胡章貴

(畢節(jié)學(xué)院，貴州畢節(jié)551700)

隨著我國人口的不斷增加，土地日趨減少，為了滿足功能需要，提高土地利用率，有不少城市在充分考慮建筑物安全度和承載力的前提下，采用一項(xiàng)新措施來增加舊建筑物的層數(shù)，這就是既有建筑物的增層改造。

1 增層改造的優(yōu)點(diǎn)

(1)增層改造的建設(shè)周期短、投資小;

(2)無征地、拆遷等費(fèi)用和麻煩;

(3)有效地增加建筑面積，節(jié)約各種配套費(fèi)用;

(4)通過增層改造，可合理地調(diào)整原建筑的平面和立面布局，達(dá)到調(diào)整使用功能、美化環(huán)境的要求;

(5)增層改造是既有建筑由低層或多層建筑變?yōu)槎鄬?、中高層或高層建筑的有效途?

(6)充分利用既有建筑物長期荷載作用下地基承載力的增長剩余，在地基不作處理或略加處理的條件下，直接進(jìn)行增層改造，其經(jīng)濟(jì)效益十分顯著;

(7)對(duì)既有建筑物增層改造不僅節(jié)約投資，還對(duì)緩解日趨緊張的城市用地矛盾具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 增層改造的技術(shù)方法

舊房的增層改造應(yīng)在主體結(jié)構(gòu)良好、地基基礎(chǔ)有一定的潛力并具備加固增層改造的前提下進(jìn)行。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)《建筑物移位糾傾增層改造技術(shù)規(guī)范》(CECS:2006)，目前增層方法分為直接增層、外套增層、室內(nèi)增層、地下增層四種方法。

2.1 直接增層

直接增層適用于多層砌體結(jié)構(gòu)、多層內(nèi)框架砌體結(jié)構(gòu)、底層全框上部砌體結(jié)構(gòu)和多、高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)(框架、框剪、框筒等)。

(1)直接增層要求地基和基礎(chǔ)、墻體的承載力均有潛力可挖，并在允許增層的安全儲(chǔ)備的前提下進(jìn)行，這種方法增層的層數(shù)一般為1～3層。

(2)直接增層的墻、柱宜與原結(jié)構(gòu)上下對(duì)齊。

(3)多層砌體結(jié)構(gòu)直接增層后的總高度、層數(shù)限制和建筑物最大高寬比應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011－2001)的規(guī)定。

(4)抗震設(shè)防地區(qū)的多層砌體結(jié)構(gòu)增層，當(dāng)抗震不滿足要求時(shí)，應(yīng)增設(shè)抗震磚墻、圈梁、構(gòu)造柱或?qū)υ瓑M(jìn)行加固。

(5)加層部分新設(shè)的樓梯與原有樓梯之間應(yīng)連成整體，應(yīng)對(duì)原有頂層樓梯梁進(jìn)行驗(yàn)算。

(6)采用直接增層法時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體條件的不同，判斷基礎(chǔ)是否需要加固。

2.2 外套增層

外套框架結(jié)構(gòu)增層是一種與舊房聯(lián)系較少的增層方法，這種方法對(duì)增加層數(shù)限制較小。增層時(shí)，在舊房外圍及上部另加外套框架梁柱，以承受新增加的荷載，與舊房關(guān)系較少，基礎(chǔ)也是另設(shè)的，由樁(柱)基承受外套框架梁柱、墻柱等全部荷載。

(1)當(dāng)房屋的基礎(chǔ)或墻體的承載潛力不大，或要求加高的層數(shù)在3層或3層以上時(shí)，因增加的荷載較大，應(yīng)采用外套框架結(jié)構(gòu)增層法。

(2)原建筑為砌體結(jié)構(gòu)，增層部分為外套鋼筋混凝土框架或框剪結(jié)構(gòu)，新老結(jié)構(gòu)完全斷開;新老結(jié)構(gòu)均為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，新結(jié)構(gòu)的豎向承重體系與老結(jié)構(gòu)的豎向承重體系互相獨(dú)立，新結(jié)構(gòu)利用老結(jié)構(gòu)的水平抗側(cè)剛度抵抗水平力;或新老結(jié)構(gòu)均為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，水平與豎向互相連接，組成新的結(jié)構(gòu)體系。

(3)外套結(jié)構(gòu)在施工階段應(yīng)驗(yàn)算跨越原建筑物的大梁對(duì)原建筑物的影響。

(4)跨度較大時(shí)，外套結(jié)構(gòu)的橫梁宜采用有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土梁，或在每兩層梁之間設(shè)計(jì)成預(yù)應(yīng)力空腹桁架。

(5)外套框架柱與基礎(chǔ)應(yīng)采用剛性連接，并應(yīng)采取有效措施限制基礎(chǔ)的轉(zhuǎn)動(dòng)。

2.3 室內(nèi)增層

當(dāng)原建筑的室內(nèi)凈高較高時(shí)可在室內(nèi)增層。

(1)當(dāng)室內(nèi)增層結(jié)構(gòu)與原建筑的外圍結(jié)構(gòu)完全脫開，形成獨(dú)立的結(jié)構(gòu)體系時(shí)，新舊結(jié)構(gòu)之間應(yīng)留縫，縫內(nèi)可采用柔性材料填塞。

(2)室內(nèi)增層結(jié)構(gòu)與原結(jié)構(gòu)相連時(shí)，應(yīng)保證新舊結(jié)構(gòu)有可靠的鏈接。

(3)新增結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，應(yīng)考慮與原建筑基礎(chǔ)及室內(nèi)管溝基礎(chǔ)等的相互影響。

2.4 地下增層

(1)原建筑無地下室或地下室空間不足時(shí)，可增、擴(kuò)建地下室。

(2)地下室增層應(yīng)考慮對(duì)原建筑或相鄰建筑的影響，必要時(shí)可采取側(cè)向支護(hù)、地基基礎(chǔ)加固及結(jié)構(gòu)加固等措施，并對(duì)原建筑和相鄰建筑進(jìn)行監(jiān)測(cè);

(3)必須保證地下新增結(jié)構(gòu)與原結(jié)構(gòu)連接部位的可靠性，同時(shí)考慮做好防水處理。

3 地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

地基承載力的確定是加層設(shè)計(jì)中至關(guān)重要的問題，其大小決定增加層數(shù)和上部結(jié)構(gòu)方案的選擇，所以首先應(yīng)該弄清既有房屋現(xiàn)在的地基承載力。一般認(rèn)為舊建筑的地基承載力在原荷載作用下，地基固結(jié)產(chǎn)生壓密效應(yīng)而得到提高。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般情況下可比原始承載力提高10%～50%，在設(shè)計(jì)中一般取20%～30%。當(dāng)房屋建造時(shí)間太長、原始資料不全，難以確定原有房屋的原始承載力時(shí)，也可通過原位測(cè)試或取樣實(shí)驗(yàn)獲取資料。在實(shí)際工程中最好在基底下1m范圍內(nèi)取土樣實(shí)驗(yàn)土的允許承載力和壓縮模量。

4 工程案例

4.1 工程概述

某大樓建于20世紀(jì)90年代，建筑面積4 500m2，增層從原4層增加到11層。經(jīng)過反復(fù)分析、論證，設(shè)計(jì)出了一個(gè)合理而經(jīng)濟(jì)的方案:新老結(jié)合，不破而立，在不拆除原建筑的前提下建造一座新的大樓。具體做法就是讓新老建筑形成豎向和水平的交叉，呈現(xiàn)一種騎跨結(jié)合的形態(tài)。這樣既解決了辦公面積不足的問題，又充分利用了空間和時(shí)間，提高了建設(shè)效率。

4.2 采光通風(fēng)問題

新樓以騎跨的形式跨越原建筑。如同一張巨大的桌子，在桌面上是新建樓，在桌面下是原建筑。兩者的結(jié)合必須處理好原建筑的采光和通風(fēng)。為此，設(shè)計(jì)中在框架柱、梁形成的網(wǎng)格中不加任何玻璃或遮擋物，將原建筑的窗戶暴露在室外。

4.3 平面功能及防火設(shè)計(jì)

1～4層基本上是老建筑的原有平面，對(duì)稱布局，新樓只有4個(gè)筒體分布在原建筑的4個(gè)角上，而這4個(gè)筒體內(nèi)主要布置電梯間、樓梯間、各種設(shè)備管井和設(shè)備用房等。新樓部分與原建筑的防火分區(qū)是分開的，形成高層與裙房之間的關(guān)系。4層以上是新樓結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，轉(zhuǎn)換層上為標(biāo)準(zhǔn)層。

4.4 立面及造型設(shè)計(jì)

新建樓層是在原建筑的中部進(jìn)行跨越并垂直拔高建設(shè)，新樓與老樓形成水平和垂直的有機(jī)穿梭，巧妙地結(jié)合成一個(gè)有機(jī)整體。本工程充分利用垂直交通形成的豎向筒體結(jié)構(gòu)作為建筑立面設(shè)計(jì)的主要特征，在體型上夸大尺度感，使結(jié)合后的大樓非常雄偉、莊重、大方。在立面的細(xì)部處理上，巧妙地利用了預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土大梁中錨具作為建筑立面的裝飾構(gòu)件，形成富有韻律的點(diǎn)綴。

4.5 空間利用

新樓和老樓結(jié)合時(shí)兩者是完全脫開的，中間留有一定的施工和安裝操作空間，在設(shè)計(jì)中充分利用了這一空間。在老樓的屋頂與新樓的轉(zhuǎn)換層之間作為設(shè)備層，使新樓所有管道不與老樓發(fā)生任何關(guān)系，以免對(duì)老樓的建筑功能和結(jié)構(gòu)體系產(chǎn)生不利的影響。

4.6 結(jié)構(gòu)原理

老樓的基礎(chǔ)為條形基礎(chǔ)，且為磚混結(jié)構(gòu)。為使新樓的基礎(chǔ)不對(duì)老樓的基礎(chǔ)產(chǎn)生任何影響，采用的具體施工措施是:先在老樓基礎(chǔ)的四周打鋼板維護(hù)樁，在打樁下垂直樁和樁下斜撐樁，這樣老樓基礎(chǔ)不會(huì)因?yàn)樾聵堑氖┕ざa(chǎn)生破壞或裂縫。

經(jīng)過對(duì)多種結(jié)構(gòu)方案的計(jì)算、比較和論證，最終決定采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土大跨度梁的設(shè)計(jì)和施工方案。通過4個(gè)垂直筒體及南北兩側(cè)的框架柱與預(yù)應(yīng)力大梁形成強(qiáng)有力的支撐體系，在其上部修建內(nèi)廊式柱網(wǎng)的結(jié)構(gòu)框架體系。

增層改造后新的大樓已正常投入使用，無論是新建筑的功能運(yùn)轉(zhuǎn)，還是老建筑的結(jié)構(gòu)體系，均處于良好狀態(tài)。

5 結(jié)論

建筑物的增層改造應(yīng)選擇正確的增層結(jié)構(gòu)方案，認(rèn)真做好結(jié)構(gòu)分析、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)和構(gòu)造措施，重視對(duì)基礎(chǔ)的補(bǔ)充勘察，正確評(píng)價(jià)基礎(chǔ)的加固，確定合理的建筑方案和結(jié)構(gòu)方案，以科學(xué)、簡便且經(jīng)濟(jì)的手段來確保新舊建筑物結(jié)構(gòu)安全和正常使用。

[1]CECS:2006建筑物移位糾傾增層改造技術(shù)規(guī)范[S］[2]GB50011－2001建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S］

[3]GB50007－2008地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S］

[4]GB50003－2001砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S］

[5]GB50292－1999建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)[S］