建筑施工论文--浅谈建筑物加层改造的方法

邱延彬1   张闯2
【内容提要】：本文建筑施工论文介绍了建筑物加层改造的几种方法，比较了各方法的优缺点,着重分析了建筑物加层改造的两类技术问题：原建筑基础的处理与上部结构。
【关键词】：建筑物加层改造方案分析
1   论文前言
鉴于我国国情和人民生活的需求，近年来，我国进行了大量的旧房加层改造工程。房屋加层不仅不占地，投资少，见效快，而且不影响原建筑的使用，这一点尤其受到建设单位的欢迎。但建筑物的加层改造，是一项技术性很强的工作。
任何一个加层改造工程，在对加层的建筑物进行全面、深入、细致的检查和复算，评估出结构的安全性能后，必须考虑加层改造技术上的可行性和可靠性，针对原建筑的特点，选择合理可靠的加层方案和加层层数。在众多的技术问题中，总体上可分为两类:
(1) 改造建筑地基基础的再认识及与其上部加层结构相对应的地基基础处理方法。
(2) 原建筑物上部结构的复算、挖潜、加固及加层部分的结构处理。
2   地基基础
2.1 地基承载力的评估
在房屋加层改造工程中，必然要遇到地基基础问题。对于直接在原建筑物上加高层次的工程，如何确定地基承载力就成为一个关键。从直观的分析中可以看到，地基土在附加应力的长期作用下，使地基土中空隙水排出，地基土得到压密，从而提高了地基的容许承载力。并且新的地基规范，相应提高了地基承载能力。这两部分潜力可在加层工程中得到充分的利用。对于桩基础建筑物，由于长期荷载的作用，桩基与承台共同下沉，承台底面下的土被压密，桩的下沉，桩周土固结，桩周摩阻也应有所提高，这三个因素，均提高了原有地基的承载能力。地基承载力的提高，在实际工程中常需要采用以下评估方法:
（1）土性指标规范查表法——根据现场钻探得到的土性指标来得出增长后的地基承载力。
（2）公式计算法——对在既有的房屋荷载作用下，地基承载力的增长，国内外都给出了一些公式，以便于通过计算求得增长后的地基承载力。
（3）规范比较法——新的地基规范比老的规范要高。
（4）地区经验法——根据当地的实际经验而提出的一些地基承载力增长的参数。
2.2 地基承载力不够的解决方法
当加层房层的地基承载力不够满足加层的要求时，可以采用加固地基和扩大基底面积等方法解决。目前，在加层工程中运用较多的是托换技术，有坑式托换和桩式托换。
(1) 坑式托换是直接在被托换建筑物的基础下分段，分批的挖坑，浇筑混凝土以取代原有较小的基础。
(2) 桩式托换是利用原钢筋混凝土条形基础作承台，将条形基础改为桩基础。桩式托换内容十分广泛，可采用各种不同的桩型，如锚杆静压桩，该桩型利用原建筑的自重作为压桩荷载，因而较通常的静压桩节省了庞大的反力架或打锚桩，其本身的机构轻巧，设备简单，操作方便，移动灵活，施工时无震动，无污染，无噪音，可在场地和空间狭窄条件下以及可在不停止使用的情况下进行施工。采用锚杆静压桩可以通过千斤顶，准确控制桩的承载能力，从而避免建筑物的不均匀沉降。
托换技术是一种技术要求高,责任性强的特殊施工方法，建筑物的托换需要一定的经验，设计和施工都应要有具有丰富实践经验的技术人员参加。对托换方案的选择应充分考虑施工的可能性和可靠性，使工程既安全有经济。
3   上部结构
3.1 利用原建筑的结构潜力直接加层
当原建筑为小开间的砖混结构，而改建时亦无大开间要求的工程，增高层数不超过三层时，尽可以在原来的墙体上直接砌筑砌体材料，然后架楼面板和屋面板。若原来结构体系不能承受加层后的总荷载，还可以将原来的横墙承重变为纵墙承重，使纵横墙均匀受力，最大限度的发挥原结构的承载能力。在加层工程中应当优先采用一些轻质材料——如空心砖，加气块，轻型屋面防水材料，轻型屋面隔热保温材料等等，以减轻加层部分的重量。此方案的优点是工期短，造价低，但需要对旧楼下部层内外墙体进行加固，施工期间会影响旧楼的正常使用。
3.2 架空梁法
若原建筑为纵横墙混合承重的房屋，如办公楼，教学楼，科研楼，病房楼等，加层时主要问题是支撑进深梁的内外纵墙砖垛承重强度不够，同时还发现与承重横墙相连的内外纵墙砖垛是非承重墙垛，还有较大的承载潜力可利用。这时加层设计，设置“架空梁”，将其支承在非承重墙垛上，让此梁承担加层荷载。在承重墙垛处架空，不让其承担加层荷载。经计算，若用此法加高一层，一般可不对旧楼墙体及基础进行加固，加层时旧楼可正常使用，而且造价低，施工简便。
3.3 外套框架结构法
当建设单位希望将层数提高较多，要充分满足使用要求时，采用外套框架结构，与原有房屋完全脱离。如果跨度很大，还可设计高度为一个层高的钢筋混凝土空腹桁架，承受较大载荷，而且空腹部分作为楼层，可以降低楼层层高，减少工程造价，且两桁架之间为一大空间层，便于建筑空间组合。若是采用无粘结后张法，预应力钢绞索在空腹桁架的下弦施加一个预应力，可以进一步改善空腹桁架的受力性能，将层数加得更多，跨度更大，提高经济效益。
从技术上权衡，一般条件下，外套框架结构更适合于在三层及三层以下房屋上增设四层，以及在多层住宅上增层。此法的优点是：加层施工时，旧房可正常使用，加层后无加固痕迹，可使立面全新。问题是：造价高，工期长，在地震区“高鸡腿”不利抗震，外套框架结构每边也需比旧房宽出2M左右，受地方限制。
3.4 增层加高部分采用轻质墙
此方案的优点是：墙体轻，旧楼墙体可不进行加固，加层施工期间可继续使用。问题是上部需用框架，若下部为砖混结构，不利抗震。
3.5 增层加高部分采用轻钢结构
在旧有建筑物上采用轻钢结构作受力骨架，轻质高效保温材料作围护结构。此方案的好处是，顶层可用大跨度钢屋架，便于在顶层增设大会议室等空旷房间，对旧房内墙可不进行加固，只加固外墙，施工时可不影响旧房使用，施工工期短。但缺点是这类增层建筑，使得建筑物的质量沿高度有了突变，刚度沿高度也产生了变化，因而不利抗震。
3.6 在大跨度框架结构上进行加层
这类工程的关键是在于框架梁的加固，以便使梁能够承受比屋面荷载大的楼面荷载。对于梁的加固方法，较理想的办法是采用高强度的建筑结构胶，在混凝土梁的底面及侧面粘贴钢板，从而达到加固的目的。
4 论文结束语
随着建筑技术的进步，使得房屋的加层改造有了广泛的可能性。但是，加层不宜在低矮破旧，无保留价值的建筑上进行；同时在加层工程中，还应注意加层后建筑的立面和造型，避免出现丑陋、与周围环境格格不入的现象。
加层工程由于建筑对象各不相同，建筑单位的要求也不一样，在设计中需采用非常灵活的结构思路，不断的创造出新型的结构体系和施工方法，以促进加层技术的发展，并把加层工程做得既安全又实用。
                              参考文献
[1]董吉士著.房屋维护加固手册.中国建筑工业出版社
[2]孙更生著.软土地基与地下工程.中国建筑工业出版社