二級結構師：原有房屋的增層改造
發布時間：2012-07-25 共1頁
1 概述
據統計我國目前有建筑物66億m2,價值38200億元。隨著國民經濟的飛速發展,許多建筑物受當時的經濟條件和建筑技術所制約,在建筑功能的完善程度和建筑結構的形式、裝飾方面已不能滿足時代要求,尤其是50～70年代末所建住宅,大多是解決吃飯、睡覺問題,很少有起居室、衛生間、儲藏室等,上下水、暖氣、煤氣、電器等設備更差,且成套率很低。這些房屋大部分是2～4層,其承重結構卻有一定潛力,如果將這批住宅全部拆掉,按“九五”規劃的小康標準蓋新房,國家財力難以承受,如果采用房屋加層的方法改造原有住宅中結構質量較好的,就能達到經濟、適用、快捷的建房目標。增層改造具有以下優點:1原有房屋一般多在地理位置較好、交通方便、生活供應配套較完善的地區,改造這里的房屋不需征地,建筑面積又能成倍增加,節約征地費用和配套費;2在舊房屋上加層屬于舊房改造與周圍建筑物的間距可維持現狀,在占地面積不變的情況下,增加該區域的建筑密度,不影響該區域正常的生活環境,深受周圍居民及房屋管理部門的歡迎;3如套型變化不大的加層,施工時原使用者不用搬遷,從而解決了無拆遷過渡用房的難題,節省搬遷費;4在增層改造的過程中,通過合理調整原建筑的平面和立面格局,擴建原有水、暖、電等配套設備,達到調整使用、美化環境的要求,以滿足小康住宅標準;5建設周期短、投資小、見效快,對于緩解建房速度跟不上日益增長的需求量具有十分重要的作用。
2 增層改造的對象和可行性分析
2.1 增層改造的對象增層改造的目的主要是節約投資,短期收效。在選擇改造對象時,更應著重于其安全設計,凡滿足下列條件的房屋可進行改造:1經綜合技術經濟分析,增層改造房屋的造價低于新建房屋造價;23～4層磚混結構或混合結構房屋;3房屋結構狀態良好,未因基礎不均勻下沉、地震和其他人為因素引起裂縫;4增層改造后房高、進深加大,應基本滿足房屋對日照的需求(但對房屋間距的要求根據實際情況可適當比新建筑物要求放寬)。
2.2 增層改造的可行性分析在接受一個增層改造的工程項目前,首先要進行可行性分析,它包含專業技術分析和經濟技術分析。
3 建筑設計增層設計的平面
布局應滿足現行各類小康住宅的標準,對原有住宅的調整應力求每套住宅有一完整的套型平面,即每套內有臥室、廚房、廁所及陽臺。施工時應以不搬遷或少搬遷住戶為原則。新舊房屋宜聯成整體,最好不設施工縫。如必須利用沉降縫來解決新舊建筑的沉降差,應待立體結構完工后,用二次澆灌的方法將新舊房屋聯成整體,以增強房屋的整體性和抗側移能力。抗震設防區應與抗震設防加固結合進行,以達到抗震加固和改造舊房的雙重目的。
在原結構上直接增層時,房屋中的煙囪及上下水管、煤氣、暖氣、電器設備的布局要考慮原有系統的布局和走向,盡量做到統一。如原房屋地基基礎和承重結構不滿足在原房屋上直接增層時,常采用門型框架和多層鋼筋混凝土框架加層,這樣就可利用框架的高度設置設備層。增設設備層后,增層部分的建筑平面可重新設計組合。
在立面設計時,要做到新舊建筑本身的協調統一,并充分考慮與周邊建筑區整體格調的協調。此外,還需適當考慮日照問題。
4 結構設計
4.1 直接增層方案
(1)一般剛性磚混結構(上下部均為磚混結構)。在對地基基礎及墻體強度進行復核驗算并滿足抗震設防要求后,可采用普通粘土磚或砌塊、輕質高強材料(如泰柏板等)來加砌新的上部墻體。當個別墻段或基礎強度不足時,可先進行局部加固處理。增層的承重體系可在原承重墻體上加層,也可采用與體系相反的承重體系,即原房屋為橫墻承重體系,增層部分為縱墻承重體系;原房屋為縱墻承重體系,增層為橫墻承重體系。但必須在剛性方案或抗震要求的間距內布置上下連貫的剛性橫墻。(2)多層全框架結構。當增層部分仍采用框架時,上下框架柱應對齊,將原結構框架柱頂鑿開,接長鋼筋后再澆筑增層部分的框架柱混凝土。在新舊結構交接處,亦即原屋面高度處宜現澆截面較高的轉換梁,以確保新舊結構在加層處有可靠的傳遞,并增強節點的抵抗能力。對老框架強度的驗算,除了考慮增層后增加的垂直荷載外,還要考慮房屋加高后,由于水平荷載增加而使側移加大的影響。必要時可設剪力墻,控制側移的影響,相對地提高框架的承載能力。(3)多層內框架結構。增層部分的結構布置與下層結構相同,內框架鋼筋混凝土中柱梁、磚壁柱設置至頂。根據抗震要求,層層設置鋼筋混凝土圈梁,房屋四大角設抗震柱,新加層抗震縱橫墻采用普通磚或砌體。加層的可行性取決于原鋼筋混凝土內柱及帶有壁柱的磚砌體的承載能力以及補強加固的可能性。(4)底層全框架結構。上部加層部分一般采用剛性磚混結構,由于上部加層而增加了底層框架的垂直荷載和水平荷載。對于經過復核驗算不能滿足加層強度及抗震要求時,可采用(口)形鋼架與原框架梁柱形成組合梁柱進行加固(此方案適合于非地震區使用)。(5)下部磚混、上部框架結構方案。這種類型主要是為了減小增層荷載,在舊房屋上部分采用填充輕質墻形成的框架結構體系。采用這種方案時上部框架柱應有可靠的錨固或支承,通常應結合對舊房加固,宜對舊房設構造柱,使其與加層中的框架形成整體,從而使框架梁柱落地,構造柱應盡可能伸入既有建筑物室外地面下500mm,或錨入基礎圈梁內,以避免上部框架柱未落地,而只是在舊樓層圈梁上連接,造成錨固不可靠的后果。(6)下部剛性方案、上部為彈性或剛彈性方案的磚混結構。此類建筑主要用于增設一個較大空間的會議室等。由于此類建筑的抗震性能差,不宜在地震區修建。在非地震區,應考慮新加縱墻有足夠的承受橫向風荷載的能力。此類房屋在增層時,應從外墻底部起,在室外側沿房高增設扶壁磚柱,用以增強加層部分墻體抵抗橫向水平力的能力,扶壁磚柱的斷面應滿足加層部分窗間墻的強度和穩定性要求。或加層部分增設鋼筋混凝土柱列與舊墻體增設的構造柱相連。
4.2 外套結構當在既有建筑物上增加的層數比較多、增加的荷載較大,而原建筑的寬度不大于15m、高度在15m以下且不適于采用直接增層方案時,可采用外套結構增層方案〔1〕。外套結構可以解決直接增層不能解決的問題:1增層以后的層數、高度可不受《建筑抗震設計規范》(GBJ11-89)對砌體房屋層數和總高度的限制,而放寬到多層或高層鋼筋混凝土房屋的適用層數和高度〔2〕;2不受原平面設計及結構類型限制,可按新的使用功能要求,重新進行設計;3可以改善建筑立面,解決新舊部分不協調、不統一的問題,消除外形上簡單的加固痕跡。外套框架可分為兩大類:1外套框架與舊建筑物完全脫開,外套框架底層柱很高,中間無水平支點,稱為長腿柱外套框架;2外套框架與舊建筑物連在一起,在外套框架各層柱中間有水平支點,稱為短腿柱外套框架。 來
5 地基基礎設計
5.1 地基承載力的確定地基承載力是加層設計中至關重要的問題,其大小決定增加層數和上部結構方案的選擇,所以首先應該弄清既有房屋現在的地基承載力。一般認為舊有房屋的地基承載力在既有房屋荷載作用下,地基固結,產生壓密效應而得到提高。根據經驗,一般情況下可比原始承載力提高10%～50%。在設計中一般取20%～30%。這種土的壓密過程與基礎壓力的大小、基礎寬度、房屋建成的時間、土體本身的性質及滲透性、排水條件等有關。當房屋建造時間太長、原始資料不全、難于確定原有房屋的原始承載力時,也可以通過原位測試或取樣化驗,按與新建筑物相同的方法確定其承載力。根據經驗確定由恒載引起的地基沉降量:對于低壓縮性粘土,一般在施工期間已完成50%～80%;中等壓縮性粘土為30%～50%;高壓縮性粘土為10%～30%。砂土地基的沉降量一般在施工期間已基本完成,故建成8年以上的建筑都可認為地基承載力得到提高,在實際工程中最好在基底下1m范圍內取土樣化驗土的允許承載力和壓縮模量。 來
6 結束語
房屋增層改造涉及面廣,原建筑物建造時間長、變化多、情況復雜,要做到適用、經濟、快捷難度很大,目前還沒有專門的加層設計法令性規定,因此設計前要廣泛收集資料、現場調查,認真分析資料,確定合理的建筑方案和結構方案。
