房屋增層的思考

劉讓貴

在今后的磚混結(jié)構(gòu)房屋的設(shè)計和建造中，若層數(shù)較低，可適當(dāng)考慮增層的可能性，將基礎(chǔ)按可能增加到的層數(shù)設(shè)計，墻體也按可能增加到的層數(shù)計算強(qiáng)度和穩(wěn)定性，并在屋頂、樓梯等處考慮接建的可能性。這樣，在需要增層擴(kuò)建時應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)上也合算。同時要求房屋原始資料完整準(zhǔn)確，為今后增層提高可靠理論依據(jù)。

加層改造；建筑結(jié)構(gòu)；鋼筋砼；混凝土

新疆兵團(tuán)農(nóng)九師朝陽新區(qū)建安路靠塔額公路處的陽光旅社于2005年向上加了一層，近期在額敏縣也發(fā)現(xiàn)幾處磚混結(jié)構(gòu)增層現(xiàn)象，這些房屋一般是私宅，由于資金的問題常常這樣，手頭的錢夠蓋幾層就蓋幾層，往后有錢了再往上加一層或兩層。近年來由于城市工業(yè)化和商業(yè)化的迅速發(fā)展，城市建設(shè)用地日趨緊張，有些已建成的建筑物已經(jīng)不能適應(yīng)日益繁榮的物質(zhì)、文化需求，使用功能受到限制，需要進(jìn)一步擴(kuò)大使用面積。在這種情況下建筑加層就成了擴(kuò)大房屋面積的一個很好手段，由于它是在舊建筑物上加層，不占用土地或占用很少一部分土地，因此，可以緩解現(xiàn)今土地資源緊張的形勢。此外，加層比新建房屋的投資要少得多，這對于資金緊缺的情況，加層不失為一種很好的舉措。這些房屋建造時一般都沒有考慮后來的增層擴(kuò)建，因而房屋上部結(jié)構(gòu)整體剛度、承載力、變形能力以及地基基礎(chǔ)的實際承載力需要進(jìn)行可靠性、耐久性等技術(shù)鑒定，并進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。

加層改造的目的主要是節(jié)約投資，短期收效。在選擇改造對象時，更應(yīng)著重于其安全設(shè)計，凡滿足下列條件的房屋可進(jìn)行改造：經(jīng)綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，加層改造房屋的造價低于新建房屋造價；2~4層磚混結(jié)構(gòu)或混合結(jié)構(gòu)房屋；房屋結(jié)構(gòu)狀態(tài)良好，未因基礎(chǔ)不均勻下沉、地震和其他人為因素引起裂縫；加層改造后房增高、進(jìn)深加大，應(yīng)基本滿足房屋對日照的要求。

本人通過多年的工程實踐表明，由于原有建筑結(jié)構(gòu)形式的不同，需要對其采取不同的加層方案。考慮到加層方案的合理性、經(jīng)濟(jì)性和安全性，現(xiàn)在經(jīng)常采取的方案有以下幾種。第一，采用輕鋼結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)。此種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是施工周期短、重量輕、加層結(jié)構(gòu)形式多樣，結(jié)構(gòu)上的一些節(jié)點問題比較容易處理，適合大跨度、大空間的結(jié)構(gòu)。不足之處是造價較高、屋頂有一定的坡度、沿街面比較難處理，以后結(jié)構(gòu)的維護(hù)較麻煩，而且屋頂不能利用，隔音效果也較差。第二，采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是造價相對比較低，能和原有建筑的結(jié)構(gòu)相同并有很好的連接，立面比較容易處理，維護(hù)簡單方便，屋頂可以被更好的利用(作為綠化、休閑場所，也可以作為消防避難的場所)。缺點是重量大、跨度大的空間所用的梁、柱截面都比較大，影響利用空間，對下層結(jié)構(gòu)的影響也大，上下節(jié)點連接的處理也麻煩。第三，采用鋼筋混凝土柱圈梁、鋼結(jié)構(gòu)屋面。此結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是柱的自重大，柱圈梁加結(jié)后的剛度較好，與圍護(hù)墻和窗戶都能較好的連接。不足之處同采用鋼結(jié)構(gòu)。不管采用哪種方法，都必須重視上部結(jié)構(gòu)的整體性，忽略了地基基礎(chǔ)的加固處理，往往因地基變形影響導(dǎo)致基礎(chǔ)不均勻沉降，從而影響上部房屋整體剛度，導(dǎo)致上部房屋產(chǎn)生墻體裂縫。因此對地基基礎(chǔ)的加固處理要堅持進(jìn)行工程地質(zhì)鉆探，根據(jù)所提供的地質(zhì)報告與原建筑房屋時的地質(zhì)資料相結(jié)合，做出所需增層的房屋地基基礎(chǔ)加固處理實施方案。

既有房屋地基基礎(chǔ)的技術(shù)鑒定是通過查閱施工圖、竣工圖、地質(zhì)資料、設(shè)計變更等技術(shù)資料和原地勘報告，并對現(xiàn)場進(jìn)行實地調(diào)查，著重對有問題和重點部位進(jìn)行觀察，掌握地基土層分布情況，原設(shè)計地基承載力和增層后地基承載力的變化情況，基礎(chǔ)有無不均勻沉降和裂縫，原基礎(chǔ)有無風(fēng)化、腐蝕或受管道滲漏水的影響。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查的實際情況，對地基基礎(chǔ)進(jìn)行地基變形或整體滑動及上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行評價，根據(jù)評價結(jié)果，確定能否增層，并確定建筑物的可靠性是否滿足現(xiàn)行施工規(guī)范的施工要求。

在增層及加固補(bǔ)強(qiáng)的建筑物或構(gòu)筑物中地基基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)相互協(xié)調(diào)、相互適應(yīng)。因此我們通常要求對原有基礎(chǔ)、部分構(gòu)件以及屋面等進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)等有效處理：

因本地多數(shù)樓房一般采用鋼筋砼基礎(chǔ)，可以鑿出底板主筋增焊鋼筋，且加寬加厚底板砼，并注意新舊砼的牢固結(jié)合，確保其成為一整體，共同工作，同時在基礎(chǔ)頂墻適當(dāng)?shù)木嚯x，鑿洞加小梁，再在基礎(chǔ)兩側(cè)澆筑側(cè)板與基礎(chǔ)成為一個整體。

對于某些有鋼筋砼基礎(chǔ)梁的，可以通過澆筑鋼筋砼現(xiàn)澆梁，穿過原建筑物基梁下支撐于新舊磚基、毛石或砼新基礎(chǔ)上，基礎(chǔ)下的墊層應(yīng)與原基礎(chǔ)采用同一材料，并且作在同標(biāo)高上，該現(xiàn)澆梁稱為抬墻梁，澆筑時應(yīng)使其地圈梁緊密結(jié)合，有時可采用微膨脹砼。抬墻梁亦可支撐于鋼筋砼小樁或支撐于抬墻梁和磚墻，接觸處做一側(cè)向梁墊。

某些平房的增層應(yīng)在加強(qiáng)基礎(chǔ)的情況下并設(shè)法提高地基承載力。因為多層或高層建筑經(jīng)受上部結(jié)構(gòu)荷載，地基被擠壓，地基承載力有一定程度的提高，根據(jù)地基土層情況，上部結(jié)構(gòu)荷載承載情況及建筑物使用年限，一般地基承載力可提高20%左右，經(jīng)驗算后滿足增層要求，地基基礎(chǔ)不需再處理。所增加層數(shù)和原有層數(shù)的比例越小越可靠，然在平房增層上，可在原基礎(chǔ)兩側(cè)加設(shè)擠密樁，針對以往平房基礎(chǔ)埋深較淺的特點，在原基礎(chǔ)兩側(cè)加設(shè)灰砂磚，樁徑一般為250mm或300mm，間距一般取3倍的樁徑，樁長一般取2~3m，利用灰砂樁擠密地基提高地基承載力，盡量做到不加大加密基礎(chǔ)而滿足設(shè)計要求的目的。但經(jīng)驗算后該加強(qiáng)的基礎(chǔ)還的加強(qiáng)。灰砂樁擠密地基土的范圍雖基礎(chǔ)兩側(cè)，但其擠密應(yīng)是對稱的，對基礎(chǔ)下部的地基起緊箍作用，提高地基承載力。灰砂樁的直徑間距、樁深可根據(jù)地基處理需要確定，通常可通過計算或試驗確定。除灰砂樁外，還有灰砂石樁，灰砂粉煤灰樁，純生石灰樁等。其作用均可利用生石灰遇潮濕膨脹擠密地基土層，此法對于埋深較淺的平房極為適用。

從結(jié)構(gòu)設(shè)計理論看，外套框架加層結(jié)構(gòu)的加層層數(shù)可按使用要求確定，但從經(jīng)濟(jì)方面考慮，其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)隨加層層數(shù)的變化而改變。當(dāng)舊房的層數(shù)一定時，加層的層數(shù)越多，其單位面積上所分?jǐn)偟呐f房外加柱及其加固費用就越少，單價會減少；但是當(dāng)加層層數(shù)達(dá)到一定數(shù)值后，隨著加層層數(shù)的繼續(xù)增多，施工難度、垂直運(yùn)費、水平地震作用、風(fēng)荷載作用的增長幅度變大，使單價隨著加層層數(shù)的增加而上升。另外，隨著市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，增層經(jīng)濟(jì)效益也成為確定增層層數(shù)的重要原因，特別是在大城市的交通樞紐、商業(yè)繁華地段，增層層數(shù)、高度與經(jīng)營效果是密切相關(guān)的。所以，建筑物加層層數(shù)具體應(yīng)取多少才能使單價最低、增層效益最好而又滿足承載要求，這涉及到結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工技術(shù)、市政工程、當(dāng)?shù)匚飪r水平及建筑物所處位置、功能等各個方面的問題，此外，還應(yīng)考慮建筑、防火、日照、通風(fēng)等方面的要求，是多重函數(shù)的非線性規(guī)劃問題．以往確定增層合理層數(shù)的方法是把結(jié)構(gòu)物離散為梁、柱、基礎(chǔ)等構(gòu)件，用線性逼近法進(jìn)行構(gòu)件分部優(yōu)化設(shè)計，確定構(gòu)件尺寸，然后求合理層數(shù)．但對任何結(jié)構(gòu)物來說，它是一個由各種相互聯(lián)系、相互制約的單體構(gòu)件，如屋蓋、梁、拄、基礎(chǔ)等構(gòu)成的系統(tǒng)（整體），同時它又屬于一個與其它方面有著密切聯(lián)系的更大系統(tǒng)的一部分。例如，把它與建筑群的關(guān)系、總體布局的合理性、本身功能的發(fā)揮性等聯(lián)系起來考慮。