1 钢结构工程概况
本工程钢结构为一加建项日，目的是在两栋相距1 8 m的多层商场之间加建1栋3层的建筑钢结构；工程钢结构所在场地为6度抗震设防区；整体结构的平面及剖面形状如图l。
建设单位有4点要求：
1)新增建筑钢结构全部由两旁原商场的混凝土住支承．中间不能有柱。
2)新增建筑钢结构的楼面必须与两边已有的建筑钢结构楼面相平齐，原有的楼层层高为4．5 m，而且楼层可使用的净空高度不能少于3 m。
3)新增建筑钢结构的楼面使用功能会凶市场变化而改变，目前暂时按商场考虑。 ’
4)不能停止原有商场内的商业活动。
2 结构选型
2．1 新增主梁支承点的支承方法
新增建筑钢结构的主梁与两旁原有的混凝土柱之间的连接采用铰接做法。因为如果新增主梁采用两端铰接支承，那么对于原有建筑钢结构来说，就只是支承新增建筑钢结构的那一部分增加的竖向荷载而已，别处位置的梁、板的原有内力大小及分布情况都不会受到影响；这样对原有商场的影响降到了最低．仅需对少数儿根混凝土柱进行加固即可，原有商场的正常商业活动不会受到较大影响。
2．2新增主梁的挠度控制方法
由于层高定为4．5 m，减去通风、空调管道占用的空间及建没单位要求的3 m使用净空高度．新增建筑钢结构的楼面梁板的总高度不能超过1．2 m；又因为新增主粱的跨度达18 m而且为两端铰支。主梁的竖向变形挠度大人超过了规范允许值。所以在设计上采用对主梁施加预应力的方法来控制挠度；又考虑到以后会因为使用功能改变而使楼面的使用活荷载产生较大的变化，要控制好不同荷载下的主梁挠度，就必须对主梁进行多次的预应力张拉，这种情况下采用体外预应力来控制主梁的挠度是较好的选择。
2．3新增主梁的材料选择
由于主梁跨度为18 m，而且设计为两端铰支，如果采用钢筋混凝土主梁，在梁高不能超过1．2 m的情况下要满足规范的强度要求，显然效率很差；而且两端支承主梁的牛腿必须放在主梁梁底以下，这又占用了很大部分的下层空间，导致室内的建筑钢结构效果极差。而如果采用钢梁，通过特别的节点做法，可以使钢梁与牛腿位于同一高度范围内，不占用钢梁的下层空间；另外，在多次反复地对体外预应力筋进行张拉和放松的情况下，更应该优先采用钢结构。
所以最后决定主梁的材料采用型钢。
2．4新增楼层板的材料选择
新增楼层板采用：压型钢板一现浇混凝土组合楼板。楼板总厚度为115 mm，型钢主梁的梁高为1 m，沿主梁方向每2 m设一道垂直于主梁的型钢次梁。钢梁与组合楼板之间设置抗剪连接件，按完全抗剪连接计算。
3新增主梁的设计计算
3．1 预设型钢铜梁的截面尺寸
因为该建筑钢结构在投入使用后，还有可能多次进行体外预应力的张拉，所以此钢梁的截面特性就必须满足以下的要求：在预应力筋松弛的情况下也能满足楼层恒载及施工活载的承载力要求。
经计算，楼层恒载及施工活载所产生的最大弯矩为2 187 kN·m；根据《钢结构设计规范》(GB5()(]17—2003)第4．1．4条，采用Q345型钢时，能满足此弯矩的钢梁的净截面模量为7 060 c甜，考虑到钢结构构件使用保养的不确定性及以后再次进行预应力张拉时楼面荷载的不确定性，钢梁选用的焊接工字钢尺寸为：1()()0mm×4。0mm×16mm×20mm，其净截面模量为10 044 cm。，截面积为313．6 cm。，截面惯性矩为502 178 cm‘，按塑性设计时，根据“规范”(GB 50017—2003)第9．1．3条，钢材
的强屈比厂。
3．2 钢梁的强度计算
压型钢板一现浇混凝土组合楼板的混凝土等级为C25(厂。一11．9 MPa)，组合楼板总厚度为115 mm，混凝土部分的最小厚度为^。。一64 mm；根据“规范”(GB 5()(]17—2【)f]3)第11．1．2条，组合楼板与钢梁所构成的组合梁的混凝土翼板的有效宽度6。一1 066 mm，如图2。
根据“规范”(GB 5(1(]17—2 Ofj3)第11．2．1条中的第1点箅得：A故组合梁的塑性中和轴位于工字钢梁的截面内；按面积矩相等的原理求得：中和轴距组合梁梁底的距离了一864 mm、工字钢梁受拉区截面形心到混凝土翼板受压区截面形心的距离y。一751 mm、工字钢梁受拉区截面形心
到工字钢梁受压区截面形心的距离y：一679 mm。同样根据“规范”(GB 5()(]17—2[)()3)第11．
按照目前的商场用途考虑，所产生的最大弯矩M…===3 078kN·m，最大剪力V…一650 kN，所以此组合梁能满足设计规范要求。
其他的计算(如钢梁的稳定计算、钢梁与楼板的抗剪连接计算、钢梁的抗扭计算等)这里不逐一列出，最后得出的结论是：此组合梁可以满足强度及稳定的设计要求。
3．3 组合钢梁竖向变形挠度的控制
组合钢梁侧立面示意如图3。 组合钢梁在未施加预应力的情况下所产生的总挠度^一82mm，其数值大于规范要求的60mm。故需要施加体外预应力对挠度进行控制，体外预应力必然会对组合梁产生一个反拱厂。所以应首先确定这个反拱的大小，反拱大小的取值做法：一般取楼板总自重及1／2的活荷载作用下组合梁所产生的挠度。
