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为确保在套建增层施工过程中原房屋的正常使用，避免套建增层荷载在施工过程中传至原建筑屋盖，可采用“施工阶段自承重现浇混凝土楼盖结构”的设计思想，新增套建部分一层顶大梁可采用内置预应力方钢管桁架组合梁，与单角钢桁架相比，方钢管不须进行强度折减，在相同条件下，方钢管外边缘轮廓明显小于角钢边长，可解决梁柱节点配筋困难的问题。结合某一工程，给出了内置预应力方钢管桁架的杆件设计方法、方钢管中预应力筋布置思路、搭接形K型节点验算方法和内置预应力方钢管桁架一混凝土组合框架梁设计方法，可供建造同类工程时参考。