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岩土研究院

直接增层的结构设计

290 2022-02-07 09:33:59

真接增层是指在既有建筑的主体结构上直接加高增层,新增荷载全部通过既有建筑原承重结构传至基础和地基的一种结构增层型式。多层砖混结构(图 5-1)、多层内框架砖房结构(图5-2)、底层框架上部砖混结构和多层钢筋混凝土结构(框架、框剪和框筒等)(图5-24)都可采用直接增层的增层方案。

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一、多层砖混结构的增层

通常直接增层的既有建筑.多数是 20世纪50年代至 70年代律造的层数为四层以下的砖混结构,此类结构就其砌体材料自身强度而言,一般在原房上增加1~3 层是不成问题的。经计算后原承重结构的承载力及刚度能满足增层设计和抗震设计要求时,可不改变原结构的承重体系;若验算后原承重结构不能承受增层后的全部荷载.则可将非承重墙改为承重墙,如原承重体系为横墙承重,则可将增层部分的荷载改由纵墙承重,其反亦然,形成纵横墙共同承重的结构体系,但必须在刚性方案或抗震要求的间距内布置上下连贯的刚性横墙。这种结构型式必然上下柱网相对应而传力路线合理,并与原结构的连接可靠;也可增设新的承重墙或柱承受增层荷载的结构体系;巾可在多层砖混结构的顶部增加—层轻型钢结构的结构体系;也可采用外扩结构增层(外扩结构增层是指在原结构两侧新增设基础和墙、柱结构,并与原结构牢固连接形成新的整体结构,在其上增层时,新增加的荷载全部由新的整体结构承受)。

对多层砖混结构增层后的总高度和层数的限值,以及建筑最大高宽比应符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》的要求。并可根据原房屋的加固状况适当予以降低,以示安全。

抗震设防地区的多层砖混结构增层,当抗霞墙不能满足抗震规范要求时,应增设抗震砖墙或对原砖墙采用钢筋网水泥砂浆或钢筋混凝土面层加固。

(一)抗震砖墙的构造应符合下列规定∶

1.抗震砖墙应设置基础,其埋置深度宜与原有建筑的基础相同;

2.新增抗震砖墙应上下层连贯上层不需设置抗震墙时,可在该层终止;3.新增墙体与原有墙体或壁柱间应有可靠的拉接;

4.墙顶应与楼(屋)盖紧密结合;

5,当新增抗震砖墙沿预制板的板长方向压在预制板的空心部位时、应将空心部位凿开,用混凝土填实;

6.新增抗震砖墙的厚度不应小于240mum,墙体用砖强度等级不应低于M见U7.5,潮湿房间不应低于 MUJ10。砂浆强度等级不应低于 M5.0,加筋砌体的砂浆强度等级不应低于M7.5。

(二)钢筋网水泥砂浆或钢筋混凝土面层加固砖墙(简称夹板墙)的构造应符合下列规定∶

1.夹板墙采用的水泥砂浆,强度等级不应小于MI0,厚度不应小于35mm。采用喷射混凝土时,其强度等级不应小于 C20,厚度不应小于 50mm;

2.钢筋网的钢筋直径宜采用 β4 或 φ6,网格为 250mm×250mam,保护层不应小于15mm,离原墙面不宜小于5mm,双面钢筋网应用少6,"S"形穿墙钢筋拉接固定,并呈梅花状布置,间距为1m

3.房屋底层的夹板墙应伸入地坪下 500mm;

4、竖筋穿过楼板时,应在楼板上穿孔.插人短筋,孔距 800mm左右,短筋截面不应小于孔间距竖筋截面之和,短筋上下与竖筋搭接长度不宜小于 400mm,孔洞应用细石混凝土填实;

5.钢筋网与左右墙体应有可靠拉接。

(三)当多层砖混结构的局部尺寸不符合国家《建筑抗震设计规范》要求时,采取的加固措施应符合下列规定∶

1.全部或局部堵实洞口,并与旧墙体有可靠拉接;2、采用夹板墙;

3.加设钢筋混凝土框套。框套混凝土最小厚度为120rm,墙厚 240mm 时,其配筋不宜小于4610;墙厚 370mm 时,配筋不应小于6μ10,箍筋φ6,间距不应大于 200mm;

4.当承重窗间墙及承重外墙尽端增设构造柱时,洞口可不作处理。

(四)当原多层砖混结构的圈梁设置不符合抗震设计要求时,应增设外加圈梁或钢拉杆,外加圈梁和钢拉杆的设置应符合下列规定∶

1.外加圈梁顶面标高应与同层楼板顶面标高一致,并在同一高程处闭合。在非地震区及抗震设防6、7度区,其截面不宜小于180mm×180mm;8度区其截面不宜小于240mm×240mm;

2.外加圈梁连接宜采用压浆锚筋,锚筋直径不应小于 612,间距不大于1.0m,与砖墙应有可靠连接;

3.内外纵横墙宜采用钢拉杆加固,内墙钢拉杆宜采用双拉杆,钢拉杆不应小于 φ16,在拉杆中宜设花篮螺栓或其他拉紧装置,花篮螺栓的弯钩应焊成封闭环,钢拉杆应平直并拉紧;

4.钢拉杆在外加圈梁内的锚固长度不宜小于40d,且端头应作弯钩,当与原有圈梁拉接时,钢拉杆应穿过圈梁固定。

(五)当多层砖混结构的原有构造柱的设置不满足抗震要求时,应外加构造柱,并应符合下列规定∶

1.外加构造柱与横墙用压浆锚杆拉接,拉接间距不得小于1.0m;无横墙处的外加构造柱应与楼(屋)盖进深梁或现浇楼(屋)盖可靠拉接;

2.构造柱在室外地坪下应设置基础.沿柱截面三个方向各加宽 200mm 以上,埋置深度自室外地面下不应小于500mm,且不小于冻结深度;柱基础应在外墙基础及室内地坪处用压浆锚杆与外墙基础拉接。

(六)多层砖房顶部增加一层轻型钢框架房屋时应符合下列规定;

1.在地震区多层砖房顶部增加的一层轻型钢框架房屋可不计入房屋总高度及层数限值之内,按突出屋面的屋顶问计算地震作用效应 当采用底部剪力法时宜乘以增大系数 2.,此增大部分不应往下传递;

2.顶层轻型钢框架房屋应设置可靠的支撑系统,框架柱顶部节点应采用刚接,框架柱与圈梁的连接可采用铰接;

3.多层砖房顶层圈梁高度不得小于 300mm,宽度同墙厚.顶层屋盖官为现浇的钢筋混凝土屋盖。当采用预制屋盖时,应设置厚度不小于 40mmn 的刚性面层。

二、底层全框架和多层内框架砖房增层

底层全框架和多层内框架砖房增层时应符合下列规定;

(一)底层全框架上部砖房的结构型式,仅适用于非地震区;地震区应采用底层为框架-剪力墙、上部砖房的结构型式;

(二)增层后的房屋总高度和层数的限值不应超过表 S-1的规定∶

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(三)底层框架砖房和多层内框架砖房抗震横墙的最大间距,应符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》的要求。底层框架新增抗震墙应沿纵、横墙两方向均匀对称布置,且第二层与底层侧移刚度的比值,在地震烈度为7度时,不应大于3;8度时,不应大于2;新增抗震墙应采用钢筋混凝土墙,并与原框架有可靠连接;

(四)多层内框架砖房的增层,可根据需要在外墙设钢筋混凝土外加柱,外加柱与梁的连接宜视构造采用铰接或刚接。

三、多层钢筋混凝土房屋增层

多层钢筋混凝土房屋增层时应符合下列规定∶

(一)在7度及8 度地震区,不应在多层钢筋混凝土房屋增设砖砌体房屋;

(二)多层钢筋混凝土房屋的增层宜采用框架—抗震墙结构,新增设的抗震墙应采用钢筋混凝土墙,并与原框架可靠连接。

四、外扩结构增层

外扩结构增层应符合下列规定∶

(一)外扩结构与原结构之间应有可靠的连接,形成新的整体承重结构;

(二)新旧结构基础应根据场地地质条件和承重结构确定,外扩结构的基础应按新建工程基础设计,防止对原地基基础造成不利影响,力求与原房屋的基础沉降一致。

5.1.4.1 直接增层的地基承载力确定

对沉降稳定的建筑物首接增层时.其地基承载力标准值确定 可根据工程实践情况选用试验法(载荷试验和室内土工试验)和经验法∶

一、载荷试验可在既有建筑基础下直接测定。另外,亦可在既有建筑物的基础下0.5~1.5倍的基础底面宽度的深度范围内取原状土进行室内土工试验,再根据试验结果按现行的有关规范确定地基承载力标准值(见第二章);

二、经验法∶凡当地有成熟经验时,可按当地经验确定;无成熟经验时,可采用下列公式【5-16】确定地基承载力标准值∶

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5.1.4.2 直接增层的地基基础加固

直接增层时,地基基础的加固方法应根据增层荷载的情况、既有建筑的地基基础类型和土质情况,选用下列方法∶

.当直接增层需新设承重墙时,为保证新旧承重体系的沉降均匀,可采用调整基础底面积、桩基础或各种适合的地基处理措施;

二.当既有建筑的地基土质良好和地基承载力较高时,可通过加大原有基础底面积(参见本手册第4.1节))承受直接增层荷载,加大后的基础底面积宜比计算值提高 10%,而对验算原基础强度时,应乘以0.9的强度折减系数;

、当既有建筑地基土较软弱和地基承载力较低时,可采用桩基础承受增层荷载,待桩体强度达到设计要求后,再在其上修筑新加大的基础承台,并应按规定将桩与基础连结牢固,并应验算基础沉降;

四、当既有建筑的基础为钢筋混凝土条形基础时,可根据增层荷载要求采用锚杆静压桩、树根桩或旋喷注等加固措施。若原钢筋混凝土条形基础的宽度或厚度不能满足设计要求时,则应先加宽或加厚基础,再进行桩基施工;

五、当原基础的刚度和整体性较好或有钢筋混凝土地梁时,可采用抬梁(指采用预制的钢筋混凝十梁或钢梁穿讨原房屋的基础梁下 置于原基础两侧的桩或墩基础上。用以支承斯增层荷载)或挑梁的结构型式.而不需对原地基基础进行加固。梁的截面尺寸及配筋应通过计算确定,梁可置于原基础或地梁下。当采用预制的抬梁时,则抬梁,桩和基础应紧密牢固连接、并应验算抬梁或挑梁与基础或地梁间的局部受压的承载力∶

六、当既有建筑的上部结构和基础的刚度较好、持力层埋深较浅、地下水位较低、基础下开挖土坑又对原结构不会产生附加沉降和结构裂损时,则可采用将原基础落深的墩式基础(参见本手册第4.2 节)或在原基础下做坑式静压桩加固(参见本手册第4.5节);

七、当采用注(灌)浆法加固既有建筑物的地基时,对湿陷性黄土地基、填土地基或其他由于注浆加固易引起附加沉降时,则均应在浆液中添加膨胀剂、速凝剂等,以防止对增层建筑产生不利影响;

八、当既有建筑的基础为桩基时,则设计前应检查原桩体质量,进行现场取土。实测土的物理力学指标以确定桩间十的密实情况和种十共同工作条件。如发现承台与十脱空 则不得考虑桩土共同工作;当桩数不足时应适当补桩。对已腐烂的木桩或破损的混凝土桩,则需经加固修复后方可进行增层施工;

九、当采用扶壁柱式结构直接增层时,柱体应落在新设置的基础上,新旧基础应连成整体,新基础下如为土质地基时,应先夯入碎石或其他方法加固后方可施工基础。