摘要：根據我國的房屋現狀,論述了增層改造的必要性。針對增層改造的物件,提出了進行增層改造的可行性分析方法,闡述了增層改造設計中建築、結構、地基基礎的處理和增層改造房屋的抗震設計。
關鍵詞：建築物增層建築設計結構設計1 概述據統計我國目前有建築物66億m2,價值38200億元。隨著國民經濟的飛速發展,許多建築物受當時的經濟條件和建築技術所制約,在建築功能的完善程度和建築結構的形式、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、電器等裝置更差,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,如果採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**配套較完善的地區,改造這裡的房屋不需徵地,建築面積又能成倍增加,節約徵地費用和配套費;2在舊房屋上加層屬於舊房改造與周圍建築物的間距可維持現狀,在占地面積不變的情況下,增加該區域的建築密度,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,通過合理調整原建築的平面和立面格局,擴建原有水、暖、電等配套裝置,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,對於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 增層改造的物件和可行性分析2.1 增層改造的物件增層改造的目的主要是節約投資,短期收效。在選擇改造物件時,更應著重於其安全設計,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於新建房屋造價;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、**和其他人為因素引起裂縫;4增層改造後房高、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築物要求放寬)。2.2 增層改造的可行性分析在接受乙個增層改造的工程專案前,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 建築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、廁所及陽台。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築的沉降差,應待立體結構完工後,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、電器裝置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,常採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定裝置層。增設裝置層後,增層部分的建築平面可重新設計組合。在立面設計時,要做到新舊建築本身的協調統一,並充分考慮與周邊建築區整體格調的協調。
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)。
在對地基基礎及牆體強度進行複核驗算並滿足抗震設防要求後,可採用普通粘土磚或砌塊、輕質高強材料(如泰柏板等)來加砌新的上部牆體。當個別牆段或基礎強度不足時,可先進行區域性加固處理。增層的承重體系可在原承重牆體上加層,也可採用與體系相反的承重體系,即原房屋為橫牆承重體系,增層部分為縱牆承重體系;原房屋為縱牆承重體系,增層為橫牆承重體系。
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牆。(2)多層全框架結構。當增層部分仍採用框架時,上下框架柱應對齊,將原結構框架柱頂鑿開,接長鋼筋後再澆築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,並增強節點的抵抗能力。對老框架強度的驗算,除了考慮增層後增加的垂直荷載外,還要考慮房屋加高後,由於水平荷載增加而使側移加大的影響。必要時可設剪力牆,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、磚壁柱設定至頂。根據抗震要求,層層設定鋼筋混凝土圈樑,房屋四大角設抗震柱,新加層抗震縱橫牆採用普通磚或砌體。
加層的可行性取決於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。上部加層部分一般採用剛性磚混結構,由於上部加層而增加了底層框架的垂直荷載和水平荷載。
對於經過複核驗算不能滿足加層強度及抗震要求時,可採用(口)形鋼架與原框架梁柱形成組合梁柱進行加固(此方案適合於非**區使用)。(5)下部磚混、上部框架結構方案。這種型別主要是為了減小增層荷載,在舊房屋上部分採用填充輕質牆形成的框架結構體系。
採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築物室外地面下500mm,或錨入基礎圈樑內,以避免上部框架柱未落地,而只是在舊樓層圈樑上連線,造成錨固不可靠的後果。(6)下部剛性方案、上部為彈性或剛彈性方案的磚混結構。此類建築主要用於增設乙個較大空間的會議室等。
由於此類建築的抗震效能差,不宜在**區修建。在非**區,應考慮新加縱牆有足夠的承受橫向風荷載的能力。此類房屋在增層時,應從外牆底部起,在室外側沿房高增設扶壁磚柱,用以增強加層部分牆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牆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牆體增設的構造柱相連。4.2 外套結構當在既有建築物上增加的層數比較多、增加的荷載較大,而原建築的寬度不大於15m、高度在15m以下且不適於採用直接增層方案時,可採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增層以後的層數、高度可不受《建築抗震設計規範》(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型別限制,可按新的使用功能要求,重新進行設計;3可以改善建築立面,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外套框架與舊建築物完全脫開,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外套框架與舊建築物連在一起,在外套框架各層柱中間有水平支點,稱為短腿柱外套框架。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、難於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,按與新建築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:
對於低壓縮性粘土,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年以上的建築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範圍內取土樣化驗土的允許承載力和壓縮模量。6 結束語房屋增層改造涉及面廣,原建築物建造時間長、變化多、情況複雜,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,確定合理的建築方案和結構方案。
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