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磚混結構的加層加固設計研究

發布時間：2014-07-15

　摘要:本文在符合我國國情的基礎上，提出了磚混結構房屋加層加固的目的、意義以及設計方法。通過探討如何在我國現有經濟條件下進行磚混結構房屋的加層加固設計，既適應我國國情，又能為國內在磚混結構的加層加固設計上提供一點經驗和參考。
　　關鍵詞:磚混結構；加層；加固
　　引言
　　磚混結構是指建筑物中豎向承重結構的墻、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構。也就是說磚混結構是以小部分鋼筋混凝土及大部分磚墻承重的結構。磚混結構是混合結構的一種，是采用磚墻來承重，鋼筋混凝土梁柱板等構件構成的混合結構體系。在我國的民用建筑中，磚混結構房屋是應用最多，最為常見的一種結構體系。到目前為止，雖然高層建筑的大量興起以及鋼結構的大幅應用，但就全國范圍內來看，不論是北京上海等特大城市還是一般的中小城市，磚混結構房屋仍是我國城鎮中民用建筑的主要結構體系。
　　先于我國的基本國情，在目前的城市化運動改造過程中，我們不可能把目前所擁有的全部低層磚混結構房屋推倒重建，而是應該盡可能的選擇改造利用的方式。事實上,近年來我國大中城市中對低層磚混結構房屋進行加層設計的實例已經很多,采用了多種加層方法,獲得了顯著的社會效益和經濟效益,受到使用部門和住戶的歡迎,也積累了豐富的加層設計與施工經驗。這些都說明磚混結構房屋的加層設計和改善功能是改造我國舊城鎮民用建筑的重要途徑之一,這不僅符合我國當前的國情,也具有走中國自己改造舊城鎮道路的特色。本文即是基于這個目的，探討如何在我國現有經濟條件下進行磚混結構房屋的加層加固設計，既適應我國國情，又能為國內在磚混結構的加層加固設計上提供一點經驗和參考。
　　1加層加固的工作程序
　　房屋建筑結構加層的工作大體可以按下列程序進行:加層可靠性鑒定→加層方案選擇→加層加固設計→施工組織設計→施工及沉降觀測→驗收→沉降觀測。通過遵循規定的程序進行工作,能夠保證加層、加固、設計和施工的質量,以達到房屋加層的預期效果。
　　2房屋加層加固設計的方法
　　在進行磚混結構房屋的加層之前,首先需要對結構進行檢測、鑒定。通過鑒定后,適宜加層的應進行多方案比較,選擇最佳方案進行加層加固設計。磚混結構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、外套結構加層法。
　　 1)直接加層法。
　　直接加層法是指在原有房屋上不改變結構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構與地基基礎的承載力和變形能滿足加層的要求,或者經過加固處理后即可直接加層的房屋。從國內大量的加層經驗總結和技術經濟效益來看,這種方法加高的層數不宜超過3層;加1層技術經濟效果不太明顯,所以以加2層~3層為好。
　　房屋加層應建立在結構可靠的基礎上。直接加層的原有房屋由于加層后荷載加大,其地基基礎、磚墻砌體、混凝土構件等應力應變都發生了新的變化,只有經過承載力和正常使用狀態的驗算,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及承重結構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,相應需改變原房屋的結構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構有承載潛力,增設部分墻體、柱子,或經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與直接加層法相同,不宜超過3層。
　　采用本方法加層時,要求對地基基礎和上部承重結構進行承載力和正常使用極限狀態的驗算,原有房屋的磚砌體和混凝土強度設計值應根據實測確定,這是因為原房屋的磚砌體和混凝土強度經長期使用后發生了變化,應經實測確定其強度設計值,可以使驗算結果具有充分的依據。
　　 3)外套結構加層法。
　　外套結構加層法是指在原房屋外增設外套結構(通常為框架?剪力墻或者框架等),使加層的荷載通過外套結構傳給基礎的加層方法。這種方法適用于需改變原房屋平面布置,原承重結構及地基基礎難以承受過大的加層荷載,用戶搬遷困難,加層施工時房屋不能停止使用,并且設防烈度不超過8度,場地類別為Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ類的房屋加層。外套結構底層柱不宜過高,以保證結構的穩定性和抗震性能。
　　我國已建成的采用外套結構加層的工程,基本上可以分為兩大類: a.外套結構與舊房完全脫開,稱為“分離式外套結構”; b.外套結構與舊房連成整體,稱為“整體式外套結構”。由于目前我國對外套結構加層尚未進行系統的試驗研究,整體式外套加層與舊房連在一起受力不明確,沒有清晰的計算簡圖、計算方法和構造措施,所以規范不推薦使用,僅規定可以使用分離式外套結構。考慮到目前我國采用這種方法的經驗還不夠豐富,所以該加層法加層的層數受限制較嚴,應符合CECS 78∶96磚混結構房屋加層技術規范中的要求。
　　3房屋加層加固設計的內容
　　 1)地基基礎的加固。
　　已建房屋加層,上部荷載增加使下部地基基礎承受的荷載加大,因此首先要驗算地基承載力和原設計基礎寬度及強度。地基承載力是加層設計中至關重要的問題,其大小決定增加層數和上部結構方案的選擇,所以應首先弄清已建房屋現在的地基承載力。實踐證明建成多年的原有舊房由于上部荷載的長期作用而使地基被壓實,地基固結,含水量和孔隙比大幅度減小,基礎沉降基本完成,地基趨于穩定,所以地基承載力有一定提高。根據經驗,一般情況下其地基承載力可比原始承載力提高10% ~50%。在設計中一般取20% ~30%。加層前原房屋確定地基容許承載力后,應對加層后原有房屋的地基承載力按規范中有關公式進行驗算。
　　原房屋直接加層后通過驗算如果地基承載力不滿足要求,就需要對地基基礎進行加固。地基加固的主要方法有擠密法和灌漿法。基礎加固的方法一般可采用加大基礎底面積加固法,通常是在條形基礎外包鋼筋混凝土上進行加固。
　　 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度和耐久性均有所降低,所以在舊房增層改造時需驗算墻體承載力。在確定墻體結構承載力時,應根據實測材料強度等級按相應規范中的要求進行驗算,這樣做是符合實際情況的,而且也穩妥可靠。如經驗算墻體承載力不足,應采用以下方法進行加固,如混凝土扶壁柱法、鋼筋網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)混凝土構件的加固。
　　混凝土構件是否需要加固,應先進行結構可靠性鑒定確認。如需加固,可對混凝土構件進行加固,加固的基本方法主要有:增大截面加固法、粘貼鋼板加固法、外加預應力加固法和外貼碳纖維布加固法等。
　　結束語
　　建筑物在規定的時間內,在規定的條件下,應能滿足安全性、適用性和耐久性的要求。對已建房屋的加層及加固設計,與新建的建筑結構設計具有很大不同。不僅需要執行一般設計的現行國家規范和行業標準,而且還應當執行有關加層加固設計的標準。因此,從事建筑結構設計的人員接受加層加固設計任務,應是一項熟悉和掌握的工作內容。
　　通過對磚混結構房屋進行加層改造可以獲得顯著的經濟效益和社會效益,受到了使用部門和住戶的歡迎。通過已經積累的豐富的加層設計與施工經驗,我相信一定能使磚混結構房屋的加層設計與施工做到安全適用、經濟合理、有利抗震和確保質量,使磚混結構房屋的加層技術躍上一個新臺階。
　　參考文獻:
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　　[4]王永紅.淺談磚混結構的加層加固設計[J].2010,36(35).

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