淺談公安辦公樓加層擴(kuò)建改造設(shè)計(jì)

馮世高

1 工程概況

該辦公樓原設(shè)計(jì)為一幢四層單體雙向建筑,結(jié)構(gòu)形式為磚混結(jié)構(gòu),地基為 600mm厚灰土,上部砌大放腳磚基礎(chǔ),全部為磚墻承重,現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓(層)蓋。該工程所在地區(qū)抗震設(shè)防烈度為 6度區(qū),屬于丙類抗震建筑,設(shè)計(jì)地震分組為第一組,現(xiàn)因該辦公樓無法滿足單位使用要求,特提出加層擴(kuò)建,在原四層基礎(chǔ)上再增加一層,緊靠辦公樓西側(cè)再擴(kuò)建650m2。新建五層的一幢小型雙向單體建筑如圖 1所示。

2 設(shè)計(jì)工程

在設(shè)計(jì)開始前建設(shè)單位委托我設(shè)計(jì)單位對建筑進(jìn)行實(shí)地現(xiàn)場勘驗(yàn)和鑒定。原建筑物墻體無裂縫,基礎(chǔ)無明顯不均勻沉降,對該工程基礎(chǔ)反復(fù)驗(yàn)算,在必要的加固前提下可以考慮加層擴(kuò)建[1]。

該工程為改造擴(kuò)建工程,根據(jù)建筑設(shè)計(jì)方案及荷載使用情況,場地條件,對原建筑物加層和擴(kuò)建工程的結(jié)構(gòu)形式及設(shè)計(jì)規(guī)范要求,本著“經(jīng)濟(jì),安全,適用,美觀”的原則經(jīng)多方比較,初步擬定了結(jié)構(gòu)的平面布置體系及所有物件的各項(xiàng)尺寸。對舊建筑加層部分砌體仍采用磚混結(jié)構(gòu),屋頂鋼結(jié)構(gòu)輕型彩鋼保溫屋面。擴(kuò)建工程底層為飯店,二層～五層為辦公,客房及衛(wèi)生間區(qū)。增設(shè)一部樓梯,走廊連接貫通擴(kuò)建部分采用框架體系,其他均為磚混結(jié)構(gòu)。基礎(chǔ)為混凝土條形基礎(chǔ),上部采用懸挑結(jié)構(gòu),然后將結(jié)構(gòu)模型輸入到計(jì)算機(jī)中,對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行大量的計(jì)算和分析比較,經(jīng)過反復(fù)校換,修改,從中篩選出最優(yōu)方案,確定了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和平面布置方式。在此過程中,對一些問題進(jìn)行探討。

2.1 建筑物沉降不均勻問題

原建筑物經(jīng)過近 15年的使用,沉降已基本達(dá)到穩(wěn)定,因擴(kuò)建部分為框架結(jié)構(gòu)對不均勻沉降較磚混結(jié)構(gòu)比較敏感,同時(shí)新建部分沉降量也較大,二者建成后過大的沉降差勢必影響使用,甚至?xí)绊懙皆ㄖ陌踩褂谩?/p>

為使新建部分對舊建筑物的沉降影響降到最低限度,經(jīng)認(rèn)真分析地質(zhì)資料及考慮新建部分自重及活荷載減輕(將開間縮小,結(jié)構(gòu)樓層板厚度定為較小值 80mm),決定將舊建筑物基礎(chǔ)挖開到基礎(chǔ)設(shè)計(jì)底標(biāo)高,新建部分基礎(chǔ)為筏片基礎(chǔ),鑿出舊基礎(chǔ)鋼筋與新基礎(chǔ)鋼筋焊接,采用雙面焊接為 5d,并將舊基礎(chǔ)混凝土鑿毛,用高標(biāo)號(hào)混凝土澆筑,使新基礎(chǔ)與舊基礎(chǔ)相同底標(biāo)高,基礎(chǔ)厚度其下鋪 100厚毛礫墊,這樣可以使新舊基礎(chǔ)能夠協(xié)調(diào)工作。

對舊樓加層上部內(nèi)設(shè) 280m2大型會(huì)議室,娛樂廳,健身、洗浴、休息等房間,平面布置空間體系大,由于加層跨度大,層頂結(jié)構(gòu)確定采用鋼結(jié)構(gòu),采光保溫頂(蓋)屋面,屋面荷載作用在鋼梁屋架上通過鋼梁傳遞作用在其外窗間墻上,因荷載集中增加較大,為確保建筑結(jié)構(gòu)安全可靠,將舊屋面的防水層、保溫層全部鏟除清理干凈,準(zhǔn)確找到舊頂層內(nèi)圍墻軸線尺寸,在此基礎(chǔ)上按加層設(shè)計(jì)方案平面圖重新布置內(nèi)外圈梁,構(gòu)造柱,主要以外墻承重,傳至基礎(chǔ),因外墻線荷載過大,對原地基基礎(chǔ)采用擴(kuò)大基礎(chǔ),進(jìn)行原基礎(chǔ)加固,經(jīng)輸入計(jì)算機(jī)反復(fù)計(jì)算確定新基礎(chǔ)寬度后,根據(jù)舊基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)加固基礎(chǔ)(見圖2),在舊基礎(chǔ)標(biāo)高內(nèi)增設(shè)850mm φ14@200雙向鋼筋鋪入新舊基礎(chǔ)各 400mm,擴(kuò)大基礎(chǔ)部分采用C 25混凝土,同時(shí)在新增基礎(chǔ)部分下?lián)Q填100mm厚毛礫墊層。以上技術(shù)措施達(dá)到使新舊基礎(chǔ)牢固連接,共同承擔(dān)工作。

2.2 新舊建筑如何連接問題

在建筑工程設(shè)計(jì)中,新舊建筑物連接設(shè)計(jì)比較復(fù)雜且不容易保證,在該項(xiàng)工程中新舊建筑連接基本屬于構(gòu)造問題,不需經(jīng)計(jì)算。為保證新舊建筑物能滿足沉降和抗震設(shè)防要求、建筑物整體穩(wěn)定要求,認(rèn)真做模型分析研究比較,擬定較為合理的處理方案。

在考慮新舊建筑物的連接問題上,設(shè)計(jì)同時(shí)考慮如何使新舊建筑物在整體造型上達(dá)到“統(tǒng)一,協(xié)調(diào),和諧,美觀”的技能效果。另使新舊建筑物緊密連接,該擴(kuò)建工程緊靠舊樓,開間部分基礎(chǔ)采用筏片梁式基礎(chǔ),上部結(jié)構(gòu)形式為框架懸挑結(jié)構(gòu),新舊建筑外墻連接之間增設(shè)沉降抗震縫,外邊墻上,各樓層框架連續(xù)梁上采用填充砌墻法,在填充墻砌至接近梁底,板底時(shí)應(yīng)留有一定的空隙,待填充墻砌筑完成并間隔 7 d后方可將其補(bǔ)砌擠緊。補(bǔ)砌時(shí)對雙側(cè)豎向縫用高標(biāo)號(hào)帶微膨脹的水泥砂漿嵌填密實(shí)。

在新舊墻體連接時(shí),將原建筑物墻體鑿成馬牙槎,使新建筑物墻與之交合砌筑,同時(shí)將 2φ6@500鋼筋鉆孔錨入原墻內(nèi) 15d并伸入新墻內(nèi) 1 000 mm,另外在原基礎(chǔ)上鉆孔直徑較鋼筋大2mm～3mm的圓孔,將附墻柱中的鋼筋錨入其中 15d,以上孔內(nèi)孔隙均灌入結(jié)構(gòu)膠,促使二者緊密連接。

3 結(jié)語

加層,擴(kuò)建在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中,設(shè)計(jì)人員經(jīng)過反復(fù)計(jì)算和論證,對建筑物的改、擴(kuò)建設(shè)計(jì)進(jìn)行了多方面的整體考慮,為建設(shè)單位負(fù)責(zé),本著“經(jīng)濟(jì),合理,安全,適用,美觀”的總體設(shè)計(jì)原則,最終圓滿完成了所承擔(dān)的該工程設(shè)計(jì)任務(wù)。更重要的是該項(xiàng)改、擴(kuò)建工程已完工近一年多,建成后建筑物的沉降符合設(shè)計(jì)要求,達(dá)到了預(yù)期目的,實(shí)踐證明改造加層,擴(kuò)建方案是可行的,得到了建設(shè)單位和社會(huì)各界人士的共同認(rèn)可。

[1] GB 50007-2002,建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] GB 50009-2001,建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S].

[3] GB 50003-2001,砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[4] 李 揚(yáng).淺析輕鋼結(jié)構(gòu)在房屋加層中的應(yīng)用[J].山西建筑, 2009,35(20):73-74.