一些宏观计算指标进行了对比。
3.1总质量。原结构与加层后结构的质量对比见表1。
3.2 地上结构基底剪重比，详见表2。
3.3 轴压比分析。原结构与加层后结构的地下4层和地上1层墙、柱的最大轴压比对比见表3，均满足规范要求。
3.4 加层前后结构整体性能对比的总结。
加层后结构总质量为加层前结构总质量的I .065倍；由于结构高度和质量均有所增加，加层后结构的第一自振周期会有所延长，由1.53s增大到1.78s，属合理范围。新加层部分的结构受力体系仍为框架一核心筒，与原结构体系的一致性良好。加层后屋顶结构标高为90.85m，仍满足抗震设防地区A级高度钢筋混凝土高层建筑最大适用高度100m的要求。
加层后结构的重要计算指标均能满足相应规范要求。加层后的框架柱、框架梁、主要混凝土墙体的承载力均基本满足规范要求，仅少数连梁有抗剪截面不足的超限信息显示，可通过局部小范围加固补强进行处理。加层后地基承载力能满足规范要求；沉降变形计算值处于合理范围内。综上，本工程在原结构顶部加设2层，对原结构影响有限，屋顶加层总体思路可行。
4 新加竖向构件与原结构的连接方法
屋顶加层结构的关键在于新加层结构竖向构件与原结构构件可靠连接，对混凝土结构而言，钢筋得到可靠的锚固最为关键。因此，本项目楼面标高73.95m外圈向上新加的框架柱以及混凝土墙体主筋的可靠生根锚固是重点所在。
外圈新加框架柱纵筋生根方法。经和业主、建筑师沟通，塔楼外圈约900mm高的窗下墻可为结构所用。在原结构外圈框架梁上方新加设一圈900mm x900mm的钢筋混凝土梁，新加卧梁与原框架梁之间依靠箍筋、连接筋、新旧混凝土咬合作用连接为一体。由于卧梁刚性大，可以作为新加框架柱中部分纵筋的可靠生根锚固体。
5 加层结构施工注意事项
5.1在浇注新混凝土时，原混凝土表面应凿毛，清除干净后，适当湿润，并新刷一层界面剂，以确保新旧混凝土形成一体。
5.2施工时，应采取确保施工质量和施工安全的措施。在剔除原有结构前必须对可能影响到的原结构进行可靠支护，并对新设支护的下方主体支承结构进行复核验算。
5.3梁板开洞、锚筋及灌浆、加固，需要由有一定经验的专业施工队伍完成。孔洞宜采用机械钻孔，事先应探测原钢筋位置以免对原结构造成损伤。如无特殊说明，剔凿混凝土时，原结构中钢筋不得切断。
6 结束语
为了切实提高高层建筑结构方案设计的安全性和可靠性，在对加层结构进行方案设计的过程中个，应当结合高层建筑的总体特点进行深入分析，对加层结构的层高以及标高等多项数据进行明确，切实提高加层结构方案设计的科学性，从而保证加层结构设计的实际耐久性满足高层建筑的实际需求，促进高层建筑实际实用性能的有效发挥。
参考文献：
[1] 花友林 -综述某高层建筑屋顶加层结构设计方案《建材与装饰旬刊》 - 2009
[2] 陈瑜，郑立煌，刘国兴 -某高层办公楼屋顶大空间楼层内加层结构设计.全国混凝土及预应力混凝土学术会议暨预应力学术交流会 - 2013
[3] 刘军进，黄小坤，曹进哲，... -某高层建筑屋顶增层结构设计方案《工程抗震与加固改造》 - 2008