既有砌体结构建筑物增层加固改造技术应用实例

王超，孔凡林

（重庆市建筑科学研究院，重庆400016）

既有砌体结构建筑物增层加固改造技术应用实例

王超，孔凡林

（重庆市建筑科学研究院，重庆400016）

该文通过对一既有砌体结构建筑增层设计方案的介绍，提出了一种利用型钢和混凝土组合楼板的方式实现夹层的方案。这种方案既满足构件的加固，又能满足增层的目的，优点明显，可以广泛应用到既有建筑物的增层改造工程中去。通过实践证明这种方法简单实用，具有较大的发展潜力。

既有砌体结构；组合楼板；增层；构件加固；改造工程

该文通过一个实施成功的工程实例，介绍一种在层高较高砌体结构中增设夹层，实现增加使用空间的方案。这种方案的第一个优点是新增结构的质量较轻，可以减少结构新增荷载从而避免对地基基础进行加固处理；第二个优点是钢结构施工操作简单，可以节省施工工期，具有比较可观的经济效益；第三个优点是可以避免植筋[1]、剔凿层等对既有结构的损伤，可以充分发挥结构的耐久性。目前该建筑改造后，已经使用两年，效果良好。

1 工程概况

工程位于重庆市渝中区，原结构为二层砖混结构，柱为砖砌构件，梁为混凝土构件，楼、屋面为预支空心板，基础形式为独立基础。原结构第一层层高为6m（该层层高较高），二层层高为5m。该建筑原来作为库房使用，后来废弃。之后该建筑被另一单位购买，准备作为办公室使用。为了增加办公室数量，满足单位运营需要，拟在一层（即6m层高层）增设一夹层以增加使用空间。改造后，建筑由原来的两层变为三层，增加约20%的使用面积，经济效益可观，如图1-图4。

图1 改造前建筑剖面示意图

图2 改造后建筑剖面示意图

图3 改造前建筑外立面图

图4 改造后建筑外立面图

2 改造加固方案简介

该建筑的加固改造包括几部分的处理：第一是对砖柱的加固[2]处理，第二是对楼板的加固处理，第三就是梁的加固处理。

（1）砖柱加固：对砖柱采用四面包型钢[2]的方式进行加固处理。

（2）楼面板处理：对一层地面浇筑100mm混凝土，形成刚性地面；对二层楼板采用新增钢筋混凝土现浇楼板；对三层楼板面层剔除后，重新浇筑50mm钢筋混凝土叠合层。

（3）原梁的处理：根据检测报告和现场勘测，原结构的混凝土梁满足使用要求，不对原混凝土梁进行加固处理。

（4）新增梁的处理：二层新增梁采用工字钢和H型钢[3]作为承重梁，与现浇混凝土楼板形成组合楼面。

3 方案设计

3.1 设计难点

方案设计难点主要是新增型钢框架梁与原砖柱的连接节点的设计，因为钢材和砖块是两种属性完全不同的两种材料，进行有效的连接困难较大。如果采用在原砖柱上凿洞设垫块，将型钢梁简支在砖柱中，则在开凿施工过程中容易把砖柱凿断，严重影响结构安全；如果采用在原砖柱两侧对穿螺栓连接钢板来锚固钢梁，则需要在砖柱上钻取数量较多的孔洞，给砖柱有效截面造成较大的削弱，也影响结构安全。

3.2 设计步骤

方案的设计步骤主要包括：平面布置方案设计→结构计算→确定需要加固构件→新增夹层结构设计。

3.3 平面布置方案设计

根据委托方对建筑功能的要求，建筑工程师对建筑的平面布置进行了设计。该文着重论述新增夹层的方案设计，故将新增夹层的平面布置以平面图的形式给出如图5所示。

图5 新增夹层平面布置图

3.4 结构计算及构件加固设计

经过结构计算，由于采用了质量较轻的钢结构，其地基基础、既有结构框架梁、既有楼屋面板承载力亦满足规范要求，不需要进行加固。但是砖柱承载力不足规范要求，应进行加固处理。对于砖柱采用包钢[1-2]的方式进行加固，其加固方案如图6、图7所示。

图6 砖柱包钢加固大样图一

图7 砖柱包钢加固大样图二

3.5 新增夹层结构设计

工程新增夹层设计采用型钢框架梁和混凝土楼板组合结构。型钢采用成品型钢H型钢和工字钢，楼板厚度采用80mm，双层双向钢筋布置的混凝土楼板，如图8。

3.6 构件连接构造设计

图8 新增夹层钢结构平面布置图

在旧房改造项目中，比较重要和关键的问题是构件的连接构造问题。这将直接关系到加固改造工程质量，甚至会影响改造设计的成功与否。因为加固改造工程常常涉及到两种不同材料的连接问题；或者是新构件和旧构件的连接问题；甚至是新旧构件和不同材料之间的连接同时存在的连接问题。给问题的解决增加了难度。

工程所涉及到的连接问题主要有两类，第一类是新增钢梁和钢筋混凝土楼板两种不同材料的连接问题；第二类是新增钢梁和既有的砖柱之间的连接问题，涉及到两种材料和新旧构件之间的连接。对于这两种连接问题，该文分别采取了两种比较新型又比较可靠的连接构造加以了解决，取得了良好的工程实践效果，经受住了使用检验。

（1）对于钢梁和楼板的连接该工程采用了销钉连接法加以解决，即在钢梁上每隔一定的距离施焊一根销钉。该销钉作为剪力键锚固于现浇的钢筋混凝土楼板中，使得钢梁和楼板能够变形协调，达到融为一体的目的。构造大样如图9、图10所示。

图9 新增钢梁和现浇板的连接构造

图10 A-A

（2）对于新增钢梁和既有砖柱的连接是工程的一个难点。因为砖这种砌体材料性质比较离散，无论是在其上进行钻孔作业还是剔凿作业，极易使其破碎、溃裂失去承载力。特别是砖柱截面面积较小，即使是对其进行局部的破坏，对其有效面积的削弱也比较明显，所以它与其他构件的连接是一个难题。该工程采取了一种有效的连接方式，既能避免对砖柱的破坏又能保证有效的连接，如图11、图12所示。

图11 新增钢梁与既有砖柱连接构造平视图

图12 新增钢梁与既有砖柱连接构造侧视图

该种连接构造的优点是，巧妙地利用了砖柱加固所粘贴的角钢。通过一块焊接在角钢上的钢板作为砖柱和钢梁连接的构件，实现了有效的连接。在实际工程中只要连接钢板刚度足够大，连接钢板与角钢焊接长度足够长，就可以满足承载力的要求。可以通过调整角钢型号、连接钢板的尺寸来满足不同工程的承载力要求，适用范围较为广泛。可以看出，这种连接构造没有对既有砖柱进行削弱，但是又实现了砖柱和钢梁的有效连接，是一种实用的连接构造。

4 结语

砌体结构增层改造的设计方法是一种利用钢梁和现浇楼板组合结构形成新楼层的方法，其具有质量较轻、施工操作简单、避免植筋等优点。同时适用性比较广泛，可应用到混凝土结构中，对类似的砌体[4]或混凝土结构[5]的增层加固改造工程起到借鉴作用。

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50367-2013混凝土结构加固设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2013.

[2]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50702-2011砌体结构加固设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.

[3]中华人民共和国建设部.GB50017-2003钢结构设计规范[S].北京：中国计划出版社，2003.

[4]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50003-2011砌体结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.

[5]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50010-2010混凝土结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2015.

责任编辑：孙苏,李红

施工经验

提高对拉螺栓重复使用的简便方法

现浇混凝土剪力墙结构施工中，为了防止模板变形和胀模，需要用对拉螺栓加固模板，而用通常的方法施工时，对拉螺栓埋在混凝土结构中很难取出，浪费大。怎样才能重复使用对拉螺栓、减少浪费呢?我们在某高层住宅楼剪力墙施工中，通过对剪力墙模板和对拉螺栓稍加改造，达到100%的对拉螺栓都可抽出重复使用的效果。其方法如下。

（1）选择比对拉螺栓的直径大l～2mm的PVC塑料管，壁厚为1．2mm左右。

（2）根据原有模板支撑加固系统，将模板中穿对拉螺栓的孔，用钻头扩大到比PVC塑料管直径大1~2mm，使PVC管能自由穿入。

（3）PVC塑料管的截取长度应等于或大于剪力墙宽度加模板厚度及其伸出的20mm。

（4）安装时先将截取合适长度的PVC塑料管穿入对拉螺栓中，再穿入模板预留孔中，调整对拉螺栓和PVC塑料管，使PVC塑料管在模板孔外20mm，完全封堵模板孔，使混凝土浇筑时不漏浆，调整合适之后进行模板加固。

（5）待浇筑混凝土达到一定强度后，拆除模板前松开螺母，即可很容易地抽出对拉螺栓。这种方法比以往剪力墙模板施工时将PVC塑料管放在两模板中间的操作方法简单，灵活方便，安装效率也高，完全能够保证剪力墙混凝土的质量要求，又能提高对拉螺栓的重复利用率，降低成本。

(摘自：《建筑工人》）

Application Practice of Renovation Technology of Storey-adding and Reinforcement for the Existing Masonry Structure

Based on the introduction to the storey-adding design for an existing masonry structure,this paper proposes a combined way of structural steel and concrete to establish sandwich structures,which can reinforce the components and add storeys,with noticeable advantages,and can be widely applied to relevant engineering.The practice proves this method to be simple and practical and have great potential development.

existing masonry structure;composite slabs;storey-adding;renovation engineering

TU36

A

1671-9107（2017）03-0047-04

2017-01-16

王超（1985-），男，山东临沂人，研究生，工程师，主要从事结构加固设计。

孔凡林（1975-），男，重庆人，教授级高工，研究生导师，主要从事主体结构及地基基础研究工作。