老舊砌體結構住宅成套改造設計研究

■ 張鶴嵐 ZHANG Helan

0 引言

隨著我國科學技術水平的發展和城市居民生活水平的提升，人們對居住環境的要求也越來越高。然而，一些老舊住宅由于年久失修，加上房屋建造時的規范標準較低、施工水平有限等原因，其建筑設施條件、使用環境等與現代居住水平相去甚遠，無法滿足人們日益提高的物質和精神需求；廚衛合用且使用面積過小更是容易滋生鄰里矛盾，此種現象在上海老城區尤為明顯。

本文所討論的案例即為此類房屋的典型代表。由于不具備獨立的廚房和衛生間，甚至是多戶合用，給居民的生活造成了極大的不便，居民迫切的希望通過對建筑結構或者空間功能的調整，來實現住宅的基本使用功能，即廚衛獨立使用。

1 工程概況

上海市徐匯區某小區住宅樓建于上世紀70 年代，5 層砌體結構，其標準平面圖見圖1。房屋東西向總長約32 m，南北寬約9 m，層高2.75 m，總高約14.1 m，平面總體呈矩形，立面無縮進，屋面為平屋面。各層結構墻體布置基本相同，墻厚190 mm，采用大型混凝土砌塊砌筑，混合砂漿。房間為120 mm 厚預制混凝土多孔板，走廊及廚房、衛生間為帶肋混凝土板，未設置圈梁和構造柱。基礎均為墻下鋼筋混凝土條形基礎，其中，右側單元下為地下混凝土防空洞。

圖1 原標準層平面圖

2017 年底，對該小區進行了成套改造設計。本次成套改造涉及局部區域外拓、人防地下室處理及屋頂平改坡，由于臨近地鐵（地鐵保護區范圍內），改造形式及內容相對復雜。如何既能滿足建筑使用功能需求，又能使結構安全、合理、施工方便，同時盡量減小對周邊房屋尤其是地鐵的影響，是結構設計人員亟需解決的問題。

2 改造設計方案

本次改造設計方案主要包含以下幾方面：①房屋北側原外墻及走廊等區域拆除，并整體外擴1 m 作為居民廚房、衛生間和走道的主要布置區域；②上部結構沿房屋四周增設圈梁及構造柱，以增強房屋的整體性和抗震性能；③由于人防地下室需保留，但房屋北側外擴將導致人防通氣口被覆蓋，故需將人防通氣口外移；④為了解決屋面的滲漏水問題，對原平屋面進行平改坡改造，并采用鋼結構坡屋面以減小荷載（圖2）。

圖2 改造方案標準層平面圖

3 檢測鑒定

為了了解房屋的建筑結構現狀，確保改造設計方案的可行性，業主委托上海房屋質量監測站對該房屋進行檢測鑒定，結論如下。

（1）本房屋建于上世紀70 年代，為5 層砌體結構房屋。經完損檢測，受檢房屋主體結構基本完好，主要存在走廊封口梁鐵脹露筋、屋面外挑天溝及外挑梁鐵脹露筋、樓屋面漏水、外墻裂縫滲水、墻面受潮起皮生霉、內墻粉刷裂縫、預制板拼縫、排水管銹蝕等損壞現象。其中，走廊封口梁及屋面外挑梁鐵脹露筋現象較為突出。

（2）傾斜測量結果表明，該房屋整體無明顯的傾斜規律，各測點的傾斜率在0.4‰～3.3‰之間。

（3）經現場檢測，該房屋承重墻為大型混凝土砌塊、混合砂漿砌筑，砌塊抗壓強度推定等級為MU10，房屋一～五層砌筑砂漿抗壓強度推定值分別為：3.2 MPa、3.2 MPa、3.7 MPa、3.2 MPa、3.0 MPa。

（4）根據檢測數據及計算分析結果，成套改造后，原房屋地基承載力基本滿足要求，但部分墻體抗震及受壓承載力不足，應結合本次改造對承載力不足的墻體進行必要的補強和加固。

（5）經綜合抗震鑒定分析，原房屋未設置構造柱和圈梁，不能滿足規范要求，建議采取加固措施，并對出現的建筑損壞及結構損傷進行對癥修繕。

4 地質情況

由于改造方案中，對房屋北側整體外擴區域采用樁筏基礎，需首先進行地質勘察。

經勘察，擬建場地38 m 深度范圍內土層均為第四系松散沉積物，主要由灰黃色粉質黏土、灰色淤泥質粉質黏土、灰色黏土等組成（表1）。根據場地土層分布情況，該場地屬于濱海平原相土層。

表1 主要土層的壓縮模量、地基承載力特征值

根據地質勘察報告：①場地地基土屬軟弱土，場地類別為Ⅳ類，抗震設防烈度為7 度；②場區范圍20 m 以內沒有單獨成層的飽和砂質粉土、砂性土分布，故可判別為不液化，即本場地為不液化場地；③本場地建筑物周邊未發現暗浜等不良地質條件。

5 改造設計難點及對策

5.1 基礎加固措施

相對于屋頂平改坡，房屋北側外擴區域荷載增加較多，且新建部分必然會產生新的沉降，而原房屋沉降已基本穩定，如處理不好，會導致新老墻體交接處產生裂縫。為了控制新老房屋的沉降差，外擴部分采用樁筏復合基礎（圖3～6）。

圖3 基礎平面布置圖

圖4 非人防區域基礎連接節點

圖5 人防區域基礎連接節點

圖6 接樁節點

新做筏板厚度為450 mm，筏板標高隨老基礎，且與老基礎通過植筋方式連接。老基礎有高差：無地下室區域基礎埋深較淺，標高約-1.0 m；有地下室區域基礎埋深較深，標高約為-2.5 m。因此，新做筏板基礎也有高差。

由于該房屋臨近地鐵，位于地鐵保護區范圍內，為了減小擠土效應，以盡量減小對地鐵的影響，錨桿靜壓樁采用273 mm×12 mm 鋼管樁。由于老基礎有高差，為了保證樁端位于同一個持力層且單樁豎向承載力盡量接近，無地下室區域樁取12 節（每節樁長2 m），總計24 m；在有地下室區域樁取12 節（11 節2 m+1節1 m），總計23 m。樁端持力層為⑤1-1 層土（灰色黏土層），單樁豎向承載力設計值為270 kN，單樁豎向極限承載力標準值為540 kN。

由于房屋右側人防地下室需保留，布置錨桿靜壓鋼管樁時，應避開人防地下室的基礎范圍。

5.2 上部結構加固措施

檢測報告指出，房屋未設置圈梁和構造柱。為了提高其整體性和抗震性能，在擴建部位、新老房屋交接處及房屋四角均設置構造柱和圈梁，并通過設置銷鍵和植筋的方式，增加連接的可靠性。構造柱范圍應從基礎到屋面圈梁頂，增設的圈梁在同一標高范圍內宜閉合；確無法閉合時，變標高處的上、下圈梁應滿足一定的搭接長度。擴建區域樓屋面板厚均為110 mm，鋼筋雙層雙向拉通（圖7）。新老部分房屋應進行整體計算。

圖7 標準層平面布置圖

5.3 人防地下室處理措施

經與人防單位溝通，原人防地下室仍需保留。為了保證其使用功能，布樁時，應避開地下室范圍（圖3）；同時，房屋北側外擴區域的人防通氣口需外移，相關節點做法見圖8～9。本階段的技術難點主要有以下兩點：首先，地下室外墻在拆除過程中應采取一定的措施，盡量減少對原結構的損傷和破壞；其次，新老結構筏板基礎及地下室外墻交接處應采取有效的防水措施，避免后期滲漏水導致地下室無法使用或鋼筋銹蝕。

圖8 人防通氣口節點做法

圖9 洞口封堵做法

5.4 屋頂平改坡

為了解決屋面滲漏水問題，將原平屋面改為坡屋面。由于房屋平面形狀為較規整的矩形，改為坡屋面形式比較簡單，但仍要注意以下幾點：①屋面臥地梁一定要置于承重磚墻上，無法避免時，應做架空梁，以避免梁直接壓在屋面板上引起開裂或滲漏水等問題；②鋼柱、鋼梁及鋼檁條等構件截面應通過計算確定，避免因跨度過大等原因導致構件變形或損壞，必要時，鋼柱間可設置斜撐；③屋面臥地梁與原房屋結構需通過可靠方式連接，防止出現移位甚至整體掀翻等破壞（圖10、11）。

圖10 屋頂平改坡布置圖

圖11 連接節點

5.5 計算參數

本工程抗震設防烈度為7 度（0.1g）；場地土類別為上海Ⅳ類，場地特征周期為0.9 s，設計地震分組為第二組，抗震設防類別為標準設防類（丙類）；基本風壓為0.55 kN/ m2,地面粗糙度類別為C類。本工程的砌體結構施工質量控制等級為B 級，上部結構安全等級為二級，地基基礎設計等級為乙級，地基基礎安全等級為二級(滬標)。

5.6 其他情況說明

本次成套改造中，新擴建部位的上部主體結構均為砌體結構，新砌承重墻為混凝土普通磚墻體。其北拓新擴建部位自室外地坪到屋面的最大總高度為 14.0 m，新擴建部位的總寬度僅為2.2 m，故北拓新擴建部位的房屋高寬比為：14.0/2.2=6.4，遠超《建筑抗震設計規范》（GB 50011—2010）規定的限值（2.5）。因此，北拓新擴建部位不應獨立建造，而需要和原建筑連成一個整體。新舊建筑結合部位連接通過設置構造柱及圈梁并增加銷鍵及錨筋的形式，增加建筑的整體性能、受力性能及抗震性能。考慮到住宅建筑沉降控制的需要，所有新擴建部分基礎均采用沉降控制復合地基，即采用筏板+樁基的形式。

6 施工建議

由于本工程的特殊性，對施工方提出以下幾點建議。

6.1 先深后淺

有高差處基礎筏板施工時，應先施工較深的基礎，待其達到設計強度且土方回填后，方可施工較淺的筏板基礎；且較深基礎開挖時，應注意確保基坑安全，必要時可采取一定的支護措施。

6.2 樁基施工建議

由于本工程臨近地鐵，為了進一步減少沉樁擠土效應和對鄰近建筑物的影響，可綜合考慮采取下列施工措施。

（1）合理安排沉樁順序，在鄰近保護對象時，原則上宜離保護對象由近向遠沉樁。

（2）控制沉樁速率，每天沉樁樁數不宜過多。沉樁過程中，應加強對周圍建筑物的監測，并根據監測情況及時調整。具體監測范圍、監測項目和方法、監測點設置等詳見《地基基礎設計規范》（DGJ 08—11—2010）第16.7 節的要求。

（3）待基礎底板澆筑完成且強度達到100%后，方可進行壓樁。壓樁時，可采用配重施工。施工中應做好壓樁力記錄，遇異常情況應及時采取措施。

（4）為提高鋼管樁的耐久性和水平承載能力，鋼管樁內用C30 細石混凝土填實；且樁基施工完成后，應采用預加反力封樁法及時封樁。

6.3 拆除施工建議

拆除施工前，應先進行卸荷。

（1）應采用靜力切割工藝拆除，嚴禁采用風鎬、重錘敲擊等破壞性拆除工藝或震動過大的機械設備，以免使原結構出現裂縫。鑿除混凝土構件時，嚴禁破壞原構件周邊結構。當結構需在拆除前進行加固時，必須先完成相關加固工作，且加固構件達設計強度后，方可進行相關部分的拆除工作，以確保結構的穩定及安全[1]。被拆除構件未設置臨時支撐進行拆除時，則必須經過計算復核，保證不影響安全后方可進行。

（2）若圖紙中要求原有鋼筋保留時，在拆除過程中，施工人員應查明其位置，并采取妥善措施進行保護[2]。

（3）拆除時，應采取可靠的吊裝措施。吊裝過程應謹慎，操作應輕緩，嚴禁超負荷吊裝。在進行高處拆除作業時，對較大尺寸的構件或沉重材料，必須采用起重機具及時吊下。拆卸下來的各種材料應及時清理，并分類堆放在指定場所，嚴禁向下拋擲[3]。

（4）拆除過程中，如發現現有結構變形、鋼筋銹蝕或出現裂縫等情況，施工單位應立刻通知設計人員，待其確認后方可繼續施工[3]。

（5）若拆除過程中需改變、調整原設計，或提出深化建議，應提前向設計人員確認。拆除施工前，應做好詳盡的專項施工方案，并經監理等多方確認后方可進行拆除。本拆除工程應派遣全職專業人員在現場進行管理。

7 結語

隨著近年來城市更新工作的不斷實施和推進，老城區尤其是一線城市的老城區改造加固項目越來越多，相關從業人員也逐步積累了一定的改造經驗。但是由于相關規范仍不是很完善，從業人員的設計水平也參差不齊，再加上加固改造項目的特殊性，每個加固項目都有其自身的特點，不能完全套用，且施工過程中的問題層出不窮，因此，對設計人員的要求也越來越高。如何更好地開展加固改造設計工作，仍將是我們從業人員面臨的挑戰。本文以上海市徐匯區某小區住宅樓的成套改造設計為例，對其中比較有特點的結構改造內容進行詳細介紹，以期為后續類似加固項目的設計提供借鑒。