建筑物的加层改造设计（共3篇）
建筑物的加层改造设计 篇1
随着经济的发展，许多建筑物受当时的经济条件和技术条件的制约，在建筑功能的完善和建筑结构的形式等方面已不能满足时代要求，如果采用加层的方法改造原有房屋中结构质量较好的部分，就能达到经济、适用、快捷的建房目的。
加层设计前后涉及到多方面的工作：原有建筑鉴定;加层设计方案的选定;设计图纸的完成等。建筑物加层设计与新建设计不同，许多方面要受到原有建筑物的制约，总的来讲，加层设计要注意以下几个问题：
一、设计原则
1. 加层设计之前，设计人应对原有结构作充分的现场调查，搜集图纸等有关资料;与建筑设计专业人员密切协调，做到结构选型不妨碍建筑功能、尽可能减少重量、尽量发挥原结构而少用有疑问的构件。
2. 加层结构类型的选定应仔细，否则新旧结构不协调，会造成整体性不够或抗震能力不足。
3. 对构件的设计要充分考虑到施工方便和施工可能产生的缺陷;还要加强对每个施工工序的验收，这样既能发现设计之前未能考虑到的问题，又能起到施工监督作用。
加层改造加固设计应该由具有资质的设计单位承担。改造加固设计时，应根据鉴定的评估报告对结构目前实际的安全性、适用性、耐久性作分析，在此基础上确定能否进行改造加固及采用何种设计方案。
已有结构上的荷载标准值取值，除应符合荷载规(GB50009—2001)的规定外，还应遵守《混凝土结构加固设计规范》(GB50367—2006)有关规定。地震区结构的加固在设计、计算和构造上应执行抗震规范(GB50011—2010)和抗震加固规范(JGJ116—2009)的规定和要求。
结构设计要依据现行国家和行业标准《混凝土结构加固设计规范》(GB50367—2006)、《建筑抗震加固技术规程》(JGJ116—2009)、《钢结构加固技术规程》(CECS77—96)、《混凝土结构后锚固技术规程》(JGJ145—2004)、《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》(CECS146—2003)等及现行有关的规范、规程进行。
二、应明确的几个问题
1. 改、扩建及加固工程的设计使用年限（从改、扩建及加固后起算）的确定：
结构的加固改造设计应在可靠性鉴定结论的基础上进行。《混凝土结构加固设计规范》(GB50367—2006)第3.1.7条规定：改建、扩建及加固工程的设计使用年限由业主与设计院共同商定，一般情况下按30年考虑(从改、扩建及加固后起算)。到期后若重新进行的可靠性鉴定认为该结构工作正常，仍可继续延长其使用年限。
对于烂尾楼的情况，首先要进行鉴定，根据鉴定的结论并采取相应的措施，确保工程满足相关现行规范、标准、规程的要求。设计使用年限可根据建设过程的时间跨度，鉴定结果等综合因素，与业主商量重新确定，设计使用年限从竣工验收后起算。
2. 改、扩建及加固工程安全等级的确定：
《混凝土结构加固设计规范》GB50367—2006第3.1.2条：加固后混凝土结构的安全等级，应根据结构破坏后果的严重性、结构的重要性和加固设计使用年限，由委托方与设计方按实际情况共同商定。
3. 改、扩建及加固工程的抗震设计问题：
由于原结构的承载力不够而需要加固的工程量不是太大，业主往往能够接受，但由于原结构建造时间往往是在当前使用的新规范执行之前，其构造要求几乎均不能满足新规范的要求，尤其是抗震的构造要求难以满足，造成工程加固工程量较大，业主往往难以接受。
对加层房屋进行抗震鉴定和抗震设计具体应采用什么规范和标准，建议应按加层后的总高度和总层数，按选用的加层结构形式，按建筑抗震设计规范的要求对旧房部分进行抗震鉴定和抗震加固设计，对新房部分进行抗震设计，对加层后和房屋整体进行抗震鉴定和抗震设计(包括新旧两部分的整体连接设计，明确加层后的房屋属于什么结构形式)，在地震区不得采用不明确的结构体系和加层结构形式，因无明确的结构体系就无明确的计算简图、计算方法和构造措施，不能保证加层房屋的安全可靠。
三、前期资料的收集
建筑物加层应得到当地规划、消防、抗震等管理部门的批准。这些部门都会对设计提出相应的要求。例如：加层之后，总的建筑面积超过一万平方米，消防等级提高了，消防部门就要求楼梯间要增设防火门，并形成独立的空间;楼梯要通到屋面;另外要增设消防水箱，甚至原有建筑物的供水和消防体系要做全面的改动。再如，有一些建筑物加层之后，其高度或层数超过了抗震规范规定的标准，则加层项目的立项就应重新论证。建设单位在得到这些部门批准后，才可以减少设计和施工中的不断改动和不必要损失。
设计前，建设单位应将原建筑物的图纸、地质勘察报告等资料提供给设计院。
四、上部结构及地基基础承载力验算
任何一个加层改建工程，在对加层的建筑物进行全面、深入、细致的检查和复算，评估出结构安全性能后，必须考虑加层改造技术上的可行性和可靠性，针对原建筑的特点，选择合理可靠的加层方案和加层层数。
1. 原建筑物上部结构的框架(梁、柱)或承重墙、楼梯等的承载力复算、挖潜及原屋面板改成楼面板之后，在楼面荷载下承载力验算等;
2. 原建筑物地基承载力及基础抗冲切验算。
应注意的是，在验算现有构件的承载力时应按《建筑结构荷载规范》(GB50009—2001)第4.1.2条的规定考虑楼面活荷载的折减;钢筋混凝土现浇楼板的梁，核算其受弯承载力时，跨中应考虑现浇板有效受压翼缘宽度，跨中和梁端受压区钢筋的双筋梁作用;框架梁核算端部承载力和裂缝时的弯矩值应取柱边值而不应取柱中值;各构件的混凝土强度应按检测的实测值换算为设计值取用。因此，采用计算软件作整体内力分析后，必须对构件作局部验算，不能像新工程设计那样直接把软件整体计算结果拿来应用。
五、加固处理
若发现承载力不足，应采取相应加固措施：如地基承载力不足，对条形基础，可加大基础截面;对桩基础，可适当补桩;基础抗冲切不足，可增加基础高度;承重墙承载力不足，可用单面或双面钢筋网加固;框架承载力不足，可采用增大截面的方法，或采用粘钢(对梁)、碳纤维加固(对柱);屋面板加固可采用粘钢的方法。所有加固工作应在加层施工前进行。
应注意的是，承重构件的植筋锚固深度按照《混凝土结构加固设计规范》第12.2.3式及第12.2.5式计算，往往锚固较深，而原结构用于植筋的钢筋砼构件厚度往往不能满足植筋要求，根据《混凝土结构加固设计规范》(GB50367—2006)第12.2.6条：承重结构植筋的锚固深度必须经设计计算确定，严禁按短期拉拔试验值或厂商技术手册的推荐值采用。设计计算时，可根据植筋部位、受力特点、结构重要性、抗震等级等综合确定。
另外，由于框架节点处柱周围有框架梁，用于加固的钢筋或钢材仅能在四角穿过楼板，其余被梁截断的钢筋难以达到受力钢筋的锚固要求(否则对原框架梁的损害较大)，仅靠四角直通钢筋难达到承载力及抗震所需量的要求。尤其是节点处水平箍筋或角钢之间的连接缀板也被梁所阻隔，难以满足抗震规范的要求。框架柱的加固，根据需要，可采用加大截面法或外粘型钢法，新增的柱纵筋或型钢下端锚入基础，中间穿过楼板，上端与加固层上一层或屋面层构件可靠锚固。节点区的箍筋加固，一般可采用绕节点加焊扁钢或钢筋的办法，增加对节点区砼的约束。
改造加固的检测鉴定及施工图设计文件，也需要同新建筑工程施工图文件一样，送施工图文件审查部门进行审查。设计文件(包括检测报告、鉴定评估资料、设计图纸和计算书、相关审批文件等)应同新建设计工程一样归档保存。改造加固设计所采用的材料应尽可能轻质，以利于减小地震反应和避免对原有基础进行加固处理;屋顶加层宜采用钢结构和轻质维护结构;原有下部结构减少或不进行加固，以减少对下部房屋使用的影响;对原有构件进行加固处理应采用传力明确、构造简单、不损伤或少损伤原有构件;应遵循加固工程施工操作简单、方便就能保证质量这一道理。
六、结语
随着建筑技术的进步，使得房屋的加层改造有了最广泛的可能性。但是，加层不宜在低矮破旧、无保留价值的建筑上进行;另外加层设计还应注意新增部分与原建筑物立面做法上的一致，使之浑然一体。内部使用功能和外观效果俱佳的加层设计，才是成功的加层设计。
加层工程由于建筑对象各不相同，建筑单位的要求也不一样，在设计中需采用非常灵活的结构思路，不断创造出新型的结构体系和施工方法，促进加层技术的发展，把加层工程做得既安全又实用。
建筑物的加层改造设计 篇2
1.1 应根据业主的加层目标要求,进行综合技术经济分析及可行性论证;
并按照现行国家标准、规范进行加层鉴定,经综合评定适宜加层者。方可进行加层。
1.2 房屋加层后应满足日照、防火、抗震等有关现行国家标准法规、规范的要求。
1.3 经加层鉴定,原房屋需要加固(包括抗震加固)时,应结合房屋加固、改造进行加层设计,施工时应按先加固后加层的顺序进行。
1.4 加层设计前,应对既有房屋的施工图、竣工图、地质资料、设
计变更、材料代用、施工记录、验收文件等资料进行技术鉴定,并对现场实地调查,掌握既有工程的第一手资料。
1.5 对拟加层房屋的地基承载力,可根据地基土类别、使用年限按压密后的地基确定;
也可在原有地质勘察资料的基础上,参照房屋使用年限、依据成熟的工程经验确定。
1.6 对原墙体及混凝土构件的承载力验算时,应根据砖材、砂浆、混凝土及钢材的实测强度等级进行验算。
2 砖混结构房屋加层改造的实例分析
2.1 基本情况。
某一内廊式砖混结构建筑,砖墙承重,预应力空心楼板楼层盖,立面高度上为二、四层组合体,平面上用沉降缝相隔,座北朝南一字排开,二层与四层相邻基础用悬挑梁形式处理,悬挑粱承纵墙,挑梁上承墙梁承横墙。开间3m,共五间,每间有一个1.5m宽的窗户,进深从南向北6.3m+2.4m+4.5m,层高3.6m,正立面贴外墙瓷砖,背立面水泥砂浆抹面涂涂料。始建于1992年,落成于1993年,使用至1998年春天。业主为满足新的使用要求,欲在该建筑的二层部分再增加两层,一方面改变办公拥挤现状,一方面改善建筑物整体偏心失重的立面造型。但加层施工不能影响目前的正常办公,不能破坏离建筑物南北纵墙仅2m的绿化树木,外立面与对应的四层一致,不留加层痕迹。
2.2 加层可行性研究。
查阅建筑物的竣工图纸及竣工资料,熟悉建筑内部结构和构造,了解其内部管线走向,沉降缝处与相邻四层基础平面、立体关系,初步确定加层的可行性。
经现场勘察,建筑物无明显沉降及破损开裂,地基在近10年的压缩中,承载力有所提高,再采取些有效措施能满足加层需要。但如何处理好沉降缝处地基与基础的加固,是本次加层能否成功的关键。建筑物的现状奠定了加层的可行性。
2.3 加层的施工。
2.3.1 地基的加固。
地基加固方法的优选:现场只允许进行单面地基加固,还要穿过1m厚的灰土层,最佳的方法是采用压力注浆即压力注水泥、水玻璃浆。该方法使用的机具小,灵活、无噪音,挖去基础上的回填土,可以直接放在基础上操作,双排孔的内排可打斜孔,直接加固基础中心,走廊内卸土后机械可以进到基础上,沿走廊墙内侧各布双排孔。内排孔向基础侧倾斜,孔深基底下6m,孔距1m,双排布孔,内外排梅花形布置,加固范围到灰土外扩边,水泥采用32.5号矿渣硅酸盐水泥,要求新鲜无结块,水玻璃波美度25~35mm,掺量按水泥重量的5%左右调整。压力注浆施工时,按图纸布置孔位,依照先外围后走廊、先内排后外排的顺序,逐个打孔编号,封孔位置在地基处理的灰土下平处,封堵严密。配制水泥浆要计量准确,搅拌均匀,注浆时大间隔跳灌,严格控制灌注速度,不得产生地基附加沉降。
2.3.2 基础的改造。
(1)基础卸荷。在四层地下室走廊墙上开洞,进入一层走廊向外卸土,边卸土边支护一层走廊地面,支护采用木顶柱上下垫木板的方法,中间留出通道,边卸土边在走廊两侧墙上凿梁窝,或用角钢在圈梁上建立型钢支座,将预制好的混凝土小梁或型钢梁固定到一层地面下,边固定边沿长度方向间距150rnln布置冷拔钢丝、张拉,待小梁加固结束,用高标号水泥砂浆顶棚抹面保护钢丝,形成一层楼板,满足一层地面使用要求。(2)条基连筏基。新造地下室顶板加固完后,凿出原走廊两侧条基悬臂端钢筋各100mm同筏基钢筋焊接连接,成为筏基的底层筋。筏基上层筋,要清理干净条基表面,凿毛钢筋位置的混凝土按常规布置,筏基混凝土采用C25。(3)外墙条基单面加宽。地基加固完,紧靠原基础接出加宽基础垫层,凿出条基外露边钢筋100mm,按设计图纸(与原钢筋相同或相近)双面焊接新加宽的基础钢筋,按设计混凝土强度浇筑新基础。(4)沉降缝处悬臂梁与承墙梁的托换。a.外纵墙悬臂梁处:从外墙外侧挖开洞挖土进入一层房间下,外纵墙基础边压入一根竹节桩作为承墙连梁的一个支点,同时作为减小承墙梁跨度梁的一个支点。b.走廊悬臂梁处:利用挖开的地下走廊,在走廊内靠近走廊墙避开墙基一定范围压入一竹节桩,四层部分按所对应的位置也压入相应桩,作为连梁的两个支点,桩上浇筑连梁。c.沿进深方向的中部设连梁:在走廊和外纵墙之间,四层与二层部分分别压入一根桩,作为连梁支点,穿过四层部分地下室墙作连梁。
3 结论
3.1 在旧城改造中,对20世纪50年代建造的低层砖混结构房
屋可有效地实施加层改造以增加1~2倍建筑面积,又可装饰一新,以适应社会进步的要求。这是一条挖潜改造充分利用空问资源以增加使用面积的有效途径,可以产生明显的社会效益和经济效益。
3.2 外框式增层结构体系适应了扩大较多建筑面积需求,但具
体的外框体系形式应根据具体加层环境条件、场地条件及材料选用予以灵活选择,以获取更好的社会效益和经济效益。
3.3 房屋加层改造应按变形控制原则进行结构设计,全面考虑
荷载及场地条件特点,完善抗震加固设计计算,并加强结构构造连接措施,确保结构体系的坚固性和耐久性。
3.4 在加层改造施工过程中,加强地基变形监测,完善信息施工手段,以便为合理安排施工顺序和控制加荷速率提供可靠依据。
摘要：通过分析砖混结构房屋加层设计应遵循的原则,以某工程为例,针对其加层的可行性及施工要点进行探讨,以期通过本文的阐述能够有效运用加层改造技术获得更好的社会效益和经济效益。
关键词：砖混结构房屋,加层改造,设计,施工
参考文献
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[2]韩选江,徐炳锋.复杂古冲沟场地人工挖孔桩的承载性状[J].岩土工程学报,2001(1):77-78.
浅谈砖混结构的加层加固设计 篇3
砖混结构房屋是我国民用建筑中最为量大面广的结构体系,特别是住宅、办公楼等民用房屋。新中国成立以来至20世纪80年代以前,中小城市几乎全部采用这类结构体系,就是北京、上海、天津等特大城市和其他大城市中也大量存在砖混结构房屋。20世纪80年代以来,砖混结构房屋仍是我国城镇中民用建筑的主要结构体系。
这些基本国情决定了我国对低层砖混结构房屋必须尽可能的改造利用,而不能采取全部推倒重建的方针。事实上,近年来我国大中城市中对低层砖混结构房屋进行加层设计的实例已经很多,采用了多种加层方法,获得了显著的社会效益和经济效益,受到使用部门和住户的欢迎,也积累了丰富的加层设计与施工经验。这些都说明砖混结构房屋的加层设计和改善功能是改造我国旧城镇民用建筑的重要途径之一,这不仅符合我国当前的国情,也具有走中国自己改造旧城镇道路的特色。
我国建设部在“八·五”科研规划中就已经提出“今后住宅建设将由新区建设为主转向新区建设与旧区改造结合,并逐步过渡到以旧区改造为主”的方针;同时旧建筑物的鉴定与评估方法,加层加固改造技术的研究和应用课题已列入研究项目计划。
2 砖混结构房屋加层加固的工作程序
房屋建筑结构加层的工作大体可以按下列程序进行:加层可靠性鉴定→加层方案选择→加层加固设计→施工组织设计→施工及沉降观测→验收→沉降观测。通过遵循规定的程序进行工作,能够保证加层、加固、设计和施工的质量,以达到房屋加层的预期效果。
3 房屋加层加固设计的方法
对房屋进行加层时,首先需要对结构进行检测、鉴定。通过鉴定后,适宜加层的应进行多方案比较,选择最佳方案进行加层加固设计。砖混结构房屋加层的方法比较多,目前常用的三种主要方法分别是:直接加层法、改变荷载传递加层法、外套结构加层法。
1)直接加层法。
直接加层法是指在原有房屋上不改变结构承重体系和平面布置,直接加层的方法。这种方法适用于原承重结构与地基基础的承载力和变形能满足加层的要求,或者经过加固处理后即可直接加层的房屋。从国内大量的加层经验总结和技术经济效益来看,这种方法加高的层数不宜超过3层;加1层技术经济效果不太明显,所以以加2层～3层为好。
房屋加层应建立在结构可靠的基础上。直接加层的原有房屋由于加层后荷载加大,其地基基础、砖墙砌体、混凝土构件等应力应变都发生了新的变化,只有经过承载力和正常使用状态的验算,才能保证加层后的房屋安全、适用、耐久,防止房屋倒塌、倾斜等工程事故,达到加层的目的。
2)改变荷载传递加层法。
改变荷载传递加层法是指原房屋的基础及承重结构体系不能满足加层后承载力的要求,或者由于房屋使用功能要求需要改变建筑平面布置,相应需改变原房屋的结构布置及其荷载传递途径的加层方法。这种方法适用于原房屋墙体结构有承载潜力,增设部分墙体、柱子,或经局部加固处理即可满足加层要求的房屋,这种方法加高的层数与直接加层法相同,不宜超过3层。
采用本方法加层时,要求对地基基础和上部承重结构进行承载力和正常使用极限状态的验算,原有房屋的砖砌体和混凝土强度设计值应根据实测确定,这是因为原房屋的砖砌体和混凝土强度经长期使用后发生了变化,应经实测确定其强度设计值,可以使验算结果具有充分的依据。
3)外套结构加层法。
外套结构加层法是指在原房屋外增设外套结构(通常为框架—剪力墙或者框架等),使加层的荷载通过外套结构传给基础的加层方法。这种方法适用于需改变原房屋平面布置,原承重结构及地基基础难以承受过大的加层荷载,用户搬迁困难,加层施工时房屋不能停止使用,并且设防烈度不超过8度,场地类别为Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ类的房屋加层。外套结构底层柱不宜过高,以保证结构的稳定性和抗震性能。
我国已建成的采用外套结构加层的工程,基本上可以分为两大类:a.外套结构与旧房完全脱开,称为“分离式外套结构”;b.外套结构与旧房连成整体,称为“整体式外套结构”。由于目前我国对外套结构加层尚未进行系统的试验研究,整体式外套加层与旧房连在一起受力不明确,没有清晰的计算简图、计算方法和构造措施,所以规范不推荐使用,仅规定可以使用分离式外套结构。考虑到目前我国采用这种方法的经验还不够丰富,所以该加层法加层的层数受限制较严,应符合CECS 78∶96砖混结构房屋加层技术规范中的要求。
4 房屋加层加固设计的内容
1)地基基础的加固。
已建房屋加层,上部荷载增加使下部地基基础承受的荷载加大,因此首先要验算地基承载力和原设计基础宽度及强度。
地基承载力是加层设计中至关重要的问题,其大小决定增加层数和上部结构方案的选择,所以应首先弄清已建房屋现在的地基承载力。实践证明建成多年的原有旧房由于上部荷载的长期作用而使地基被压实,地基固结,含水量和孔隙比大幅度减小,基础沉降基本完成,地基趋于稳定,所以地基承载力有一定提高。根据经验,一般情况下其地基承载力可比原始承载力提高10%～50%。在设计中一般取20%～30%。加层前原房屋确定地基容许承载力后,应对加层后原有房屋的地基承载力按规范中有关公式进行验算。
原房屋直接加层后通过验算如果地基承载力不满足要求,就需要对地基基础进行加固。地基加固的主要方法有挤密法和灌浆法。基础加固的方法一般可采用加大基础底面积加固法,通常是在条形基础外包钢筋混凝土上进行加固。
2)墙体的加固。
原有房屋墙体材料随着使用年限的增加而使强度和耐久性均有所降低,所以在旧房增层改造时需验算墙体承载力。在确定墙体结构承载力时,应根据实测材料强度等级按相应规范中的要求进行验算,这样做是符合实际情况的,而且也稳妥可靠。如经验算墙体承载力不足,应采用以下方法进行加固,如混凝土扶壁柱法、钢筋网水泥砂浆法加固砖墙、增大截面法加固砖柱、外包角钢加固砖柱。
3)混凝土构件的加固。
混凝土构件是否需要加固,应先进行结构可靠性鉴定确认。如需加固,可对混凝土构件进行加固,加固的基本方法主要有:增大截面加固法、粘贴钢板加固法、外加预应力加固法和外贴碳纤维布加固法等。
5 结语
建筑物在规定的时间内,在规定的条件下,应能满足安全性、适用性和耐久性的要求。对已建房屋的加层及加固设计,与新建的建筑结构设计具有很大不同。不仅需要执行一般设计的现行国家规范和行业标准,而且还应当执行有关加层加固设计的标准。因此,从事建筑结构设计的人员接受加层加固设计任务,应是一项熟悉和掌握的工作内容。
通过对砖混结构房屋进行加层改造可以获得显著的经济效益和社会效益,受到了使用部门和住户的欢迎。通过已经积累的丰富的加层设计与施工经验,我相信一定能使砖混结构房屋的加层设计与施工做到安全适用、经济合理、有利抗震和确保质量,使砖混结构房屋的加层技术跃上一个新台阶。
摘要：阐述了砖混结构房屋加层改造设计的意义,提出了砖混结构房屋加层加固的工作程序、方法和设计的内容,指出对已建房屋的加层及加固设计,除需执行一般设计的现行国家规范和行业标准外,还应执行有关加层及加固设计的标准。
关键词：砖混结构,加层加固设计,工作程序
参考文献
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