工程结构鉴定与加固改造4-建筑物的加层改造

(4)增层部分与新建部分关系的处理
设计时，为防止不均匀沉降引起上部结构开裂，增层 部分与扩建部分基础相互独立，新旧基础之间采用沉降缝 隔开。对于增层部分上部结构的处理，采用横墙承重，为 减小作用在原基础上的荷载，增层部分墙体采用轻质材料。
(5)使用效果
该增层改造工程于1996年12月竣工，经过多次观测，
增层荷载通过在原建筑物外新增设的(墙、柱等)外套结 构传至新设置的基础和地基上。当既有房屋的基础或墙体的 承载力不大，或要求增加的层数在3层或3层以上时，采用 外套框架结构增层法。
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6.3 既有房屋增层设计
6.3.1 直接增层法的设计
1.地基方面
直接增层，不仅要验算在增层荷载作用下地基的 容许承载力大小，同时还要考虑地基的沉降变形。
6.2.2 增层结构形式选择的基本原则
1)安全可靠。严格执行建筑结构设计规范；尽量减少由 于增层改造给承重结构造成的附加应力和变形；地震 区应遵循“先抗震加固，后增层改造”的原则。 2)经济合理。充分发挥原有建筑物的承载潜力；优先选 用轻质高强材料，以减少加层部分的重量；选择经济 合理的方案。 3)有利抗震。具有合理的地震力作用传递路线，必要的 强度，良好的适应变形能力和吸能、耗能的能力。 4)施工方便。施工力求简单，工期短；使用中便于养护 维修。 5)美观实用。重视增层改造房屋的建筑设计，改善使用 功能，改进立面造型，采用新的装饰材料，使室内外 9 环境协调舒适。
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2. 结构设计
1)应以材料检验及房屋鉴定结果作为增层结构设计的 依据。充分发挥原有结构(包括地基、基础)的承载 力，考虑各种不利因素，确保增层后的结构安全。 2)增层与改造结构应采用合理的结构体系。力求计算 简图符合实际，传力路线明确，刚度和强度分布 合理，构造措施可靠，保证增层后新旧结构协调 工作。 3)增层改造应与抗震加固相结合。协调好新旧结构的 抗震能力及关系，保证地震时增层改造后结构的 安全。 4)应考虑增层、改造施工期间和增层改造后对相邻建 筑物的不利影响。尽可能做到增层施工时旧房不 间断使用，增层施工期尽量缩短。 5)尽量采用轻质高强材料。砖材强度等级应大于 MU7.5；砂浆强度等级宜大于M5(组合砖砌体砂 浆面层宜大于M10)；混凝土强度等级宜大于C20。
足时，可采用两面加钢筋网水泥砂浆等法加固。
3)减轻上部结构自重。应尽量减轻增层部分结构的自重，如承重 墙可采用多孔空心砖，非承重墙可采用石膏板、加气混凝土 砌块等轻质材料；屋架结构可采用轻钢屋架承重体系。
4. 增层房屋的构造措施
1)增层房屋应层层设置圈梁。以提高其整体性和空间刚度，使 增层部分新增荷载均匀传到原建筑物上，防止增层后产生
不均匀沉降。
2)提高砌体的砂浆标号。以保证砌体牢固连接。增层部分砌体 砂浆标号应不低于M5；砌体转角处宜设拉结钢筋。 3)承重墙上的门窗洞口，应上下对齐。以利于结构受力明确和 建筑立面的协调统一。
当在框架结构上直接增层时，梁柱截面是否增大，应由
承载力计算和刚度要求确定。同时，还要在新旧柱子接头 处和框架梁柱交接处增加附加纵筋和加密箍筋。在顶层框
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增层和改造前做好的工作：
• 技术经济评价：评价内容包括：成本、使用功能的完 善程度、部件设施的完好程度、工程的寿命期以及建 筑面积等； • 对建筑物进行全面的检测鉴定:房屋的工程质量和使 用状况，是确定建筑物能否加层的重要依据。 • 对主要承重结构构件复核验算:不能满足要求时，必 须采取加固补强措施，提高承重结构及构件的承载能 力。 • 地基与基础的承载力复核：基础计算宽度与实际宽度 相差10%以内时，用加强上部结构整体刚度的方法来 适应地基基础的变形。相差值超过10%时，设法减少 加层结构自重、降低使用荷载，并采取加大基础、加 4 固地基等办法。
6.2.3 既有建筑物增层的方法
1.直接增层法
对既有房屋进行适当处理后，不改变结构承重体系和 平面布置，在上部直接增层的方法。适用于原承重结构 与地基基础的承载力和变形能满足要求，或经加固处理 后即可直接增层的房屋。增加的层数一般为1～3层。 地基承载力有较大的提高。对于砂性土、粘性土， 一般情况下，使用时间为5～10年，地基承载力可提高 5%～20%；使用时间为15～25年，地基承载力可提高 15%～30%；建成后使用时间为25～35年，地基承载力 可提高30%～45%；建成后使用时间为35～50年，地基 承载力可提高40%～50%。
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3)墙、梁、柱等结构构件有无明显损坏或裂缝，主体 结构尺寸、材料、砌体、砂浆强度，结构构件连接 情况等。 4)女儿墙、山墙、内墙、隔墙、楼梯等其他部件的现 状及评价。 5)邻近建筑物的情况(建筑物高度、基础埋深等)。 6)根据作用的实际荷载及构造的实际情况，进行内力 分析，并对上部结构及构件以及地基基础进行验算。
原办公楼为小开间的砖混结构，增层改造后对增层部 分亦无大开间要求，通过对原结构的现场调查、墙体及结
构的抗震验算，确定原结构墙体完全可以满足增层后的强
度要求。这样，在增层部分墙体采用轻质材料的情况下， 利用原结构的潜力，直接进行增层改建是经济可行的。 原房屋地基承载力大小将成为关键。为慎重起见，增 层设计前对原房屋基础情况进行了现场开挖检查。结果发 现，原房屋基础埋深仅为1.0m，基底下灰土垫层厚度为 0.3m，且密实度不够，地基承载力难以满足增层要求，必
(3)地基变形的计算
建筑物增层后的地基最终沉降量可按下式计算：
S S S
'
'
'
Pzi (1 U ) S s Hi E si Pzi ' ' S s ' Hi Esi
当原建筑物地基土的固结度达到85%以上时， 可认为原地基沉降已经稳定，最终沉降量按下式计 Pzi ' 算： S H
与下层墙体的连接。屋顶采用木屋架和平瓦坡屋面
结构。
平面图
剖面图
内纵墙基础加固（抬梁法）构造
走道柱基础加固（四面加宽）
山墙基础加固（单面加宽）
【例6.2】某办公楼为三层砖混结构，长49.8m，宽 6.0m，砖砌条形基础，基底埋深为1.1m。因使用需
要，拟将该办公楼改造为住宅楼并进行增层和扩建，
在原有三层部分增加两层。为扩大使用面积在该楼原
有部分增层的同时向该楼北侧扩建一个开间，新扩建
部分长49.8m，宽7.8m，基底埋深为1.80m，五层。
(1)工程地质情况
设计前，经补充勘察，原建筑场地地貌单元属丹江
上游I级阶地，主要受力层范围内土的物理力学性质
指标如表所示。
(2)既有房屋结构及地基基础现状
第6章 建筑物的加层改造
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6.1 概述
6.1.1 增层和改造的意义
增加建筑物的使用面积，提高土地利用 率；改善旧房的使用功能和条件；增加旧建 筑物的抗震能力；节省投资。
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6.1.2 既有房屋增层、改造的确定
建筑物是否增层和改造，取决于该建筑物是否具有 增层和改造的潜力。应根据建筑物的建造年代、破 损程度、结构状况、建筑物的重要程度及使用要求 做出判断。 对于建造年限不长、结构现状良好的房屋增加2～ 3层是合理经济的。对于一些临时性、半永久性或严 重破损、无利用价值的房屋，应拆除重建。对于某 些增层或改造后会影响城市规划的建筑物，更不应 轻易增层或改造。
架梁中，梁的上部和下部至少各有2根钢筋贯通。钢筋搭接
长度应满足规范要求，以防止梁柱拉裂。
5.直接增层工程实例
【例6.1】南京某中学教学楼为3层砖混结构，预制空 心板平屋顶，现决定将原楼直接增加1层。 经调查，原建筑墙体结构和基础完好。为减轻 增层的重量，采用钢筋混凝土柱承重，空心砖墙体， 柱子与三层顶的圈梁浇筑成一体，且注意加强圈梁
f k 3 f 0k
对新增承重墙，μ 3=0.85～0.90；对原非承重墙 改为承重墙，μ 3=1.1。
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2．改变荷载传递途径的方法
1)将原房屋的非承重墙改为增层后的承重墙。 2)增设新承重墙或柱。
3）原屋面板作为增层后的楼面板时，应验算其承载力和 挠度；原房屋与增层房屋高差或荷载差异不宜过大；门窗 洞宜上下对齐；女儿墙应拆除，不得作为加层房屋的墙体。 对于抗震设防区的增层房屋，增层前、后均应进行抗震验 算。
须进行加固处理。
ห้องสมุดไป่ตู้
(3)地基加固方案
根据工程在增层的同时又进行扩建改造的特点，选用 的加固方案应解决两个关键问题： 1)增层部分承载力不足问题； 2)增层部分与扩建部分基础的差异沉降。
因扩建部分地基采用大开挖处理，开挖深度约5.0m，
大于旧房屋的基础埋深，这样还存在紧靠基坑一侧原基础 的支护问题。经过多种方案的比较和论证，最后选用静压 托换桩加固方案。该方案的优点是：施工工期短，施工中 不会对原结构造成损害，承载力易于控制。
3.上部结构方面
1)调整结构受力体系及承重方式。如既有房屋为横墙承重，增层 部分可改做纵墙承重；若旧房为纵墙承重，增层部分应增设 横墙承重；或旧房为纵横墙承重，增层部分仅由横墙或纵墙 承重。
2)验算墙体承载力和稳定性。由于使用多年，砌体强度下降，如
建造年代在30年以上，增层验算时，上部结构的砌体强度应 降低10%～20%，作为增层房屋的安全储备；当砌体强度不
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2.基础方面
设计时利用了原地基压密后容许承载力的提高值 时，应对基础自身的承载力和刚度进行验算。若 原基础为砖基础，砖的强度等级不应低于MU7.5， 砂浆不应低于M2.5，宽高比不小于1:1.5。若为混 凝土基础，除宽高比符合规范限值外，还应注意 作抗剪强度验算。若为钢筋混凝土条形基础，则 应验算底板及基础梁的配筋，并进行抗冲切和抗 剪强度验算。
6.2 房屋增层的一般规定及方法
6.2.1房屋增层设计的一般规定
1.建筑设计
1)符合城市规划的要求，与小区建筑相协调。 2)宜采取增层和改建相结合的方式。在条件许可时，可 适当改善原建筑物的使用条件。既有房屋经过长期使 用，已产生了一定程度的破损，所以在增层时应对原 建筑物进行加固改造和修缮。 3)平面设计在满足使用要求和建筑功能的前提下，应考 虑结构的合理性。采用直接增层时，宜使新增房屋与 原房屋的墙、柱上下对应、卫生间、厨房等房间上下 对应。 4)立面设计宜保持具有地方特色的建筑风格。
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6.2.3 既有建筑物增层的方法
2.改变荷载传递增层法
原建筑物承重结构不能满足增层后承载力的要求，或 由于使用功能要求需改变平面布置，需改变结构布置及其荷 载传递途径的增层方法。适用于原墙体结构有承载潜力，增 设部分墙体、柱子、或经局部加固处理，即可满足增层的房 屋。增层数不宜超过三层。
3.外套框架结构增层法
增层部分的基础沉降量，增层部分与扩建部分的差异沉降
量均较小，使用情况良好。
6.3.2 改变荷载传递增层法的设计
一、设计要求 1．一般原则
• 对增层后地基基础、承重结构及其构件进行承载力 和正常使用极限状态的验算； • 采取可靠的连接措施保证新增层结构与原结构的协 同工作。 • 增层房屋地基的承载力在设计时可适当提高。
P f (1)地基承载力验算
轴心荷载作用下时： 式中：P=(F+G)/A；
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在偏心荷载作用下时：
式中：
Pmax 1.2 f
Pmax F G M A W
(2)地基承载力的确定
1)经验法。
2)应力比法。
f k 1 f 0k
f k (1 ) f 0k
3)空间刚度系数法。承载力提高通过空间刚度系 数来考虑。
4)小载荷板试验法。当建筑物基底下地下水位较低 时，直接在既有建筑承重墙基础下开挖试验坑，利 用建筑物的自重作反力，直接测定地基承载力标准 值。试验压板面积宜采用0.25～0.5m2，基坑宽度不
应小于压板宽度或压板直径的三倍。
5)规范查表法。建筑物增层前，在原建筑物基础下 有效压密区0.5b～1.5b(b为基础底面宽度)深度范围 内取原状土，取土数量及试验要求满足《建筑地基 基础设计规范》规定，确定地基承载力标准值。
6.1.3 增层、改造工作程序
调查——增层改造可行性研究——质量鉴定— —设计——施工方案——施工——竣工验收 技术鉴定应注意以下几个方面： 1)地基基础方面。地基土层分布及土质类别情况；原 设计地基的承载力及承载力可能增长的情况；基础 类型、尺寸、埋深、材料及现状；地下水位变化情 况等。 2)建筑物的平面、剖面及结构布置的描述与评述，并 对使用情况及现状做出评价。