毛華安

摘 要：房屋建筑加層施工是實行建筑改造、優(yōu)化居住條件的重要舉措，本文以某框架結(jié)構(gòu)房屋建筑為實例，針對其頂部輕鋼加層施工技術(shù)方案進行了大體分析，圍繞原建筑保護性拆除舉措、新型柱腳節(jié)點施工技術(shù)、鋼梁與鋼柱安裝、防水層設(shè)計、隔震層設(shè)計五個層面，探討了框架結(jié)構(gòu)房屋頂部輕鋼加層施工所應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)，以期為相關(guān)施工提供借鑒意義。

關(guān)鍵詞：框架結(jié)構(gòu);輕鋼加層;柱腳節(jié)點;隔震技術(shù)

引言：據(jù)中國建筑業(yè)協(xié)會發(fā)布的統(tǒng)計結(jié)果顯示，2019年上半年全國建筑業(yè)累積完成總產(chǎn)值10.16萬億元，同比增長7.2%;完成房屋建筑施工面積107.5億m2，同比增長2.71%。在房屋建筑市場呈逆勢增長的背景下，建筑加層施工憑借其在結(jié)構(gòu)、功能、造價、資源與居住條件等方面的優(yōu)勢性能脫穎而出，其中應(yīng)用到的關(guān)鍵施工技術(shù)值得我們進行深入探討。

1工程實例與加層施工技術(shù)方案

1.1工程概況

以某房屋建筑改造工程為例，該建筑工程主體包含 、 兩部分，兩棟建筑皆為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，建筑總面積為 m2，抗震設(shè)防烈度為 度。其中 建筑地上部分為 層，總高度為 ，首層層高為 ，其余層高均為 ; 建筑地上部分為 層，總高度為 ，首層層高為 ，其余層高均為 。由于兩棟建筑的使用年限均超過 年，建設(shè)單位要求針對 建筑進行平面改造，將其樓層加至 層。本次改造施工內(nèi)容包括鋼梁、鋼柱、屋面等結(jié)構(gòu)的安裝，采光通風(fēng)系統(tǒng)安裝，屋面隔熱層、女兒墻拆除，屋面防水層處理與隔震層布置。

1.2加層施工技術(shù)方案

在施工方與建設(shè)方、設(shè)計單位的共同商議下，依據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)形式特征進行加層承載力的驗算，綜合考慮加層承載力與具體施工目標(biāo)，擬選取輕鋼加層技術(shù)方案開展施工：首先針對原有等截面門式剛架結(jié)構(gòu)進行創(chuàng)新設(shè)計，分別選取 型鋼、 型鋼作為檁條與梁柱，選用雙層壓型鋼板進行墻面板、屋面板設(shè)計，采用的輕鋼結(jié)構(gòu)共計 ，符合施工設(shè)計要求;其次針對原建筑窗結(jié)構(gòu)進行改造，擴大窗結(jié)構(gòu)面積，并將原有隔熱層進行拆除處理，保障建筑的協(xié)調(diào)性;再次選取輕質(zhì)混凝土進行排水坡找平處理，減輕下部結(jié)構(gòu)荷載;最后進行隔震支座的選型，依據(jù)建筑抗震性能目標(biāo)完成隔震層布置。

2框架結(jié)構(gòu)房屋頂部輕鋼加層施工所應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)探討

2.1原建筑保護性拆除舉措

由于在該建筑改造工程中，建設(shè)單位要求針對原建筑進行防護處理，因此在開展加層施工時需進行工藝流程的優(yōu)化設(shè)計，選取保護性拆除技術(shù)進行施工設(shè)計，結(jié)合原建筑結(jié)構(gòu)形態(tài)進行施工材料、拆除機械的選型處理，編制詳細保護施工措施與技術(shù)方案，以此優(yōu)化施工質(zhì)量。具體來說，該工程采取自上而下的順序開展拆除作業(yè)，依據(jù)原建筑結(jié)構(gòu)特征進行拆除作業(yè)順序、作業(yè)項目的安排，在房屋頂面處采用邊拆除、邊防護的方式開展加層施工作業(yè)，并針對保留的所有管線接口、排水口、通風(fēng)口進行防護處理[1]。

在此基礎(chǔ)上，基于安全、環(huán)保理念開展施工，在重要區(qū)域搭建水平防護棚與防護圍墻，采用靜態(tài)破碎、人工剔鑿等工藝手段進行噪聲、塵土等污染的防治處理。例如在進行樓板構(gòu)造層、女兒墻施工時，采用人工剔鑿、無振動鉆孔作業(yè)方式取代以往使用風(fēng)鎬、大錘的作業(yè)方法，既有助于保護原有建筑結(jié)構(gòu)、裝修成果不被破壞，同時還能夠提高工程的經(jīng)濟效益。為進一步強化原建筑結(jié)構(gòu)的安全質(zhì)量保障，本改造工程中還采用一定的支撐結(jié)構(gòu)進行加固處理，以此提高建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，為頂部輕鋼加層施工的順利開展創(chuàng)設(shè)完備基礎(chǔ)。

2.2新型柱腳節(jié)點施工技術(shù)

2.2.1混凝土柱與圈梁施工

為最大限度降低加層施工對原建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響，擬采用外包鋼法進行框架結(jié)構(gòu)柱處理，采用擴大截面法進行基礎(chǔ)處理，配合粘貼鋼板與碳纖維布進行原結(jié)構(gòu)梁的加固處理。該工程采取新型連接工藝進行鋼柱與原混凝土柱節(jié)點處的連接設(shè)計，其柱腳主要由新澆混凝土柱頭、新增圈梁、鋼柱外包混凝土等結(jié)構(gòu)組成，針對柱腳節(jié)點處的混凝土分兩次澆筑完畢，在原框架結(jié)構(gòu)柱頂部位進行放大截面柱頭的澆筑作業(yè)，并在此處完成鋼柱底板的安裝;在建筑上部隔墻處的柱網(wǎng)間進行圈梁澆筑，將其高度控制在與各柱頭齊平位置，保障結(jié)構(gòu)穩(wěn)固;待檢驗柱頭、圈梁處的混凝土強度達標(biāo)后進行鋼柱的安裝，并在柱頭上進行鋼柱外包混凝土的澆筑[2]。

在具體施工設(shè)計方面，柱腳節(jié)點處的施工設(shè)計如圖1所示。其施工流程大體劃分為以下四個環(huán)節(jié)：其一是將鋼筋混凝土柱與框架梁頂部面層進行鑿除，隨后清理面層確保柱、梁上部鋼筋露出。其二是選取 根 鋼筋植入原框架柱頂部，以柱頭高度設(shè)計值為參照在其上部 位置預(yù)留空間;隨后選取縱向鋼筋植入框架梁、樓板中，以鋼柱外包混凝土高度為基準(zhǔn)在其上部預(yù)留足夠長度，其中分別選取 根 角筋、 架立筋植入到屋面板與框架梁中，并將柱頂植筋、柱頭縱筋處的 箍筋進行牢固綁扎。其三是將圈梁鋼筋綁扎在位于框架柱附近的梁上，依據(jù)施工設(shè)計圖進行圈梁配筋尺寸的控制。其四是支模板，并進行柱頭、圈梁處的澆筑作業(yè)，完成柱腳節(jié)點的第一次混凝土澆筑作業(yè)。

2.2.2鋼柱外包混凝土

待柱腳節(jié)點處第一次澆筑的混凝土強度達標(biāo)后，開始進行鋼柱的安裝作業(yè)，并依據(jù)設(shè)計要求進行鋼柱底板標(biāo)高的調(diào)整;隨后進行位于柱頭上部鋼柱外包混凝土箍筋的綁扎處理，并選取 根 的加強箍筋綁扎在外包混凝土頂部位置;接下來在支好模板后，完成外包混凝土的第二次澆筑作業(yè)，待混凝土強度達標(biāo)后進行拆模處理，完成柱腳節(jié)點連接處的施工作業(yè)。

2.2.3構(gòu)造設(shè)計

為確保柱腳節(jié)點處的連接作業(yè)符合施工要求，需圍繞以下三方面進行構(gòu)造設(shè)計：其一是調(diào)節(jié)位于鋼柱底板上部的鋼筋混凝土及其鋼柱角的高度，確保其高度至少為鋼柱截面 倍;其二是進行外包混凝土頂部縱筋的控制，將其調(diào)節(jié)成彎鉤狀，并將下彎最小值設(shè)置為 ，以此實現(xiàn)縱筋的有效錨固，并完成縱筋、鋼柱的焊接處理;其三是進行新澆混凝土柱頭高度的控制，保障其高度大于地腳螺栓直徑的30倍。

2.3鋼梁與鋼柱安裝

在綜合考量施工質(zhì)量、進度計劃要求的基礎(chǔ)上，選取在工廠完成鋼柱、鋼梁的分段制作，待將鋼柱、鋼梁綁扎牢固后運送至施工現(xiàn)場進行組合拼裝。依據(jù)輕鋼結(jié)構(gòu)施工特點，本工程配備1臺 汽車吊負責(zé)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的吊裝，配合2臺 汽車吊承擔(dān)構(gòu)件的拼接處理以及二次搬運作業(yè)。由于本工程加工制造的鋼梁在其翼板、腹板處厚度不足，在安裝過程中極易導(dǎo)致其出現(xiàn)平面彎曲變形問題，嚴重損害安裝質(zhì)量，因此擬選取在地面將鋼梁豎起進行立式拼裝，隨后再采用汽車吊進行吊運組裝。同時，鑒于鋼柱易產(chǎn)生彎曲變形，因此需采取檁條、拉條在相鄰兩柱間進行加強處理，選取1臺汽車吊將鋼柱吊運至樓頂處，并將其與基礎(chǔ)預(yù)埋螺栓進行固定，配合另1臺汽車吊完成 型檁條的吊裝處理，同時將其與鋼柱進行固定，隨即依次完成鋼梁、鋼柱的吊裝與連接。待完成兩榀鋼梁的拼裝連接后，選用 型檁條進行支撐加固，以此完成全部鋼柱、鋼梁、檁條的拼接安裝作業(yè)[3]。

2.4防水層設(shè)計

由于該房屋建筑改造工程在施工設(shè)計方面擬將其局部原防水層進行清除處理，綜合考慮到不停業(yè)施工需求與季節(jié)性氣候特征，需采取有效措施進行防水層設(shè)計，避免因降雨對施工質(zhì)量造成影響。首先，應(yīng)在原建筑物處進行測量放線，明確定位柱頂所在位置，找準(zhǔn)原建筑物的坐標(biāo)控制網(wǎng)并進行復(fù)核，隨即依次進行實物位置、標(biāo)高、間距的重新校核，確保與施工設(shè)計方案相符后進行開鑿施工。其次，針對原建筑物的女兒墻進行拆除處理，先在其外墻柱頂部開鑿一個規(guī)格為 的作業(yè)面;隨即將其三元乙丙防水層割開，在外圍處砌筑高約 的防水沿，將割開的防水層四圍處折起并砌進防水沿內(nèi);再在其頂部安裝一個木框防水蓋，選取彩條布鋪設(shè)在防水蓋之上，在后續(xù)開展施工作業(yè)時將防水蓋打開，待降雨時將其關(guān)閉，起到防水效果。再次，在完成鋼柱底板焊接處理后，選取 的水泥砂漿涂抹在柱坑內(nèi)部，將其厚度控制在 左右，并選取水泥粉配合 防水劑混合后再次均勻涂抹在柱坑內(nèi)，確保無死角;待完成鋼柱安裝后，保障降雨時坑內(nèi)積水不滲漏。最后，待完成加層防水層設(shè)計后進行樓面開鑿清除作業(yè)，尤其注意做好加層外墻板與原建筑接縫處的處理，合理選取連接配件，實現(xiàn)對建筑結(jié)構(gòu)防水性能與美觀作用的雙重保障。

2.5隔震層設(shè)計

為保障輕鋼加層施工不影響到建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，還需加強輕鋼加層的隔震層設(shè)計，在此可圍繞以下四個層面展開：

首先依據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》 進行橡膠隔震支座的選型設(shè)計，綜合考慮重力荷載代表值要求，確保橡膠隔震支座的豎向壓應(yīng)力小于或等于 ，在罕遇地震情況下拉應(yīng)力不超過 ，其水平位移限值不超過支座有效直徑的 倍或支座橡膠厚度的 倍。

其次考慮到扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的影響，支座結(jié)構(gòu)外圍處的位移略大于中部，因此選取鉛芯隔震支座、橡膠隔震支座分別布設(shè)在外圍與中部位置，借助兩種支座的搭配使用提高其承載力與水平變形能力，更好地促使支座的隔震功能得到充分發(fā)揮。

再次在隔震支座布設(shè)方面，應(yīng)確保其剛度中心與質(zhì)量中心位于同一水平線上，最大限度降低扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的影響，同時對照豎向受力構(gòu)件所處的平面位置進行支座平面布置，在每個框架結(jié)構(gòu)柱下分別布設(shè)一個隔震支座，以此優(yōu)化隔震效果[4]。

最后在隔震支座的具體設(shè)置方面，分別選取 個 鉛芯橡膠隔震支座與 個 天然橡膠隔震支座，兩種支座的有效直徑均為 、橡膠總厚度為 ，其中鉛芯橡膠隔震支座的屈服前剛度為 、豎向剛度為 、屈服力為 ，100%水平剪切變形下的等效剛度為 、250%水平剪切變形下的等效剛度為 ;天然橡膠隔震支座的豎向剛度為 ，100%水平剪切變形下的等效剛度為 、250%水平剪切變形下的等效剛度為 。

結(jié)論：總而言之，隨著城市化建設(shè)步入新的發(fā)展階段，相應(yīng)也推動了房屋建筑工程施工方向的調(diào)整。房屋頂部輕鋼加層施工對于大型機械設(shè)備無過高要求，在施工過程中需強化柱腳節(jié)點連接與下部結(jié)構(gòu)施工，采取有效技術(shù)手段優(yōu)化防水層、隔震層設(shè)計，提高輕鋼加層施工質(zhì)量，為建筑加層改造施工提供重要參考價值。

參考文獻：

[1]陳信才.實例探討房建頂部加層施工的相關(guān)問題[J].建材發(fā)展導(dǎo)向（上），2015，（1）：19-20.

[2]程偉.防屈曲耗能支撐在輕鋼加層結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用[D].合肥工業(yè)大學(xué)，2018.

[3]孫慎.隔震技術(shù)在框架結(jié)構(gòu)輕鋼加層工程中的應(yīng)用與分析[D].合肥工業(yè)大學(xué)，2018.

[4]張亞英，趙春榮，崔煒.多層磚混建筑的輕鋼結(jié)構(gòu)加層設(shè)計和抗震計算模式對比研究[J].工程抗震與加固改造，2017，（4）：136-140.