淺析建筑物增層改造中的技術應用

胡章貴

(畢節學院，貴州畢節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，采用一項新措施來增加舊建筑物的層數，這就是既有建筑物的增層改造。

1 增層改造的優點

(1)增層改造的建設周期短、投資小;

(2)無征地、拆遷等費用和麻煩;

(3)有效地增加建筑面積，節約各種配套費用;

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

(5)增層改造是既有建筑由低層或多層建筑變為多層、中高層或高層建筑的有效途徑;

(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，直接進行增層改造，其經濟效益十分顯著;

(7)對既有建筑物增層改造不僅節約投資，還對緩解日趨緊張的城市用地矛盾具有重要的現實意義。

2 增層改造的技術方法

舊房的增層改造應在主體結構良好、地基基礎有一定的潛力并具備加固增層改造的前提下進行。根據標準化協會《建筑物移位糾傾增層改造技術規范》(CECS:2006)，目前增層方法分為直接增層、外套增層、室內增層、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構、多層內框架砌體結構、底層全框上部砌體結構和多、高層鋼筋混凝土結構(框架、框剪、框筒等)。

(1)直接增層要求地基和基礎、墻體的承載力均有潛力可挖，并在允許增層的安全儲備的前提下進行，這種方法增層的層數一般為1～3層。

(2)直接增層的墻、柱宜與原結構上下對齊。

(3)多層砌體結構直接增層后的總高度、層數限制和建筑物最大高寬比應符合現行國家標準《建筑抗震設計規范》(GB50011－2001)的規定。

(4)抗震設防地區的多層砌體結構增層，當抗震不滿足要求時，應增設抗震磚墻、圈梁、構造柱或對原墻進行加固。

(5)加層部分新設的樓梯與原有樓梯之間應連成整體，應對原有頂層樓梯梁進行驗算。

(6)采用直接增層法時，應根據具體條件的不同，判斷基礎是否需要加固。

2.2 外套增層

外套框架結構增層是一種與舊房聯系較少的增層方法，這種方法對增加層數限制較小。增層時，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，與舊房關系較少，基礎也是另設的，由樁(柱)基承受外套框架梁柱、墻柱等全部荷載。

(1)當房屋的基礎或墻體的承載潛力不大，或要求加高的層數在3層或3層以上時，因增加的荷載較大，應采用外套框架結構增層法。

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

(3)外套結構在施工階段應驗算跨越原建筑物的大梁對原建筑物的影響。

(4)跨度較大時，外套結構的橫梁宜采用有粘結預應力混凝土梁，或在每兩層梁之間設計成預應力空腹桁架。

(5)外套框架柱與基礎應采用剛性連接，并應采取有效措施限制基礎的轉動。

2.3 室內增層

當原建筑的室內凈高較高時可在室內增層。

(1)當室內增層結構與原建筑的外圍結構完全脫開，形成獨立的結構體系時，新舊結構之間應留縫，縫內可采用柔性材料填塞。

(2)室內增層結構與原結構相連時，應保證新舊結構有可靠的鏈接。

(3)新增結構的基礎，應考慮與原建筑基礎及室內管溝基礎等的相互影響。

2.4 地下增層

(1)原建筑無地下室或地下室空間不足時，可增、擴建地下室。

(2)地下室增層應考慮對原建筑或相鄰建筑的影響，必要時可采取側向支護、地基基礎加固及結構加固等措施，并對原建筑和相鄰建筑進行監測;

(3)必須保證地下新增結構與原結構連接部位的可靠性，同時考慮做好防水處理。

3 地基基礎設計

地基承載力的確定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。一般認為舊建筑的地基承載力在原荷載作用下，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%。當房屋建造時間太長、原始資料不全，難以確定原有房屋的原始承載力時，也可通過原位測試或取樣實驗獲取資料。在實際工程中最好在基底下1m范圍內取土樣實驗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90年代，建筑面積4 500m2，增層從原4層增加到11層。經過反復分析、論證，設計出了一個合理而經濟的方案:新老結合，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，呈現一種騎跨結合的形態。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間，提高了建設效率。

4.2 采光通風問題

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。兩者的結合必須處理好原建筑的采光和通風。為此，設計中在框架柱、梁形成的網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 平面功能及防火設計

1～4層基本上是老建筑的原有平面，對稱布局，新樓只有4個筒體分布在原建筑的4個角上，而這4個筒體內主要布置電梯間、樓梯間、各種設備管井和設備用房等。新樓部分與原建筑的防火分區是分開的，形成高層與裙房之間的關系。4層以上是新樓結構轉換層，轉換層上為標準層。

4.4 立面及造型設計

新建樓層是在原建筑的中部進行跨越并垂直拔高建設，新樓與老樓形成水平和垂直的有機穿梭，巧妙地結合成一個有機整體。本工程充分利用垂直交通形成的豎向筒體結構作為建筑立面設計的主要特征，在體型上夸大尺度感，使結合后的大樓非常雄偉、莊重、大方。在立面的細部處理上，巧妙地利用了預應力鋼筋混凝土大梁中錨具作為建筑立面的裝飾構件，形成富有韻律的點綴。

4.5 空間利用

新樓和老樓結合時兩者是完全脫開的，中間留有一定的施工和安裝操作空間，在設計中充分利用了這一空間。在老樓的屋頂與新樓的轉換層之間作為設備層，使新樓所有管道不與老樓發生任何關系，以免對老樓的建筑功能和結構體系產生不利的影響。

4.6 結構原理

老樓的基礎為條形基礎，且為磚混結構。為使新樓的基礎不對老樓的基礎產生任何影響，采用的具體施工措施是:先在老樓基礎的四周打鋼板維護樁，在打樁下垂直樁和樁下斜撐樁，這樣老樓基礎不會因為新樓的施工而產生破壞或裂縫。

經過對多種結構方案的計算、比較和論證，最終決定采用預應力鋼筋混凝土大跨度梁的設計和施工方案。通過4個垂直筒體及南北兩側的框架柱與預應力大梁形成強有力的支撐體系，在其上部修建內廊式柱網的結構框架體系。

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轉，還是老建筑的結構體系，均處于良好狀態。

5 結論

建筑物的增層改造應選擇正確的增層結構方案，認真做好結構分析、節點設計和構造措施，重視對基礎的補充勘察，正確評價基礎的加固，確定合理的建筑方案和結構方案，以科學、簡便且經濟的手段來確保新舊建筑物結構安全和正常使用。

[1]CECS:2006建筑物移位糾傾增層改造技術規范[S］[2]GB50011－2001建筑抗震設計規范[S］

[3]GB50007－2008地基基礎設計規范[S］

[4]GB50003－2001砌體結構設計規范[S］

[5]GB50292－1999建筑可靠性鑒定標準[S］