淺談既有建筑物加層方法選擇及存在問題

郝 鵬

（太原理工大學(xué)，山西 太原 030024）

1 引言

隨著人口的增長，我國耕地面積即將難以保證對全國的供應(yīng)，在全國的城市中，存在相當(dāng)數(shù)量的20世紀(jì)50年代至20世紀(jì)70年代或以后建成的低層房屋，均已不能滿足現(xiàn)在的使用功能，為了達到經(jīng)濟投入少且社會回報率高的目的，加層改造是一個行之有效的手段。

2 加層建筑優(yōu)點

具體來說，對建筑物加層有以下幾方面優(yōu)點[1，2]：①擴大建筑面積，解決我國用房緊張矛盾；②改善使用功能，滿足生活需求；③承載力潛力可以降低工程造價；④減少新購建筑用地費用，減少住戶搬遷費用；⑤提高抗震性能，延長使用壽命。

3 加層基本條件

在對建筑物加層前必須要研究其價值，也就是說必須確定房屋加層改造的基本條件，即以下條件[3]：①既有房屋具有良好的結(jié)構(gòu)功能，既無明顯變形或裂縫的存在，又可承受加層改造的影響；②既有房屋地基基礎(chǔ)具有一定潛力或具有加固處理可能；③與周邊房屋之間間距能滿足加層后該地區(qū)日照等最小間距；④加層改造項目所在地理位置不影響今后的城市規(guī)劃；⑤通過仔細分析比較，加層總造價低于新建房屋造價，加層才可行。

4 加層方法介紹

4.1 挖潛直接加層法

此種加層方法是一種在原有建筑物承重結(jié)構(gòu)與地基基礎(chǔ)承載力和變形均能滿足加層要求的情況下，通過挖掘原有建筑物的承載力在不改變原有結(jié)構(gòu)體系和平面布置情況下經(jīng)過加固處理或在原有房屋的基礎(chǔ)上直接加層的加層方法。

4.2 改變荷載傳遞加層法

若原有建筑物基礎(chǔ)承載力或承重結(jié)構(gòu)不能滿足加層后承載力的要求，或因改變建筑使用功能而改變建筑平面時需改變結(jié)構(gòu)布置從而改變荷載傳遞途徑。

4.3 外套框架法

外套框架法的優(yōu)點是加層層數(shù)不受限制可以滿足平面布置上的要求，施工過程中不影響舊房正常使用，加固新建互不干擾。其缺點是底層框架柱高度大，底層柱高于原有建筑，梁柱斷面較大，且對在基礎(chǔ)上產(chǎn)生荷載較大，可能造成基礎(chǔ)承載力不足或是新舊基礎(chǔ)沉降出現(xiàn)差異，采用樁基礎(chǔ)可以解決這一問題，但是造價和工期就會大大增加。

5 建筑結(jié)構(gòu)加層方案選擇原則

（1）安全可靠。①建筑物增層的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行國家現(xiàn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范和規(guī)程；②應(yīng)盡量減少由于增層給既有建筑無承重結(jié)構(gòu)造成的附加應(yīng)力和變形；③地震區(qū)對既有建筑物加層應(yīng)遵循“先抗震加固，后增層改造”的原則。

（2）經(jīng)濟合理。①充分發(fā)揮原有建筑物的承載潛力；②優(yōu)先采用輕質(zhì)高強材料，以減少加層部分的質(zhì)量；③新增和改造相結(jié)合，完善原房屋的功能、設(shè)施，提高其使用標(biāo)準(zhǔn)；④進行多方案的經(jīng)濟技術(shù)比較，選擇經(jīng)濟合理的方案；⑤做好廢棄物的回收利用，減少廢棄物的處理量。

（3）有利抗震。①房屋的增層設(shè)計必須遵守《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011—2001）的要求；②房屋的增層設(shè)計應(yīng)具有必要的強度、合理的地震作用傳遞路線、良好的適應(yīng)變形能力和吸能、耗能能力；③加層后建筑應(yīng)具有良好的整體性，即具有合理的強度和剛度，若建筑豎向剛度突變較大，上剛下柔，產(chǎn)生柔性底層，就會導(dǎo)致應(yīng)力集中過大或發(fā)生塑性變形；④宜設(shè)置多道地震防線，避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞而導(dǎo)致整個建筑物倒塌或破壞。

（4）方便施工。①施工方法應(yīng)力求簡單，工期短；②盡量滿足或保證原建筑物得到使用；③使用中便于養(yǎng)護。

（5）美觀實用。①盡量滿足限制條件，結(jié)合本地特點，因地制宜；②重視增層改造房屋的建筑設(shè)計，改善實用功能，改進立面造型。選用新裝飾材料、新涂料、適度裝修，重視室內(nèi)外環(huán)境的處理，使之協(xié)調(diào)舒適。

6 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r

6.1 國外建筑結(jié)構(gòu)加層發(fā)展?fàn)顩r

在日本、丹麥等這樣國土面積較小的國家已經(jīng)制定了比較完善的維修改造方面的政策和法規(guī)。就連美國這樣人均土地占有量很大的國家也將對舊建筑物的改造提高到和新建建筑同等重要的地位。英國從20世紀(jì)70年代開始改變了大規(guī)模拆舊建新的住宅建設(shè)模式，轉(zhuǎn)為對舊住宅的保護性維修改造和內(nèi)部設(shè)施現(xiàn)代化。瑞典于20世紀(jì)80年代將既有建筑物的改造列為首要任務(wù)。其他如意大利、匈牙利、波蘭、捷克、斯洛伐克、丹麥、德國等國家自20世紀(jì)70年代以來都提出住宅建設(shè)的重點是對既有房屋的現(xiàn)代化改造。

6.2 國內(nèi)建筑加層發(fā)展?fàn)顩r

我國逐漸加強了對既有建筑的加層改造，近幾年來我國加層數(shù)量增大，加層針對的范圍更大、范圍更廣，一些新的加層工藝、新材料投入使用，輕鋼結(jié)構(gòu)在加層技術(shù)中得到了很大的應(yīng)用，深入開展了對房屋加層技術(shù)經(jīng)濟效果的研究工作。

7 當(dāng)前加層研究所存在的問題

我國當(dāng)前在建筑物加層研究中存在以下問題亟待解決：

（1）國家無針對加層改造的專門規(guī)范。

（2）國家規(guī)范對下部混凝土上部鋼結(jié)構(gòu)的加層結(jié)構(gòu)體系的阻尼比未給出明確定義，只給出了混凝土和鋼結(jié)構(gòu)各自的阻尼比。

（3）國內(nèi)關(guān)于建筑加層改造方向有價值研究資料很少，尤其是第一手的試驗資料。

（4）國內(nèi)對于加層方式的理論研究過少，缺乏實驗數(shù)據(jù)。

（5）對于整體外套框架加層結(jié)構(gòu)體系缺乏試驗數(shù)據(jù)和震害資料，未給出可靠的共識的加層計算的模型，對于抗震設(shè)計缺乏完整系統(tǒng)的方法。

（6）分離式外套結(jié)構(gòu)加層體系選型和優(yōu)化有待進一步研究。

（7）對減震耗能裝置應(yīng)用于整體式外套結(jié)構(gòu)加層的情況，現(xiàn)有的研究還限于彈性振動控制階段，對于大震下的結(jié)構(gòu)進入彈塑性階段結(jié)構(gòu)動力特性改變后的減震耗能效果需進一步深入研究。

（8）無專門針對加層改造的軟件，故當(dāng)前針對加層改造的設(shè)計分析不能輕信軟件的一些超限信息，要手電配合完成驗算。

（9）需要加強對既有建筑剩余壽命和可靠度估算的研究，開展對既有建筑的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和抗震鑒定進行討論，給工程實際提供可靠的指導(dǎo)。

（10）結(jié)構(gòu)可靠度理論不很完善，有很多工作要做。（11）國內(nèi)對一些輕質(zhì)材料的研究與應(yīng)用有待進一步發(fā)展。（12）既有房屋加固改造技術(shù)鑒定評估技術(shù)、修復(fù)技術(shù)等一系列問題有待解決。

[1]郭有良.談舊有住宅樓房的加層改造，內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟，2004，（14）：104-105.

[2]張偉辰，王瑤房.屋加層改造設(shè)計的探討，科技促進發(fā)展，2009（3）：133.

[3]郭有良.談舊有住宅樓房的加層改造，內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟，2004，（14）：104-105.