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岩土研究院

工程实例-三层楼上增建四层的设计实践

315 2022-02-07 15:37:10

一、工程概况

本工程原为五十年代建造的三层砖混结构的单身楼,木屋架,机瓦屋面,灰土条形基础,北半跨为纵墙承重,南半跨为横墙承重,一、二层外墙厚 370mm,三层外墙及所有内墙厚240mm,原建筑平面图如图5-29所示。建设方要求在既有建筑的上部加建四层公寓式住宅,本工程由煤炭工业部西安设计研究院担任设计。

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二、工程地质条件

设计前对工程地质作了勘察工作,资料整理如下∶

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在地面以下标高-7.0m以上的黄土具有湿陷性;东西两端为Ⅱ级非自重湿陷,中部为Ⅱ级自重湿陷。

地下水位在室外地面以下9.5m,对混凝土无侵蚀性。

经多种方法综合判定基础下持力层地基土容许承载力为182kPa。三、加层的建筑设计

建设方要求在既有建筑上部加建四层公寓或住宅;一室一厅房 56 套,二室一厅房 4套,加层平面如图5-30 所示。

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设计时考虑到防火、防震、人员疏散的需要,且加层与原建筑的功能互不干扰,在上部四层公寓式住宅的东西两端各设一部室外楼梯。在上下部分之间,加设一设备层(同时也为上下两部分采用不同的承重结构创造了条件)。上部四层公寓式住宅每户均设阳台。同时也为下部三层宿舍每间增设阳台,这样在立面上也比较协调。

四、加层的结构设计

(一)一般如只建一、二层,通常可利用结构墙体的富余承载能力和地基经长期荷载下的压密效应后增加的地基承载力,作直接增层的增层方案即可,但本增层荷载达 150kN/m 以上,无论是原砖砌体或地基都不能满足要求,因此确定采用外套框架结构,通过紧邻外墙面新加的钢筋混凝土柱,将上部四层的荷载直接传到地基上去。

(二)横向承重结构可考虑的方案有三个,如图 5-31所示。

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1.为上下部分彻底脱开方案,上下两种不同的结构分别承受各自的垂直荷载和水平地震作用,传力明确,互不干扰,砖混结构无需加大,但其缺点是地基沉降互有影响;另外,底层柱高度大,对八度地震区不合适;

2.是由克服方案1而设想的,对原砖混结构有部分改造工程量;

3.是在砖混结构横向砖墙上设钢筋混凝土抗震墙,与砖墙外的柱子整浇成一体,共同承受竖向和水平荷载作用的方案,砖混结构的改造加固工程量大。

经过分析对比,并考虑到原结构一些横墙已有裂缝的情况,最后选用图5-31 中(1)和(3)的综台方案,即每隔二、三个开间使用一个图(1)、其余均使用图(3)。横向计算按整体共同承受水平地震作用,纵向则按上部框架下部砖混结构分别计算。新设楼梯与房屋结构脱开,自成一体。

(三)框架柱下设单独基础,兼作旋喷桩的承台,每根柱下设三或四个 少600的旋喷桩,桩底直径扩大为 1000mm,桩端落在钙质结核密集层上,考虑到一7.0m标高以上黄土的湿陷可能会引起负摩擦,所以将旋喷桩底端扩大以增大其端承力,设计中只利用端承力.而认为湿陷土层的负摩擦和非湿陷土层的正摩擦相互抵消。设计要求单桩极限承载力(包活端力和侧壁摩阻力)不小于1200kN。

为抗震需要,旋喷桩上段 4m.高设置钢筋笼,上部锚人钢筋混凝土承台中。五、效果与评价

(一)加层建筑面积3302m2.总预算为140万元(其中旋喷桩结构 15.16万元),单位经济指标为423.9元/m²,由分析可知,增层造价比新建砖混结构住宅略高一些,但如考虑城市建设综合费用,其优越性无疑是十分突出的。

(二)本工程竣工后,实践证明是十分成功的。