老舊房屋成套改造中的結構設計

0 引言

2015 年底，我司承擔了上海市虹口區某小區的成套改造設計工作。該小區房屋成套改造方案涉及房屋內部局部調整、房屋局部外拓、房屋頂層加層等改造內容，同時涉及原地下人防改造，改造形式相對復雜。如何在滿足建筑使用功能要求的前提下，做到結構安全、構造合理、造價經濟，對結構設計人員來說具有一定的困難和挑戰。本文以其中最具代表性的某幢房屋為案例，簡單介紹結構設計專業在本次改造過程中碰到的難題及解決辦法，與各位同行探討。

1 房屋概況

本案房屋為住宅樓，建于上世紀60 年代（圖1），4 層砌體結構。房屋東西向總長31.8 m，南北寬7.2 m，開間3.3 m，樓梯間開間2.7 m，各層層高2.8 m，總高11.4 m。房屋局部設有地下人防，位于右側樓梯間下及左右各1 個開間；基礎均采用墻下鋼筋混凝土條形基礎，其中，山墻基礎寬約1.5 m，外縱墻基礎寬約1.2 m；承重墻體厚190 mm，采用大型砌塊（880 mm×380 mm×190 mm）和混合砂漿砌筑而成；樓、屋面板為預制板，房屋外墻設圈梁，圈梁截面為200 mm×（120～150）mm。改造前，衛生間為多戶合用，給居民正常生活造成不便。為了改善居民生活條件，對其實施成套改造。

2 改造方案

本案房屋成套改造，主要采取了以下改造措施：①房屋北側一～四層擴建1.4 m，作為居民廚房、衛生間、走道和樓梯間的主要布置區域；②將每層的原樓梯間拆除后封堵，并進行分割，作為兩戶居民的衛生間使用；③原房屋主體上部加建1 層，由4 層房屋改為5 層（圖2、3），為減少對其他樓棟的采光影響，擴建區域仍為4 層。

圖1 改造前標準層平面圖

圖2 改造后標準層平面圖

圖3 加層平面圖

3 抗震鑒定

為了確保房屋成套改造的可行性，改造之前，受業主委托，上海市房地產科學研究院對本案房屋進行了抗震鑒定，主要鑒定結論如下。

（1）本案房屋建于上世紀60 年代，為4 層混合結構房屋。經現場檢測，被檢測房屋主要存在屋檐挑梁銹脹露筋、走道梁和欄桿銹脹開裂露筋，部分房屋外墻粉刷開裂等。

（2）現場材料強度檢測結果表明，本案房屋砌筑砂漿抗壓強度推定值介于2.2～4.0 MPa。

（3）經測量，本案房屋整體向南、向東傾斜，各測點傾斜率范圍為0.4‰～6.0‰，小于《危險房屋鑒定標準》（JGJ 125—99）規定的限值10‰。

（4）根據現場檢測情況和承載力驗算結果，本案房屋成套改造后，原結構地基承載力基本滿足要求，但局部墻肢抗壓承載力不足，部分墻體抗震承載力不足，應結合成套改造對承載力不足的墻體采取加固措施。

（5）按照現行抗震設計規范對被鑒定房屋抗震性能進行綜合分析鑒定，被鑒定房屋砌體砂漿強度和芯柱或構造柱設置不滿足規范要求，建議采取加固措施。

4 地質概況

上海地區位于長江三角洲入海口東南前緣，擬建場地屬于濱海平原地貌類型，場地較為平坦。本工程為改擴建工程，擴建部位位于原房屋北側，原為小區道路，自然地面標高約為-0.1 m。本案房屋新擴建部位場地自上而下各土層的工程特性劃分見表1。

表1 主要土層的壓縮模量、地基土承載力特征值

根據地質探測報告：①擬建場地20 m 以下無獨立成層的飽和砂質土或沙土分布，抗震設防7 度條件下，不考慮地震液化問題；②地下水情況：對天然地基承載力計算時取-0.5 m，對承壓樁設計取值為-1.5 m；③場地地基土為軟弱土，屬IV 類場地。

5 結構設計難點及應對措施

5.1 房屋沉降控制

房屋北拓區域地基上部荷載增加較大，如處理不當，新老房屋交接處會產生嚴重的不均勻沉降，引起交接處墻體開裂；且老房屋加層也會導致原房屋區域地基上的荷載增加，從而產生新的沉降。為了控制房屋沉降，擴建部分基礎采用筏板+錨桿靜壓樁復合基礎（圖4～7），并在原房屋四周新做混凝土梁。①筏板厚度400 mm，新做鋼筋混凝土梁梁高400 mm；②樁端持力層為第⑤2層土（褐灰色黏質粉土）；③錨桿靜壓樁為鋼筋混凝土預制方樁，其規格為250 mm×250 mm，共11 節，每節樁長2 m，共計22 m。根據巖土勘察報告，單樁抗壓承載力設計值為305 kN，抗壓極限承載力標準值為610 kN。

圖4 基礎平面布置圖

圖5 外拓區域筏板剖面示意圖

圖6 新做基礎梁剖面示意圖

圖7 新做構造柱加腋構造示意圖

由于房屋擴建部分局部處于原地下人防區域，本次改造時，對鋼筋混凝土錨桿靜壓樁的布局進行了調整，以避開地下防空洞基礎區域。

5.2 地下人防處理

經與實施單位溝通，原人防仍需保留，故需對其進行改造，以滿足后期使用要求。本次改造中，將原防空洞門口封堵，并在原房屋南側采光井處新開防空洞出入口。房屋四周新做基礎梁遇到采光井或新開的門洞時，為避免基礎梁折斷對房屋基礎的不利影響，本次改造采取將該基礎梁從采光井或門洞上跨過去的措施（圖8）。

圖8 地下人防改造平面示意圖

5.3 上部結構改造

原房屋每層均設有圈梁，未設構造柱。本次改造中，擴建部分與原房屋結合處、原房屋四周均通過設置構造柱及圈梁連接，并采用加銷鍵及植筋的形式，新增混凝土柱既作為加層荷載的承重柱，又起到砌體結構中的構造柱作用，極大地改善和提高了原房屋的整體抗震性能（圖9）。外拓及加層與原房屋主體采用整體計算。現澆混凝土板除屋面板厚為120 mm外，其余板厚均為110 mm。

圖9 標準層結構布置圖

5.4 頂層加層處理

加層引起原房屋地基上部荷載增加，本次修繕采取如下措施：①加層隔墻材料選用190 mm 厚的多孔磚，可有效減輕結構自重；②五層地板采用木擱柵木地板，以減少上部荷載的增加；③加層樓板荷載、墻體荷載、屋面荷載全部通過托梁傳遞到房屋縱橫墻交接處的新增鋼筋混凝土柱上（圖10～13）。

5.5 其他

圖10 加層結構布置圖

圖11 加層橫墻下托梁構造圖

圖12 加層橫墻下托梁剖面圖

圖13 加層木擱柵構造圖

（1）設計參數取值：基本風壓為0.55 kN/m2（n=50），基本雪壓為0.20 kN/m2（n=50），抗震設防烈度為7 度（0.10 g）；地面粗糙度為C 類，風荷載體型系數1.3；屋頂積雪分布系數在均勻分布的情況下為1.0，不均勻分布時，分別為0.75、1.25；設計地震分組為第一組，建筑場地類別為上海IV 類場地，場地特征周期為0.9 s；抗震設防類別為丙類，結構阻尼比為0.05，多遇地震作用時的水平地震影響系數最大值取0.08。

（2）材料選用：本工程混凝土強度等級均為C30；地下部分采用MU15 混凝土普通磚，Mb15 水泥砂漿；地上部分采用MU10 混凝土多孔磚，Mb10 商品混合砂漿；鋼筋采用HPB300 鋼、HRB400E 鋼。

（3）砌體結構施工質量控制等級為B 級。

6 結語

本文僅針對本案房屋中比較有特點的結構改造內容及處理情況進行介紹，其他舊房改造中常見的墻體裂縫修補、混凝土構件修補、房屋糾偏加固、地基加固、墻體加固等內容，因篇幅有限，未做論述。

與新建建筑不同，老舊房屋的結構改造需綜合考慮房屋檢測報告、地勘報告、房屋現場情況、建筑改造方案等各項條件。只有充分做好現場查勘工作，全面了解并綜合考慮各項影響因素，才能做好老舊房屋改造的結構設計工作。隨著近年成套改造工作的不斷實施和推進，結構設計人員逐步積累了一定的改造經驗，但規章、規范在不斷的更新，成套改造的形式也越來越多樣，對設計人員的要求也越來越高。如何做好既往成套改造工作的總結，如何更好地展開未來的舊改房屋設計工作，仍將是結構設計工作常談常新的話題。