某學(xué)校宿舍樓加固改造方案與設(shè)計(jì)概述

鄧 雪，郭越洋

（天津大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院，天津 300073）

1 概述

該項(xiàng)目位于北方某城市一所歷史悠久的大學(xué)內(nèi)，該學(xué)校對(duì)原校址的一系列建筑，包括教學(xué)樓、實(shí)驗(yàn)樓、生活宿舍、辦公樓、食堂等都進(jìn)行了相應(yīng)的加固改造設(shè)計(jì)及施工。所有改造工程主要分為兩個(gè)部分，一類(lèi)建筑主要為歷史風(fēng)貌建筑或者涉及文物保護(hù)建筑，該類(lèi)建筑主要涉及各專(zhuān)業(yè)辦公樓、多層宿舍樓等，結(jié)構(gòu)類(lèi)型多為磚混結(jié)構(gòu)，該類(lèi)建筑在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)及檢驗(yàn)后根據(jù)勘察報(bào)告進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固，以滿(mǎn)足當(dāng)下結(jié)構(gòu)規(guī)范規(guī)定的各項(xiàng)內(nèi)容，同時(shí)進(jìn)行建筑、給排水、暖通、電氣專(zhuān)業(yè)的改造設(shè)計(jì)及施工以完善其使用功能。另一類(lèi)建筑主要為近年新建建筑，該類(lèi)建筑主要為高層宿舍及辦公樓、科技圖書(shū)館等，結(jié)構(gòu)類(lèi)型多為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，現(xiàn)澆梁板體系，該類(lèi)建筑大多根據(jù)使用功能的調(diào)整進(jìn)行改造，結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)配合其他專(zhuān)業(yè)的改造給出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案及施工圖。

文章主要簡(jiǎn)述一棟高層學(xué)生公寓的改造設(shè)計(jì)，主體結(jié)構(gòu)十二層，采用鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)。改造涉及兩個(gè)主要內(nèi)容，屋頂水箱間改造，以及將中水池改造成消防水池并新增樓梯。

2 屋頂水箱間改造

該公寓為學(xué)生宿舍，根據(jù)給排水專(zhuān)業(yè)相關(guān)要求，因規(guī)范的修改對(duì)該類(lèi)建筑的水箱設(shè)計(jì)有比較大的影響，本次改造主要解決屋頂水箱容量及水箱間的設(shè)計(jì)問(wèn)題，以滿(mǎn)足學(xué)生日常用水要求。

原建筑在間距兩米四的軸網(wǎng)內(nèi)在屋頂設(shè)置了一小容量水箱，本次改造擬于原水箱旁邊兩柱網(wǎng)間設(shè)置一有效容積達(dá)18m3的水箱，并設(shè)計(jì)建造屋蓋形成封閉水箱間。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要工作集中在原水箱基礎(chǔ)的剔除、新水箱基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)、新水箱間屋蓋的設(shè)計(jì)。

2.1 新增水箱間水箱基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

首先，原水箱設(shè)備基礎(chǔ)梁SL高出屋頂結(jié)構(gòu)頂板部分需剔除，否則影響新建水箱間與電梯機(jī)房之間檢修人員的通行。剔除SL時(shí)，剔除混凝土與鋼筋，剔除時(shí)不得傷及原混凝土板。新設(shè)置水箱的設(shè)備基礎(chǔ)梁，是垂直于原結(jié)構(gòu)框架梁設(shè)計(jì)，并高于原框架梁以便放置水箱。

設(shè)計(jì)中，先將原框架梁向上加高0.25m，以便架設(shè)垂直方向新增的水箱基礎(chǔ)梁。加高方法為：梁頂混凝土剔除，不得截?cái)嘣摻睿砻骅徝宄』遥笾步钭鲣摻钐坠恳约安贾庙敳糠植冀罟潭痈卟糠只炷痢Ｈ缓蟠怪庇谠蚣芰海?m間距布置5道設(shè)備基礎(chǔ)次梁，梁頂標(biāo)高高出原結(jié)構(gòu)頂標(biāo)高0.5m，梁尺寸為300mm×400mm。具體做法和布置如圖1所示。所有附圖中構(gòu)件尺寸、距離標(biāo)注單位為mm，標(biāo)高單位為m。

2.2 新增水箱間屋頂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖1 梁加高做法詳圖及新水箱設(shè)備基礎(chǔ)布置圖

原水箱設(shè)備基礎(chǔ)的頂部有部分樓板作為屋蓋，本次改造設(shè)計(jì)中保留原屋頂樓板，并利用原有屋框梁，新增兩道屋框梁，從而將新建水箱間的屋頂劃分為若干合理跨度的矩形以便布置現(xiàn)澆混凝土屋蓋板。新增屋框梁和屋面樓板與原屋頂樓板標(biāo)高相同。結(jié)合新增梁施工方法，故新增混凝土梁計(jì)算簡(jiǎn)化為單跨簡(jiǎn)支梁。新增樓板邊界條件假定根據(jù)實(shí)際情況，與結(jié)構(gòu)梁相交處視為簡(jiǎn)支，以新增梁劃分的連續(xù)板支座處可視為固定支座。

新增混凝土梁與原混凝土梁相交做法為植筋，新增梁頂標(biāo)高低于相交原結(jié)構(gòu)梁。植筋用膠粘劑采用改性環(huán)氧類(lèi)結(jié)構(gòu)膠粘劑，采用A級(jí)膠。新增混凝土梁和原結(jié)構(gòu)柱相交做法也為植筋，兩部分頂標(biāo)高相同，柱頂混凝土剔除，不得截?cái)嘣摻睿砻骅徝宄』遥陆轰摻钆c原柱中的梁頂鋼筋焊接搭接，采用C30混凝土澆筑，摻入適量微膨脹劑。結(jié)合新建梁受力鋼筋直徑，確定植筋長(zhǎng)度即鋼筋深入原結(jié)構(gòu)深度。以上兩種做法如圖2所示。

圖2 新建混凝土梁與原混凝土梁連接做法詳圖

新增混凝土樓板做法分兩類(lèi)，與原標(biāo)高高出板頂?shù)牧合嘟惶幪幚矸绞綖樾陆前邃摻钪苯舆M(jìn)行植筋，植筋到原結(jié)構(gòu)梁中，植筋長(zhǎng)度與板筋直徑相關(guān)。與原結(jié)構(gòu)板和梁等高處處理方式為，原梁頂（板厚度范圍內(nèi)）混凝土剔除，不得截?cái)嘣摻睿砻骅徝宄』遥陆ò邃摻钆c原梁中的板鋼筋焊接搭接，采用C30混凝土澆筑，摻入適量微膨脹劑。以上兩種做法如圖3所示。

圖3 新建混凝土板和原混凝土板連接做法詳圖

3 消防水池相關(guān)改造

根據(jù)最新消防規(guī)范的要求，擬將原中水水池改造為消防水池，將原中水調(diào)節(jié)池部分改為消防水泵房。同時(shí)根據(jù)建筑使用及疏散要求，在消防水泵房?jī)?nèi)增加一部樓梯通往室外。原中水池頂標(biāo)高2.850m，滿(mǎn)布混凝土屋面蓋板，要剔除一部分混凝土板進(jìn)行開(kāi)洞處理，新建樓梯采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土板式樓梯，設(shè)置梯柱與梯梁。施工過(guò)程中需注意，周邊采取降水措施，待主體結(jié)構(gòu)全部完工后方可停止降水。水池及水坑頂板上，嚴(yán)禁停放機(jī)動(dòng)車(chē)輛及堆放重物。

3.1 原水池頂板開(kāi)洞方法

原混凝土板剔除范圍即為新增樓梯平面范圍，該范圍兩側(cè)布有原水池鋼筋混凝土墻，一側(cè)布有原頂板框架梁，另一側(cè)需新增混凝土梁。新增梁為單跨簡(jiǎn)支梁，兩端支撐于新增的混凝土柱。新增混凝土梁300mm×450mm。原混凝土板剔除，原板筋截?cái)啵^入新建混凝土梁。

3.2 新增樓梯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

新增鋼筋混凝土板式樓梯四角增設(shè)新建混凝土柱，同時(shí)根據(jù)梯步和休息平臺(tái)板位置設(shè)置梯柱，尺寸均為300mm×300mm。新增柱根據(jù)位置分為兩類(lèi)，一類(lèi)柱生根植筋于原混凝土墻頂，標(biāo)高為2.850m；一類(lèi)柱生根植筋于原水池底板，標(biāo)高為-1.050m。樓梯起步處理方法為，設(shè)計(jì)成200厚混凝土墻，將原池底毛石剔除，墻垂直分布筋植筋于原底板，再布置水平分布筋，具體做法如圖4所示。

4 結(jié)束語(yǔ)

文章概述了某學(xué)生宿舍公寓在加固改造中的各種計(jì)算簡(jiǎn)化模型與施工處理方法，涉及新增屋頂水箱間和水箱設(shè)備基礎(chǔ)，以及消防水池改造增設(shè)樓梯時(shí)用到的解決辦法。總結(jié)其中方式方法可以列出以下幾條經(jīng)驗(yàn)：（1）可優(yōu)先選用植筋的方法進(jìn)行新建結(jié)構(gòu)構(gòu)件與原結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接，需注意的是，原混凝土剔除時(shí)不得截?cái)嘣摻睿砻骅徝宄』遥魳?biāo)高相同為頂標(biāo)高則需將新建構(gòu)件鋼筋與原構(gòu)件鋼筋焊接搭接并采用相應(yīng)強(qiáng)度混凝土澆筑，并摻入適量微膨脹劑；（2）需格外注意的是新增結(jié)構(gòu)構(gòu)件計(jì)算簡(jiǎn)化需考慮與實(shí)際連接方法相符合的邊界條件來(lái)進(jìn)行，而非以與新建結(jié)構(gòu)相同的方法來(lái)判斷。隨著新建建筑市場(chǎng)的逐步飽和，既有建筑的加固和改造的需求日益提升，將來(lái)針對(duì)更多更難的改造要求，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改造的方式方法會(huì)不斷增多與提高。

圖4 新增樓梯起步與原結(jié)構(gòu)連接方法做法詳圖