摘要:本文在符合我國國情的基礎(chǔ)上，提出了磚混結(jié)構(gòu)房屋加層加固的目的、意義以及設(shè)計(jì)方法。通過探討如何在我國現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)條件下進(jìn)行磚混結(jié)構(gòu)房屋的加層加固設(shè)計(jì)，既適應(yīng)我國國情，又能為國內(nèi)在磚混結(jié)構(gòu)的加層加固設(shè)計(jì)上提供一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)和參考。
　　關(guān)鍵詞:磚混結(jié)構(gòu)；加層；加固
　　引言
　　 磚混結(jié)構(gòu)是指建筑物中豎向承重結(jié)構(gòu)的墻、柱等采用磚或者砌塊砌筑，橫向承重的梁、樓板、屋面板等采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。也就是說磚混結(jié)構(gòu)是以小部分鋼筋混凝土及大部分磚墻承重的結(jié)構(gòu)。磚混結(jié)構(gòu)是混合結(jié)構(gòu)的一種，是采用磚墻來承重，鋼筋混凝土梁柱板等構(gòu)件構(gòu)成的混合結(jié)構(gòu)體系。在我國的民用建筑中，磚混結(jié)構(gòu)房屋是應(yīng)用最多，最為常見的一種結(jié)構(gòu)體系。到目前為止，雖然高層建筑的大量興起以及鋼結(jié)構(gòu)的大幅應(yīng)用，但就全國范圍內(nèi)來看，不論是北京上海等特大城市還是一般的中小城市，磚混結(jié)構(gòu)房屋仍是我國城鎮(zhèn)中民用建筑的主要結(jié)構(gòu)體系。
　　 先于我國的基本國情，在目前的城市化運(yùn)動(dòng)改造過程中，我們不可能把目前所擁有的全部低層磚混結(jié)構(gòu)房屋推倒重建，而是應(yīng)該盡可能的選擇改造利用的方式。事實(shí)上,近年來我國大中城市中對(duì)低層磚混結(jié)構(gòu)房屋進(jìn)行加層設(shè)計(jì)的實(shí)例已經(jīng)很多,采用了多種加層方法,獲得了顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益,受到使用部門和住戶的歡迎,也積累了豐富的加層設(shè)計(jì)與施工經(jīng)驗(yàn)。這些都說明磚混結(jié)構(gòu)房屋的加層設(shè)計(jì)和改善功能是改造我國舊城鎮(zhèn)民用建筑的重要途徑之一,這不僅符合我國當(dāng)前的國情,也具有走中國自己改造舊城鎮(zhèn)道路的特色。本文即是基于這個(gè)目的，探討如何在我國現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)條件下進(jìn)行磚混結(jié)構(gòu)房屋的加層加固設(shè)計(jì)，既適應(yīng)我國國情，又能為國內(nèi)在磚混結(jié)構(gòu)的加層加固設(shè)計(jì)上提供一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)和參考。
　　1加層加固的工作程序
　　 房屋建筑結(jié)構(gòu)加層的工作大體可以按下列程序進(jìn)行:加層可靠性鑒定→加層方案選擇→加層加固設(shè)計(jì)→施工組織設(shè)計(jì)→施工及沉降觀測(cè)→驗(yàn)收→沉降觀測(cè)。通過遵循規(guī)定的程序進(jìn)行工作,能夠保證加層、加固、設(shè)計(jì)和施工的質(zhì)量,以達(dá)到房屋加層的預(yù)期效果。
　　2房屋加層加固設(shè)計(jì)的方法
　　 在進(jìn)行磚混結(jié)構(gòu)房屋的加層之前,首先需要對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)、鑒定。通過鑒定后,適宜加層的應(yīng)進(jìn)行多方案比較,選擇最佳方案進(jìn)行加層加固設(shè)計(jì)。磚混結(jié)構(gòu)房屋加層的方法比較多,目前常用的三種主要方法分別是:直接加層法、改變荷載傳遞加層法、外套結(jié)構(gòu)加層法。
　　 1)直接加層法。
　　 直接加層法是指在原有房屋上不改變結(jié)構(gòu)承重體系和平面布置,直接加層的方法。這種方法適用于原承重結(jié)構(gòu)與地基基礎(chǔ)的承載力和變形能滿足加層的要求,或者經(jīng)過加固處理后即可直接加層的房屋。從國內(nèi)大量的加層經(jīng)驗(yàn)總結(jié)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益來看,這種方法加高的層數(shù)不宜超過3層;加1層技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果不太明顯,所以以加2層~3層為好。
　　 房屋加層應(yīng)建立在結(jié)構(gòu)可靠的基礎(chǔ)上。直接加層的原有房屋由于加層后荷載加大,其地基基礎(chǔ)、磚墻砌體、混凝土構(gòu)件等應(yīng)力應(yīng)變都發(fā)生了新的變化,只有經(jīng)過承載力和正常使用狀態(tài)的驗(yàn)算,才能保證加層后的房屋安全、適用、耐久,防止房屋倒塌、傾斜等工程事故,達(dá)到加層的目的。
　　 2)改變荷載傳遞加層法。
　　 改變荷載傳遞加層法是指原房屋的基礎(chǔ)及承重結(jié)構(gòu)體系不能滿足加層后承載力的要求,或者由于房屋使用功能要求需要改變建筑平面布置,相應(yīng)需改變?cè)�房屋的結(jié)構(gòu)布置及其荷載傳遞途徑的加層方法。這種方法適用于原房屋墻體結(jié)構(gòu)有承載潛力,增設(shè)部分墻體、柱子,或經(jīng)局部加固處理即可滿足加層要求的房屋,這種方法加高的層數(shù)與直接加層法相同,不宜超過3層。
　　 采用本方法加層時(shí),要求對(duì)地基基礎(chǔ)和上部承重結(jié)構(gòu)進(jìn)行承載力和正常使用極限狀態(tài)的驗(yàn)算,原有房屋的磚砌體和混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)根據(jù)實(shí)測(cè)確定,這是因?yàn)樵�房屋的磚砌體和混凝土強(qiáng)度經(jīng)長(zhǎng)期使用后發(fā)生了變化,應(yīng)經(jīng)實(shí)測(cè)確定其強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,可以使驗(yàn)算結(jié)果具有充分的依據(jù)。
　　 3)外套結(jié)構(gòu)加層法。
　　 外套結(jié)構(gòu)加層法是指在原房屋外增設(shè)外套結(jié)構(gòu)(通常為框架?剪力墻或者框架等),使加層的荷載通過外套結(jié)構(gòu)傳給基礎(chǔ)的加層方法。這種方法適用于需改變?cè)�房屋平面布�?原承重結(jié)構(gòu)及地基基礎(chǔ)難以承受過大的加層荷載,用戶搬遷困難,加層施工時(shí)房屋不能停止使用,并且設(shè)防烈度不超過8度,場(chǎng)地類別為Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ類的房屋加層。外套結(jié)構(gòu)底層柱不宜過高,以保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和抗震性能。
　　 我國已建成的采用外套結(jié)構(gòu)加層的工程,基本上可以分為兩大類: a.外套結(jié)構(gòu)與舊房完全脫開,稱為“分離式外套結(jié)構(gòu)”; b.外套結(jié)構(gòu)與舊房連成整體,稱為“整體式外套結(jié)構(gòu)”。由于目前我國對(duì)外套結(jié)構(gòu)加層尚未進(jìn)行系統(tǒng)的試驗(yàn)研究,整體式外套加層與舊房連在一起受力不明確,沒有清晰的計(jì)算簡(jiǎn)圖、計(jì)算方法和構(gòu)造措施,所以規(guī)范不推薦使用,僅規(guī)定可以使用分離式外套結(jié)構(gòu)�？紤]到目前我國采用這種方法的經(jīng)驗(yàn)還不夠豐富,所以該加層法加層的層數(shù)受限制較嚴(yán),應(yīng)符合CECS 78∶96磚混結(jié)構(gòu)房屋加層技術(shù)規(guī)范中的要求。
　　3房屋加層加固設(shè)計(jì)的內(nèi)容
　　 1)地基基礎(chǔ)的加固。
　　 已建房屋加層,上部荷載增加使下部地基基礎(chǔ)承受的荷載加大,因此首先要驗(yàn)算地基承載力和原設(shè)計(jì)基礎(chǔ)寬度及強(qiáng)度。地基承載力是加層設(shè)計(jì)中至關(guān)重要的問題,其大小決定增加層數(shù)和上部結(jié)構(gòu)方案的選擇,所以應(yīng)首先弄清已建房屋現(xiàn)在的地基承載力。實(shí)踐證明建成多年的原有舊房由于上部荷載的長(zhǎng)期作用而使地基被壓實(shí),地基固結(jié),含水量和孔隙比大幅度減小,基礎(chǔ)沉降基本完成,地基趨于穩(wěn)定,所以地基承載力有一定提高。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),一般情況下其地基承載力可比原始承載力提高10% ~50%。在設(shè)計(jì)中一般取20% ~30%。加層前原房屋確定地基容許承載力后,應(yīng)對(duì)加層后原有房屋的地基承載力按規(guī)范中有關(guān)公式進(jìn)行驗(yàn)算。
　　 原房屋直接加層后通過驗(yàn)算如果地基承載力不滿足要求,就需要對(duì)地基基礎(chǔ)進(jìn)行加固。地基加固的主要方法有擠密法和灌漿法�；�礎(chǔ)加固的方法一般可采用加大基礎(chǔ)底面積加固法,通常是在條形基礎(chǔ)外包鋼筋混凝土上進(jìn)行加固。
　　 2)墻體的加固。
　　 原有房屋墻體材料隨著使用年限的增加而使強(qiáng)度和耐久性均有所降低,所以在舊房增層改造時(shí)需驗(yàn)算墻體承載力。在確定墻體結(jié)構(gòu)承載力時(shí),應(yīng)根據(jù)實(shí)測(cè)材料強(qiáng)度等級(jí)按相應(yīng)規(guī)范中的要求進(jìn)行驗(yàn)算,這樣做是符合實(shí)際情況的,而且也穩(wěn)妥可靠。如經(jīng)驗(yàn)算墻體承載力不足,應(yīng)采用以下方法進(jìn)行加固,如混凝土扶壁柱法、鋼筋網(wǎng)水泥砂漿法加固磚墻、增大截面法加固磚柱、外包角鋼加固磚柱。
　　 3)混凝土構(gòu)件的加固。
　　 混凝土構(gòu)件是否需要加固,應(yīng)先進(jìn)行結(jié)構(gòu)可靠性鑒定確認(rèn)。如需加固,可對(duì)混凝土構(gòu)件進(jìn)行加固,加固的基本方法主要有:增大截面加固法、粘貼鋼板加固法、外加預(yù)應(yīng)力加固法和外貼碳纖維布加固法等。
　　 結(jié)束語
　　 建筑物在規(guī)定的時(shí)間內(nèi),在規(guī)定的條件下,應(yīng)能滿足安全性、適用性和耐久性的要求。對(duì)已建房屋的加層及加固設(shè)計(jì),與新建的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有很大不同。不僅需要執(zhí)行一般設(shè)計(jì)的現(xiàn)行國家規(guī)范和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),而且還應(yīng)當(dāng)執(zhí)行有關(guān)加層加固設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。因此,從事建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的人員接受加層加固設(shè)計(jì)任務(wù),應(yīng)是一項(xiàng)熟悉和掌握的工作內(nèi)容。
　　 通過對(duì)磚混結(jié)構(gòu)房屋進(jìn)行加層改造可以獲得顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,受到了使用部門和住戶的歡迎。通過已經(jīng)積累的豐富的加層設(shè)計(jì)與施工經(jīng)驗(yàn),我相信一定能使磚混結(jié)構(gòu)房屋的加層設(shè)計(jì)與施工做到安全適用、經(jīng)濟(jì)合理、有利抗震和確保質(zhì)量,使磚混結(jié)構(gòu)房屋的加層技術(shù)躍上一個(gè)新臺(tái)階。
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