摘要]介绍了某大型影院采用钢框架加层设计的有关结构选型、体系布置及植筋做法等问题。结合实际工作中的体会，提出一些看法供参考。
[关键词]     植筋  钢框架  焊接 设计
 
            THE STRUCTURAL DESIGN AND FIXING OF  A CINEMA ADDING SROREY
①Li Xueliang ②Jiao Xiuxin
  (①GUANGZHOU ENGINEERING&DESIGN CO.,LTD.OF LIGHT  INDUSTRY OF CHINA GUANGZHOU  510180)
(②GUANGZHOU HUAFANG ENGINEERING&DESIGN CO GUANGZHOU  510050)
ABSTRACT  This article gives a review of the application of steel frame of large cinema for adding storey, it also introduce the structural lectotype of the structural system and the planting of reinforcing steel. Some opinions are also proposed combining experiences in practical work, which may be a reference for those who are concerned. 
KEY WORDS  pole  plant reinforcing steel bar  steel frame  jointing design
一、工程概况
影院位于广州市某区，原有建筑为混凝土框架，地下1层，地上4层，地下室做停车用，地上1~3层做商场用，第4层做电影演播厅。原设计考虑电影演播厅上局部加层，做一个放影厅和一个电影大厅。当时因经济原因没有建设，随着经济的发展，生意的兴隆，原有面积已远远不够使用，决定再加建两层。原设计套用的旧规范，不能满足新规范的要求，而且甲方要求不影响正常营业且施工周期短的情况下考虑设计。因此选用了质量轻、施工速度快的钢结构。
本加建工程为框架支撑结构体系。加层平面图如图一、图二和图三所示，钢柱采用H300X300X10X15；卧梁采用H900X300X10X12主梁采用H700x300x10x12和H400X300X10X12,  次梁H294X200X8X10；楼板采用YX60-200-600压型钢板和强度等级为C30混凝土组合楼板。柱与柱连接为焊接，柱与梁，梁与梁连接为栓焊混合连接，加层高度为6.78m,风压为0.55KN/m2,设防烈度为7度,抗震等级为3级,墙体材料与原建筑一致为轻质空心隔板，工程以2003年3月开工，2003年5月竣工，现已投入使用。


二、工程的设计思路
1、           本工程在混凝土框架结构加建钢框架，两种结构体系不同，阻尼比不同，刚度不同。在《建筑抗震设计规范》又无依据可寻，为了避免刚度突变，同时因为柱顶部钢筋特别密集，在此情况下柱顶预埋件或植筋很难施工，决定采用等刚度转换方法，用刚度与原混凝土梁相等的钢梁代替，沿加层柱轴线加钢卧梁，避开原结构柱柱头钢筋密集区植筋，通过与混凝土钢梁来转换和分散柱内力，使刚度不至于发生大的突变。
2、           钢柱柱底与原混凝土连接方式采用铰接，通过降低柱底弯矩达到原有结构正常承载力，经pkpm计算，内力图如图四。框架柱按两个主轴方向分别进行强度和稳定性计算。在风荷载作用下顶点的横向水平位移不宜大于H/500（H为框架柱总高)，层间相对位移不宜大于h/400（h为层高)，多遇地震进行抗震设计,层间侧移不应大于层高的1/250。
3、           支撑和楼板计算，在框架柱间设竖向柱间支撑，抵抗水平侧向力，提高整个结构平面外的稳定性。本工程柱间支撑截面为H300X300X10X15。同时在平面内局部稳定性不够的梁上加设加筋肋板,卧梁采用在工字梁腹板两侧对称加肋板,同时在工字梁两侧封板，形成一个类似箱型梁结构体系，提高局部稳定性和抗剪扭性。压型钢板的凸肋顶面至钢筋混凝土板顶面的距离为80mm, 压型钢板仅起模板作用，但应进行压型钢板强度及变形验算，此时压型钢板的允许挠度取L/200(L为板的跨度)并不大于20mm。钢槽中的焊钉直径为16 mm，焊钉长度为100mm,钉头直径为25mm。
4、           化学螺栓的设计
化学螺栓在混凝土中的埋深与混凝土的标号及所选用的螺栓标号有关，结合本工程螺栓主要考虑受剪，应该考虑两种情况：
4．1杆件受剪
此时只需要验算螺杆的抗剪，这时胶体是抗压的，一般抗压力为100kPa以上。
4、2胶体受剪
此时杆件是受拉，需要通过现场的拔拉实验确定，如发现钢筋超过屈曲或拉断，加大截面从新实验，直到可找到屈服点没发生破坏的作为设计参考值。
在实际应用中本工程采用以杆件受剪为主，胶体受剪为辅的复合情况，众所周知，在复合应力作用下的材料是有所提高的。
5、           钢筋锚固设计
5、1设计原则：
在钢筋混凝土和素混凝土中的植筋会产生不同的力的传递。
5、1、1素混凝土：
对于素混凝土，拉力N是通过连接钢筋传递给混凝土，可传递的力的大小取决于可能随钢筋拉出的混凝土的大小，还受锚固长度、边距和间距的影响。
5、1、2钢筋混凝土：
对于钢筋混凝土而言，边距和间距并不是很重要，因为拉力是由连接钢筋通过钢筋之间的混凝土传递给预埋钢筋的。
总的原则:
l        用植筋粘结灰浆进行的钢筋锚固，其工作特性与预埋件相同。
5、2锚固设计：
锚固设计的工作原理，是基于“植筋可能出现的破坏模式并制定相应的使用极限”。
A、          锚固的设计负荷:F=min{F1 、F2 、F3}
其中F1为钢筋的使用极限
其中F2为粘结灰浆的使用极限
其中F3为混凝土的使用极限
5、2、1钢筋的使用极限F1(KN):
钢筋被充分利用时的设计拉力F1(KN)，等于钢筋的横截面积乘以钢的特征强度σ（N/mm2）,
即：F1=πr2σ×10-3            其中r为钢筋半径（mm）
l        当锚固安装深度＞标准锚固深度时，该数值尤其重要。
5、2、2粘结灰浆的使用极限F2(KN):
粘结破坏可能发生在钢筋与粘结灰浆之间也可能发生在混凝土与粘结灰浆之间。，综合分析所得：
F2=πDh0τ×10-3/rb       其中D为钻孔直径（mm）  h0为钻孔深度（mm）
                              τ为粘结胶粘结强度单位N/mm2
                                 建议安全系数rb为1.5~2.5
l        当锚固安装深度＜标准锚固深度时，该数值尤其重要。
5、2、3混凝土的使用极限F3(KN):
由混凝土破坏分析得:
F3=Ch02×10-3/rc√fck，　   其中C为系数0.85    h0为钻孔深度（mm）
                               fck为混凝土的抗压强度
                                  建议安全系数rc为1.5~2.5
l        当混凝土的等级小于C30时，该数值尤其重要。
B、         标准锚固深度h0(mm)
当植筋深度超过h0，则钢材充分利用，标准锚固深度h0由以下公式所得：
式1：F1≤F2（钢筋强度≤粘结强度）
式2：F1≤F2（钢筋强度≤混凝土使用强度）
即：{πr2σ×10-3≤πDh0τ×10-3/rb
{πr2σ×10-3≤Ch02×10-3/rc√fake，
由此得：h0=max{r2σrb/(Dτ)；r√πσrc/(C√fake　)
由分析得：对于C30及以下等级的混凝土，混凝土的等级起主要作用。
         对于C30及以上等级的混凝土，粘结剂起主要作用。
三、工程安装过程
1、植筋及梁柱安装
1、1植筋用的植筋粘结灰浆是一种利用粘着和锁健原理产生固持力的固定剂，适用于混凝土、多孔性砖块或较低级石材上的固定，其特点是施工周期短，没有膨胀性，不会破坏基材，且有补强作用，抗高温、耐酸碱性、其主要成份为二氧化硅，适用于≥C15的混凝土。植筋时首先剔开保护层，露出原结构钢筋位置，避开主筋进行放线植筋，植筋位置可在预埋板允许的条件下在钢柱的底板部分钻孔，钻完孔后清理干净孔洞，灌注粘结灰浆，缓缓旋入穿过钢板的螺杆，植入原混凝土梁或柱中，钢柱再与钢板焊接。
1、2等胶体固化，强度达到设计要求后吊装柱子，钢柱在初拧前用水平尺粗略控制垂直度，待形成框架后用精纬仪精确校正，焊接后进行复测，使每层相对误差小于2mm,与终拧测量结果作比较，作为施工依据。
1、3首先用安装螺栓固定好梁和柱，然后调整到设计所要求的位置，最后进行围焊，焊接质量严格按现场焊接工艺指导书，柱与柱、梁与柱、梁与梁焊缝的一次超声波探伤合格率达到B1级质量的焊缝均为95%以上。
2、楼板的安装
1、1组合楼盖的抗剪连接栓钉的焊接采用穿透焊，铺设镀锌压型钢板作永久模板，因考虑到含锌量少的钢板年代久远后板材易失去镀锌膜生锈，含锌量多的钢板，在焊接过程中易发生氧化，生成氧化锌熔融再金属中，形成多孔金属，影响焊接质量，故镀锌压型钢板选用热镀锌冷轧卷板。
2、2钢梁上翼缘表面在制作中不应涂刷防锈漆，因油漆会使焊缝金属中产生气孔，影响焊接质量。
2、3铺设压型板时梁表面的间隙不能太大，太大会造成金属融化量不足，影响焊缝成型。
2、4除去栓钉焊接面上水、锈、油垢等有害物质，确保焊接质量。
2、5施焊电流为1600A，施焊时间为1.1S,栓钉植筋为φ20，压型钢板厚度为0.8mm。
2、6 楼板混凝土采用泡沫混凝土，自重为4~6KN/m3,标号为C25，100mm厚，浇筑时用震动棒震捣密实。
四．结语
电影演播厅加层采用全钢结构，是在混凝土框架上加建梁框架的全新尝试，通过对该工程的设计和实践，为以后类似建筑积累了宝贵的经验，为需要加建的工程提供了借鉴。
参考文献
1.      GB50017-2003 <<钢结构设计规范>>
2.      <<钢结构设计与计算>>  包头钢铁设计研究 中国钢结构协会房屋建筑钢结构协会 机械工业出版社