既有房屋增層設(shè)計

既有房屋增層設(shè)計工程質(zhì)量檢測與事故處理既有房屋增層設(shè)計1.1

直接增層法的設(shè)計1.地基方面直接增層，不僅要驗算在增層荷載作用下地基的容許承載力大小，同時還要考慮地基的沉降變形。(1)地基承載力驗算軸心荷載作用下時：

式中：P=(F+G)/A；在偏心荷載作用下時：式中：(2)地基承載力的確定經(jīng)驗法。應(yīng)力比法?？臻g剛度系數(shù)法。承載力提高通過空間剛度系數(shù)來 考慮。小載荷板試驗法。當建筑物基底下地下水位較低時，直接在既有建筑承重墻基礎(chǔ)下開挖試驗坑，利用建筑

物的自重作反力，直接測定地基承載力標準值。試驗

壓板面積宜采用0.25～0.5m2，基坑寬度不應(yīng)小于壓板寬度或壓板直徑的三倍。規(guī)范查表法。建筑物增層前，在原建筑物基礎(chǔ)下有效壓密區(qū)0.5b～1.5b(b為基礎(chǔ)底面寬度)深度范圍內(nèi)取原狀土，取土數(shù)量及試驗要求滿足《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，確定地基承載力標準值。(3)地基變形的計算建筑物增層后的地基最終沉降量可按下式計算：當原建筑物地基土的固結(jié)度達到85%以上時，可認為原地基沉降已經(jīng)穩(wěn)定，最終沉降量按下式計算：2.基礎(chǔ)方面設(shè)計時利用了原地基壓密后容許承載力的提高值時，應(yīng)對基礎(chǔ)自身的承載力和剛度進行驗算。若原基礎(chǔ)為磚基礎(chǔ)，磚的強度等級不應(yīng)低于MU7.5，砂漿不應(yīng)低于M2.5，寬高比不小于1:1.5。若為混凝土基礎(chǔ)，除寬高比符合規(guī)范限值外，還應(yīng)注意作抗剪強度驗算。若為鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)，則應(yīng)驗算底板及基礎(chǔ)梁的配筋，并進行抗沖切和抗剪強度驗算。4.增層房屋的構(gòu)造措施增層房屋應(yīng)層層設(shè)置圈梁。以提高其整體性和空間 剛度，使增層部分新增荷載均勻傳到原建筑物上， 防止增層后產(chǎn)生不均勻沉降。提高砌體的砂漿標號。以保證砌體牢固連接。增層 部分砌體砂漿標號應(yīng)不低于M5；砌體轉(zhuǎn)角處宜設(shè) 拉結(jié)鋼筋。承重墻上的門窗洞口，應(yīng)上下對齊。以利于結(jié)構(gòu)受 力明確和建筑立面的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。當在框架結(jié)構(gòu)上直接增層時，梁柱截面是否增大，應(yīng)由承載力計算和剛度要求確定。同時，還要在新舊柱子接頭處和框架梁柱交接處增加附加縱筋和加密箍筋。在頂層框架梁中，梁的上部和下部至少各有2根鋼筋貫通。鋼筋搭接長度應(yīng)滿足規(guī)范要求，以防止梁柱拉裂。5.直接增層工程實例【例8.1】南京某中學(xué)教學(xué)樓為3層磚混結(jié)構(gòu)，預(yù)制空心板平屋頂，現(xiàn)決定將原樓直接增加1層。經(jīng)調(diào)查，原建筑墻體結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)完好。為減輕增層的重量，采用鋼筋混凝土柱承重，空心磚墻體，柱子與三層頂?shù)娜α簼仓梢惑w，且注意加強圈梁與下層墻體的連接。屋頂采用木屋架和平瓦坡屋面結(jié)構(gòu)。平面圖剖面圖內(nèi)縱墻基礎(chǔ)加固（抬梁法）構(gòu)造走道柱基礎(chǔ)加固（四面加寬）山墻基礎(chǔ)加固（單面加寬）5.直接增層工程實例【例8.2】某辦公樓為三層磚混結(jié)構(gòu)，長49.8m，寬6.0m，磚砌條形基礎(chǔ)，基底埋深為1.1m。因使用需要，擬將該辦公樓改造為住宅樓并進行增層和擴建，在原有三層部分增加兩層。為擴大使用面積在該樓原有部分增層的同時向該樓北側(cè)擴建一個開間，新擴建部分長49.8m，寬7.8m，基底埋深為1.80m，五層。(1)工程地質(zhì)情況設(shè)計前，經(jīng)補充勘察，原建筑場地地貌單元屬丹江上游I級階地，主要受力層范圍內(nèi)土的物理力學(xué)性質(zhì)指標如表所示。(2)既有房屋結(jié)構(gòu)及地基基礎(chǔ)現(xiàn)狀原辦公樓為小開間的磚混結(jié)構(gòu)，增層改造后對增層部分亦無大開間要求，通過對原結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場調(diào)查、墻體及結(jié)構(gòu)的抗震驗算，確定原結(jié)構(gòu)墻體完全可以滿足增層后的強度要求。這樣，在增層部分墻體采用輕質(zhì)材料的情況下，利用原結(jié)構(gòu)的潛力，直接進行增層改建是經(jīng)濟可行的。原房屋地基承載力大小將成為關(guān)鍵。為慎重起見，增層設(shè)計前對原房屋基礎(chǔ)情況進行了現(xiàn)場開挖檢查。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，原房屋基礎(chǔ)埋深僅為1.0m，基底下灰土墊層厚度為0.3m，且密實度不夠，地基承載力難以滿足增層要求，必須進行加固處理。(3)地基加固方案根據(jù)工程在增層的同時又進行擴建改造的特點，選用的加固方案應(yīng)解決兩個關(guān)鍵問題：增層部分承載力不足問題；增層部分與擴建部分基礎(chǔ)的差異沉降。因擴建部分地基采用大開挖處理，開挖深度約5.0m，大于舊房屋的基礎(chǔ)埋深，這樣還存在緊靠基坑一側(cè)原基礎(chǔ)的支護問題。經(jīng)過多種方案的比較和論證，最后選用靜壓托換樁加固方案。該方案的優(yōu)點是：施工工期短，施工中不會對原結(jié)構(gòu)造成損害，承載力易于控制。(4)增層部分與新建部分關(guān)系的處理設(shè)計時，為防止不均勻沉降引起上部結(jié)構(gòu)開裂，增層部分與擴建部分基礎(chǔ)相互獨立，新舊基礎(chǔ)之間采用沉降縫隔開。對于增層部分上部結(jié)構(gòu)的處理，采用橫墻承重，為減小作用在原基礎(chǔ)上的荷載，增層部分墻體采用輕質(zhì)材料。(5)使用效果該增層改造工程于1996年12月竣工，經(jīng)過多次觀測，增層部分的基礎(chǔ)沉降量，增層部分與擴建部分的差異沉降量均較小，使用情況良好。1.2改變荷載傳遞增層法的設(shè)計1．設(shè)計要求

對增層后地基基礎(chǔ)、承重結(jié)構(gòu)及其構(gòu)件進行承載力和正常使用極限狀態(tài)的驗算；

采取可靠的連接措施保證新增層結(jié)構(gòu)與原結(jié)構(gòu)的協(xié)同工作。增層房屋地基的承載力在設(shè)計時可適當提高。對新增承重墻，μ3=0.85～0.90；對原非承重墻改為承重墻，μ3=1.1。原屋面板作為增層后的樓面板時，應(yīng)驗算其承載力和撓度；原房屋與增層房屋高差或荷載差異不宜過大；門窗洞宜上下對齊；女兒墻應(yīng)拆除，不得作為加層房屋的墻體。對于抗震設(shè)防區(qū)的增層房屋，增層前、后均應(yīng)進行抗震驗算。2．改變荷載傳遞途徑的方法將原房屋的非承重墻改為增層后的承重墻。增設(shè)新承重墻或柱?？拐鹪O(shè)防區(qū)的房屋增層，對原房屋和加層后的房屋均應(yīng)按國家標準《建筑抗震設(shè)計規(guī)范進行抗震設(shè)計。增層后的總高度和層數(shù)、高寬比、抗震橫墻間距、局部尺寸限值、構(gòu)造柱和圈梁的設(shè)置均應(yīng)符合《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，當不滿足要求時，應(yīng)進行加固設(shè)計。3．構(gòu)造要求1)新增設(shè)承重墻上的圈梁與原墻體上的圈梁宜采用剛性連接。圈梁主筋與連接鋼筋的焊接長度應(yīng)≥10d。新增圈梁原圈梁連接鋼筋2)新增設(shè)的橫墻，應(yīng)沿豎向連續(xù)貫通，其穿過樓面的作法見圖。當新增設(shè)橫墻穿過空心樓板時，應(yīng)每隔500mm局部鑿孔并灌注C20細石混凝土，且應(yīng)保證新灌混凝土均勻、密實。對于承載力或高厚比驗算不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求的墻體，應(yīng)增設(shè)壁柱，或加大墻體截面。在抗震設(shè)防區(qū)，新增設(shè)的構(gòu)造柱應(yīng)穿過原樓板，沿豎向連續(xù)貫通設(shè)置；原結(jié)構(gòu)體系改變?yōu)閮?nèi)框架且縱向窗間墻寬度小于1.5m時，應(yīng)在窗間墻處增設(shè)鋼筋混凝土構(gòu)造柱；房屋增層時，新增承重墻體與原墻體交接處應(yīng)連接可靠。1.3外套框架結(jié)構(gòu)增層法設(shè)計方案：一是底層較高的多層框架，各層框架梁只承受本層的荷載；二是單層單跨的門式剛架，在門式剛架上砌多層磚房，其框架梁通常截面較高大。地震區(qū)作外套框架結(jié)構(gòu)增層設(shè)計，要進行抗震

計算，要有可靠的構(gòu)造措施，以保證建筑物的整體性?？稍诘讓釉黾愉摻罨炷良袅?，或改底層純框架結(jié)構(gòu)為框剪結(jié)構(gòu)，外套框架的第一層樓板必須現(xiàn)澆，基礎(chǔ)也必須采用樁基礎(chǔ)。1．設(shè)計基本要求為了防止豎向剛度突變，形成薄弱底層，外套結(jié)構(gòu)應(yīng)有合理的剛度和承載力分布。抗震設(shè)防區(qū)不宜采用無筋混凝土剪力墻的外套結(jié)構(gòu)體系。對于外套框架增層后屬高層建筑的應(yīng)按《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》進行設(shè)計。外套框架結(jié)構(gòu)房屋總高度和總層數(shù)不宜超過表8.5的規(guī)定。外套框架結(jié)構(gòu)底層層高，不宜超過表8.6的規(guī)定。外套結(jié)構(gòu)應(yīng)與原有房屋完全脫開，其水平凈空距離應(yīng)滿足抗震及增層施工的要求，與原有房屋屋蓋間的豎向凈空距離應(yīng)滿足外套結(jié)構(gòu)沉降的要求。外套結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)應(yīng)與原房屋基礎(chǔ)分開，應(yīng)優(yōu)先選用在施工中無振動的樁基(如鉆孔灌注樁、人工挖孔樁、靜壓預(yù)制鋼筋混凝土樁等)，樁的承載力宜通過試驗確定。若外套結(jié)構(gòu)荷載較小且為I、II類場地時，亦可采用天然地基，但應(yīng)采取措施，防止對原有房屋基礎(chǔ)及相鄰建筑產(chǎn)生不利影響。外套結(jié)構(gòu)底層鋼筋混凝土梁、板、柱、墻混凝土強度等級不應(yīng)小于C25。2.外套結(jié)構(gòu)增層常用結(jié)構(gòu)體系2.外套結(jié)構(gòu)增層常用結(jié)構(gòu)體系(1)長腿柱外套框架外套框架與既有建筑物完全脫開，底層柱很高，中間無水平支點，也稱為分離式外套框架。有以下幾種形式：1)內(nèi)柱不落地外套框架。將外套框架底層作為大跨度，而在其上部各層加內(nèi)柱。優(yōu)點是可減少外套框架上部各層梁的跨度和高度，降低層高。缺點是上部剛度大，底層與二層剛度突變。2)外套組合網(wǎng)架樓蓋鋼筋混凝土柱。能充分發(fā)揮鋼材和混凝土兩種材料的各自優(yōu)勢，使承重結(jié)構(gòu)與圍護功能合二為一。具有跨度大、重量輕、綜合經(jīng)濟指標好等特點。內(nèi)柱不落地外套框架3)外套多層帶斜桿空腹桁架。減少了外套框架結(jié)構(gòu)上部各層梁、柱斷面，同時節(jié)省工料費用，從而達到在不破壞原結(jié)構(gòu)的情況下，解決大進深房屋增層的結(jié)構(gòu)設(shè)計問題。外套多層帶斜桿空腹桁架2.外套結(jié)構(gòu)增層常用結(jié)構(gòu)體系(2)短腿柱型外套框架外套框架與既有建筑物連在一起，在外套框架的第一層柱的中間設(shè)置水平支點。減少了外套框架底層柱的計算長度，結(jié)合對舊房功能的改造，采用設(shè)拉桿、設(shè)縱橫連系梁等方式增加外套框架柱在縱橫兩個方向的剛度?？刹捎玫淖龇ǎ?)外套框架與舊房磚墻相連。在每層樓板標高處(外套框

架上)加縱梁，將原有建筑箍住，用膨脹螺栓或其他措施將舊房的墻與外套框架柱連在一起。優(yōu)點是減小了外套框架

底層柱的計算長度。缺點是外套框架與舊房磚墻連在一起，受力不明確，無明確的計算簡圖。加拉桿式外套框架。通過在外套框架底層柱與舊房各層樓板標高處增設(shè)貫通房屋全寬的鋼拉桿，利用拉桿將框架柱與舊房緊緊連在一起。壁箍式外套框架。將框架立柱全部布置在原建筑物的外側(cè)(緊貼外墻邊)，進深方向為橫向框架。與普通平面框架相同，沿外墻邊線的每層樓板標高處設(shè)橫梁與各排立柱相連，組成縱向外框，不同的是把外框橫梁改為薄腹梁，梁高為自下層窗楣至本層窗臺的高度，梁寬約12cm，緊貼原建筑外壁澆筑，近似于壁式框架。外擴連接式或增設(shè)剪力墻。具有短腿柱外套框架的優(yōu)點，同時可避免短腿柱外套框架的底層框架柱與舊房聯(lián)結(jié)支點

破壞，而導(dǎo)致整個增層建筑破壞的嚴重后果?！纠?.3】東風公司某住宅樓增層改造1.工程概況公司分廠一幢70年代建造的住宅樓，為兩層單元式住宅，一梯兩戶，五個單元共二十戶，每戶建筑面積43.1m2。受當時條件的限制，設(shè)計標準很低，樓層共用廁所，獨立廚房，無陽臺，樓板、屋面板均為槽形板。屋面為無組織排水，外墻為手工制紅磚墻。平面圖立面圖原設(shè)計為縱墻承重，墻厚240mm，漿砌毛石條形基礎(chǔ)，埋深為800mm，基底寬度500mm，地基承載力?=150kPa，持力層為亞黏土，建設(shè)單位提出在其上增加三層，以解決30戶青年職工的過渡性住房，并要求在不搬遷原有住戶的前提下完成增層改造。2.增層改建方案的確定通過分析計算，如采用直接增層法增層，由于地基承載力不足只能增加一層。若改造地基，加大基礎(chǔ)底面積的辦法，會對底層住戶產(chǎn)生影響。因此確定采用外套框架方案，使增加的上部結(jié)構(gòu)荷載通過框架柱，直接傳到新的基礎(chǔ)和地基土上。分戶墻和外墻均采用240mm厚磚填充墻，其他內(nèi)墻用120mm厚磚填充墻，每戶新增一陽臺，原二層住戶也增設(shè)陽臺。為了不影響原住戶的工作和生活，原屋面僅拆除架空層，另外加三層樓面板，采用120mm厚預(yù)應(yīng)力圓

孔板。平面圖平面圖立面圖3.設(shè)計計算(1)取橫向框架為設(shè)計計算單元，計算簡圖如圖所示。3.設(shè)計計算(2)原房屋橫墻計算3.設(shè)計計算(3)條形基礎(chǔ)下地基承載能力驗算基礎(chǔ)底面上壓力設(shè)計值P必須滿足：4.評價分析住宅增層采用外套框架結(jié)構(gòu)時，其最大的優(yōu)越性在于橫向跨度不大，因此，框架梁的截面也不必做得很大。合理的增層層數(shù)。在可能的情況下，最好能一次增至七～八層，充分利用外套框架柱下樁基的承載力，降低增層建筑物的單位工程造價。1.4既有房屋增層抗震設(shè)計傳統(tǒng)的抗震設(shè)計方法以“抗”為主，即通過加大結(jié)構(gòu)斷面，增加配筋來抵抗地震。三方面不足：①結(jié)構(gòu)斷面越大，剛度就越大，地震作用力也就越大，隨之帶來所需斷面及配筋也就越大。大大增加了抗震所需的工程費用。②以既定的“設(shè)防

烈度”作為設(shè)計依據(jù)，由于地震發(fā)生的隨機性，當發(fā)

生突發(fā)性超烈度地震時，增層建筑物就有可能遭受嚴

重破壞和倒塌。③允許結(jié)構(gòu)物在地震中出現(xiàn)一定程度的損壞，但它無法保證內(nèi)部裝飾與重要設(shè)備不受損害。1.采用TMD減震控制體系TMD（調(diào)諧質(zhì)量阻尼器）減震控制體系是運用反共振原理，把具有一定質(zhì)量和較大阻尼的隔震支座設(shè)計成動力吸震器。地震時，增層部分對下部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生作用，減震控

制體系使結(jié)構(gòu)在地震作用下的阻尼增大，耗能能力大大提高，地震反應(yīng)減小，從而使結(jié)構(gòu)的抗震能力得到提高。TMD控制體系的做法：在原結(jié)構(gòu)的屋頂上設(shè)置隔震層，并在隔震層上澆筑鋼筋混凝土墻梁然后再施工增層結(jié)構(gòu)，利用增層結(jié)構(gòu)的質(zhì)量與隔震層組成質(zhì)量阻尼系統(tǒng)。隔震層常用由橡膠和夾層鋼板疊合而成的橡膠墊。2.新舊結(jié)構(gòu)協(xié)同減震新舊結(jié)構(gòu)間采用耗能減震元