浅谈对原有建筑物的加层改造设计

摘要：我国目前许多城市中还有一些过去兴建的3或4层甚至更低层的建筑物，这些建筑物受到当时经济条件的限制，一般也没考虑将来会进行加层改造，所以墙体和地基基础都没有按加层要求来设计。但是，随着城市建设的发展，对原有建筑物的加层改造已成必要，而且加层改造比新建要考虑更多的问题，特别是地基基础的加固处理更是关键。

关键词：加层改造、结构设计、抗震设计

随着我国经济的发展，许多在当时经济和建筑技术条件下建造的建筑物，在建筑物的功能和结构形式、装饰等等方面已不能满足当前的需要了，为了节约资源，减轻国家财政负担，达到经济、实用、快捷建造房屋的目标需要对原有房屋的进行加层改造。

一、加层改造的对象和好处

加层改造的主要目的是节约投资和在短时间内收效，因此加层改造的对象应符合以下条件：1、经过综合的经济分析对原有建筑物进行加层改造比新建造一个建筑物的造价要低;2、原有的房屋结构状况良好，是砖混结构或者是混合结构，在地基不均匀下沉或地震时不会引起裂缝;3、加层改造后，与原来的建筑物相比在房高、进深等方面能有改观，能更好地满足房屋对日照的需求;4、加层建筑物的加层设计在平面布局上要满足新标准，力求做到每套都有卧室、厕所、厨房和阳台等基本设施，施工时应以不搬迁或者少搬迁为原则。

经过加层改后，使原有建筑物更加实用，不需要再征用土地又能使建筑物的建筑面积增加，节省了征地费用和配套费;同时，也使该建筑物与周围建筑物保持了现状，在保持了占地面积不变的情况下，增加了这一区域的建筑密度;在改造的过程中通过合理调整使原来的建筑物在平面和立面格局方面更加合理，达到美化环境的要求;对于缓解建房速度与房屋需求量日益增长的矛盾也有十分重要的作用。

二、加层改造中的结构设计

1、直接加层设计

(1)一般的砖混结构

在满足了地基和墙体的抗震设防要求后，对新加层墙体的加砌可采用普通的粘土、砖块和轻质高弹材料。当发现个别的墙段或者地基基础不足时，要先对其进行加固处理。加层的承重体系可以在原来的承重墙体系上加层，也可以与原承重体系相反的位置上加层，但是必须在适当的距离内布置上下连贯的刚性横墙。

(2)多层都采用框架结构

如果加层部分也采用框架结构时，应将原建筑物框架柱顶凿开，把原有的钢筋接长，并且使新框架柱与原来的框架柱上下对齐，再浇筑加层部分的混凝土。在新旧结构墙的交界处，浇筑较高的转换梁，用以确保新旧墙体结构在加层后有可靠的传递力，从而增强抵抗力。在对原有建筑物框架强度验算时，除考虑到新加层的垂直负荷外，还应考虑原建筑物加高后，由于水平负荷的增加而使侧向移动加大的风险，必要时设置剪力墙来控制侧移，从而提高整个框架的承载能力。

(3 )多层内部采用框架结构

新加层的内部结构与原来建筑物结构相同，内部框也采用钢筋混凝土，主梁、砖柱设置到顶的结构。按照抗震的要求，在房屋的四个大角处应设置抗震柱，并且在每层都应设置钢筋混凝土圈梁。

(4)下面是砖混、上面是框架

在原建筑物上的新加层可采用由轻质墙组成的框架结构，这样的结构类型主要是为了减少新加层对原有建筑物的冲击负荷。采用这种结构时，上部新加层的框架柱应该有可靠的支撑，一般情况下要结合原有建筑物进行加固，再对原建筑设置构造柱，使其与新加层中的框架结构形成一个整体，使新加层框架柱梁入地，从而避免因新加层的框架柱梁未能落地只是与原有建筑物的圈梁相连接而造成的不稳固后果。

(5)下面是刚性结构、上面是弹性和刚性结构

这类结构设计主要使用于增设一个较大空间，像增设一个较大的会议室等。但是由于此类建筑物的抗震能力差，不适合在地震区修建。即使在非地震区修建时，也应该考虑新加层有足够的横向承载力，在加层时，应从外墙底部起在室外增设扶墙砖柱，用来增强新加层部分墙体横向抵抗力，扶墙砖柱的横断面要满足新加层部分窗间墙的强度和稳定性要求。

2、外套结构加层设计

外套结构是在原有建筑物上增加层数较多、并且增加的荷载也较大，而且原有建筑物的宽度不大于15米、高度也在15米以下且不适于采用直接增层方案时可采用外套结构加层方案。①外套结构能解决直接加层所不能解决的问题：例如，加层以后的层数、高度不受《建筑抗震设计规范》(GB11-89)对砌体房屋层数和总高度的限制，而放宽到多层或高层钢筋混凝土房屋的适用层数和高度。②同时不受平面设计和结构类型的限制，还可以按照新的使用性能要求去重新衡量;也可以改善建筑物的新旧立面不协调的部分，消除外型上的不统一和外表简单的加固痕迹。外套框架大体上可分为两类：外套框架与原有建筑物完全分开，外套框架底层柱很高，中间无水平支点，称为长腿柱外套框架;外套框架与原有建筑物联系在一起，在外套框架各层柱中间有水平支点，称为短腿外套框架。③

3、地基基础设计

在对需要加层建筑物进行调研的基本上，对原有建筑物的地基基础按照地基变形要求、斜坡滑动基础和上部结构进行综合评价，对能否加层作出结论性报告。在加层中，要充分考虑到地基基础的承载力和做好地基的加固工作。

在实际施工中如果发现原有建筑物的地基承载力不够好的情况下一般可以采取以下几种方法来加固地基。

(1)灰砂桩挤密法

这种方法就是在原有建筑物基础两侧加设灰砂桩，利用灰砂桩挤密地基土，从而对地基起到紧箍的作用，提高地基的承载力，达到不加宽地基基础就能满足设计要求的目的。灰砂桩的直径、间距和桩深则可以根据地基处理需要而定，一般是通过计算来确定的。这种方法适用于对较软地基的处理。

(2)灌注桩法

在加层加固工程中，如果原有建筑物的基础是钢筋混凝土，可以采用此方法。这时可以根据地基和承载负荷来决定桩型，可以竖向设桩，也可以斜向设桩，桩的长度由计算来确定。由于设立了桩，所以弥补了原有建筑物地基承载力不足的问题;如果原有地基是砖基础，这就需要对地基本身进行加固，再把其与桩连接起来，此时关键是砖基础的整体加固。

(3) 抬墙梁法

这种方法是用钢筋混凝土穿过原建筑的地基梁来现浇灌柱梁，主要用来作为支撑砖砌、毛石或者混凝土的新地基。地基下面垫层的材料应与原有建筑物地基采用同一种材料，并且还要做到在同一标高上。如果建筑物没有地梁，为了使局部的承载力不至于过大，可以在抬墙梁与砖墙接触的部分做一排非承重墙，从而改变下建筑物的承重体系，以便能充分利用上部结构地基基础的承载力。加层部分应适当采用轻质砌体材料，这样就可以不处理或少处理地基从而达到加层的目的。

除上述几种方法外，有时还可以采用压桩法、爆扩短桩法、高压喷射注浆法、深层搅拌法等等。

4、抗震设计

加层建筑物是新旧体系的结合，这既不同于新建建筑物也不同于旧有的建筑物，此时的建筑物有新建建筑物的特点又有旧有建筑物的特点，因此在进行加层建筑物的抗震设计时不能简单地套用抗震设计规范。在实际施工中由于采用的标准不同，有的应用不合理，造成了同一栋楼加层建筑物新旧两部分的抗震能力上存在悬殊，有的抗震能力过低，使得刚加层的建筑物又需要进行抗震加固;有的抗震能力过高，又造成了浪费，但是目前对加层建筑物的抗震设计还没一个统一的标准可以遵循，各个地方采用标准也不相同，在具体的施工中要根据该地区的地质条件和抗震设计要求来合理的进行抗震设计，因此，加层建筑物的抗震设计应该采用什么样的标准也是一个值得探讨的问题。

三、结束语

建筑物的加层改造涉及面较广，与原来建筑物建筑的时间长短有关，同时变化多、情况也复杂，因此要做到适时、经济、快捷地进行加层改造难度是很大的，而且目前也没有专门的加层设计法规和法令性规定，这就需要在我们在进行加层设计前要进行现场调查，大量的收集相关资料，并认真分析资料，从而确定合理的建设方案。

参考文献：

[1]孙泽世.框架结构柱基础加深处理方法[J],建筑构学报，2007，3(7)：23.

[2]刘斌.建筑抗震设计规范[M], 北京交通大学出版社，2004,3.

[3]金虹.房屋建筑学[M],科学教育出版社，2010，1.