老舊房屋成套改造中的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

0 引言

2015 年底，我司承擔(dān)了上海市虹口區(qū)某小區(qū)的成套改造設(shè)計(jì)工作。該小區(qū)房屋成套改造方案涉及房屋內(nèi)部局部調(diào)整、房屋局部外拓、房屋頂層加層等改造內(nèi)容，同時(shí)涉及原地下人防改造，改造形式相對(duì)復(fù)雜。如何在滿足建筑使用功能要求的前提下，做到結(jié)構(gòu)安全、構(gòu)造合理、造價(jià)經(jīng)濟(jì)，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員來說具有一定的困難和挑戰(zhàn)。本文以其中最具代表性的某幢房屋為案例，簡單介紹結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)專業(yè)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(jì)60 年代（圖1），4 層砌體結(jié)構(gòu)。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(shè)有地下人防，位于右側(cè)樓梯間下及左右各1 個(gè)開間；基礎(chǔ)均采用墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)，其中，山墻基礎(chǔ)寬約1.5 m，外縱墻基礎(chǔ)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(yù)制板，房屋外墻設(shè)圈梁，圈梁截面為200 mm×（120～150）mm。改造前，衛(wèi)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(duì)其實(shí)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(cè)一～四層擴(kuò)建1.4 m，作為居民廚房、衛(wèi)生間、走道和樓梯間的主要布置區(qū)域；②將每層的原樓梯間拆除后封堵，并進(jìn)行分割，作為兩戶居民的衛(wèi)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(duì)其他樓棟的采光影響，擴(kuò)建區(qū)域仍為4 層。

圖1 改造前標(biāo)準(zhǔn)層平面圖

圖2 改造后標(biāo)準(zhǔn)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(yè)主委托，上海市房地產(chǎn)科學(xué)研究院對(duì)本案房屋進(jìn)行了抗震鑒定，主要鑒定結(jié)論如下。

（1）本案房屋建于上世紀(jì)60 年代，為4 層混合結(jié)構(gòu)房屋。經(jīng)現(xiàn)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(xiàn)場材料強(qiáng)度檢測結(jié)果表明，本案房屋砌筑砂漿抗壓強(qiáng)度推定值介于2.2～4.0 MPa。

（3）經(jīng)測量，本案房屋整體向南、向東傾斜，各測點(diǎn)傾斜率范圍為0.4‰～6.0‰，小于《危險(xiǎn)房屋鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ 125—99）規(guī)定的限值10‰。

（4）根據(jù)現(xiàn)場檢測情況和承載力驗(yàn)算結(jié)果，本案房屋成套改造后，原結(jié)構(gòu)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(yīng)結(jié)合成套改造對(duì)承載力不足的墻體采取加固措施。

（5）按照現(xiàn)行抗震設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)被鑒定房屋抗震性能進(jìn)行綜合分析鑒定，被鑒定房屋砌體砂漿強(qiáng)度和芯柱或構(gòu)造柱設(shè)置不滿足規(guī)范要求，建議采取加固措施。

4 地質(zhì)概況

上海地區(qū)位于長江三角洲入?？跂|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(kuò)建工程，擴(kuò)建部位位于原房屋北側(cè)，原為小區(qū)道路，自然地面標(biāo)高約為-0.1 m。本案房屋新擴(kuò)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(jù)地質(zhì)探測報(bào)告：①擬建場地20 m 以下無獨(dú)立成層的飽和砂質(zhì)土或沙土分布，抗震設(shè)防7 度條件下，不考慮地震液化問題；②地下水情況：對(duì)天然地基承載力計(jì)算時(shí)取-0.5 m，對(duì)承壓樁設(shè)計(jì)取值為-1.5 m；③場地地基土為軟弱土，屬IV 類場地。

5 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難點(diǎn)及應(yīng)對(duì)措施

5.1 房屋沉降控制

房屋北拓區(qū)域地基上部荷載增加較大，如處理不當(dāng)，新老房屋交接處會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的不均勻沉降，引起交接處墻體開裂；且老房屋加層也會(huì)導(dǎo)致原房屋區(qū)域地基上的荷載增加，從而產(chǎn)生新的沉降。為了控制房屋沉降，擴(kuò)建部分基礎(chǔ)采用筏板+錨桿靜壓樁復(fù)合基礎(chǔ)（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(zhì)粉土）；③錨桿靜壓樁為鋼筋混凝土預(yù)制方樁，其規(guī)格為250 mm×250 mm，共11 節(jié)，每節(jié)樁長2 m，共計(jì)22 m。根據(jù)巖土勘察報(bào)告，單樁抗壓承載力設(shè)計(jì)值為305 kN，抗壓極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值為610 kN。

圖4 基礎(chǔ)平面布置圖

圖5 外拓區(qū)域筏板剖面示意圖

圖6 新做基礎(chǔ)梁剖面示意圖

圖7 新做構(gòu)造柱加腋構(gòu)造示意圖

由于房屋擴(kuò)建部分局部處于原地下人防區(qū)域，本次改造時(shí)，對(duì)鋼筋混凝土錨桿靜壓樁的布局進(jìn)行了調(diào)整，以避開地下防空洞基礎(chǔ)區(qū)域。

5.2 地下人防處理

經(jīng)與實(shí)施單位溝通，原人防仍需保留，故需對(duì)其進(jìn)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(cè)采光井處新開防空洞出入口。房屋四周新做基礎(chǔ)梁遇到采光井或新開的門洞時(shí)，為避免基礎(chǔ)梁折斷對(duì)房屋基礎(chǔ)的不利影響，本次改造采取將該基礎(chǔ)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(jié)構(gòu)改造

原房屋每層均設(shè)有圈梁，未設(shè)構(gòu)造柱。本次改造中，擴(kuò)建部分與原房屋結(jié)合處、原房屋四周均通過設(shè)置構(gòu)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(jié)構(gòu)中的構(gòu)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(jì)算?，F(xiàn)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(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)布置圖

圖11 加層橫墻下托梁構(gòu)造圖

圖12 加層橫墻下托梁剖面圖

圖13 加層木擱柵構(gòu)造圖

（1）設(shè)計(jì)參數(shù)取值：基本風(fēng)壓為0.55 kN/m2（n=50），基本雪壓為0.20 kN/m2（n=50），抗震設(shè)防烈度為7 度（0.10 g）；地面粗糙度為C 類，風(fēng)荷載體型系數(shù)1.3；屋頂積雪分布系數(shù)在均勻分布的情況下為1.0，不均勻分布時(shí)，分別為0.75、1.25；設(shè)計(jì)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(shè)防類別為丙類，結(jié)構(gòu)阻尼比為0.05，多遇地震作用時(shí)的水平地震影響系數(shù)最大值取0.08。

（2）材料選用：本工程混凝土強(qiáng)度等級(jí)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(jié)構(gòu)施工質(zhì)量控制等級(jí)為B 級(jí)。

6 結(jié)語

本文僅針對(duì)本案房屋中比較有特點(diǎn)的結(jié)構(gòu)改造內(nèi)容及處理情況進(jìn)行介紹，其他舊房改造中常見的墻體裂縫修補(bǔ)、混凝土構(gòu)件修補(bǔ)、房屋糾偏加固、地基加固、墻體加固等內(nèi)容，因篇幅有限，未做論述。

與新建建筑不同，老舊房屋的結(jié)構(gòu)改造需綜合考慮房屋檢測報(bào)告、地勘報(bào)告、房屋現(xiàn)場情況、建筑改造方案等各項(xiàng)條件。只有充分做好現(xiàn)場查勘工作，全面了解并綜合考慮各項(xiàng)影響因素，才能做好老舊房屋改造的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。隨著近年成套改造工作的不斷實(shí)施和推進(jìn)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員逐步積累了一定的改造經(jīng)驗(yàn)，但規(guī)章、規(guī)范在不斷的更新，成套改造的形式也越來越多樣，對(duì)設(shè)計(jì)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(jié)，如何更好地展開未來的舊改房屋設(shè)計(jì)工作，仍將是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作常談常新的話題。