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加层技术在房屋建筑结构中的应用
RSS 打印 复制链接 发布时间:2017-02-15 13:27:04

  导读:在这种情况下建筑加层技术就成了扩大房屋面积的一个很好手段,由于它是在旧建筑物上加层,不占用土地或占用很少一部分土地,因此,可以缓解现今土地资源紧张的形势。此种结构的优点是施工周期短、重量轻、加层结构形式多样,结构上的一些节点问题比较容易处理,适合大跨度、大空间的结构。

  关键词:加层技术,施工,应用

  0.前言
  近年来由于城市工业化和商业化的迅速发展,城市建设用地日趋紧张,有些已建成的建筑物已经不能适应日益繁荣的物质、文化需求,使用功能受到限制,需要进一步扩大使用面积。在这种情况下建筑加层技术就成了扩大房屋面积的一个很好手段,由于它是在旧建筑物上加层,不占用土地或占用很少一部分土地,因此,可以缓解现今土地资源紧张的形势。此外,加层比新建房屋的投资要少得多,这对于资金紧缺的情况,加层不失为一种很好的举措。
 
  1.加层技术适应对象及加层方案
  1.1 适应对象
  加层改造的目的主要是节约投资,短期收效。在选择改造对象时,更应着重于其安全设计,凡满足下列条件的房屋可进行改造:经综合技术经济分析,加层改造房屋的造价低于新建房屋造价;2~4层砖混结构或混合结构房屋;房屋结构状态良好,未因基础不均匀下沉、地震和其他人为因素引起裂缝;加层改造后房增高、进深加大,应基本满足房屋对日照的要求。
  1.2 加层方案
  由于原有建筑结构形式的不同,需要对其采取不同的加层方案。考虑到加层方案的合理性、经济性和安全性,现在经常采取的方案有以下几种。第一,采用轻钢结构或钢结构。此种结构的优点是施工周期短、重量轻、加层结构形式多样,结构上的一些节点问题比较容易处理,适合大跨度、大空间的结构。不足之处是造价较高、屋顶有一定的坡度、沿街面比较难处理,以后结构的维护较麻烦,而且屋顶不能利用,隔音效果也较差。第二,采用钢筋混凝土框架结构。此结构的优点是造价相对比较低,能和原有建筑的结构相同并有很好的连接,立面比较容易处理,维护简单方便,屋顶可以被更好的利用(作为绿化、休闲场所,也可以作为消防避难的场所)。缺点是重量大、跨度大的空间所用的梁、柱截面都比较大,影响利用空间,对下层结构的影响也大,上下节点连接的处理也麻烦。第三,采用钢筋混凝土柱圈梁、钢结构屋面。此结构的优点是柱的自重大,柱圈梁加结后的刚度较好,与围护墙和窗户都能较好的连接。不足之处同采用钢结构。

  2.加层后结构处理及加固
  2.1屋面处理
  钢结构:屋面板可以选用彩钢夹芯板(其重量约为一般混凝土板的20 %) 等轻质材料。
  钢筋混凝土结构:原屋面隔热层清除干净;排水坡可以采用C10 炉渣轻质混凝土找平;为减轻屋面的荷载,减少框架柱和基础所承受的荷载,改造后的屋面可以采用水泥珍珠岩找坡或结构找坡,且防水保温材料可以采用聚氨酯发泡材料、苯板等轻质材料。
  2.2 柱钢筋接长处理
  加层柱与下部柱的连接是结构上处理比较关键的部位。在加层工程中,一般是凿开顶层柱纵筋保护层,将可以焊接长柱的柱筋尽量焊接连接;对于不能采用焊接的柱筋可以采用结构胶种植钢筋的方法,柱角筋处宜种植两根柱筋,以保证受力。钢筋种植长度为15 d ( d为纵筋的直径),种植钢筋应进行曲强度抽检。凿开处应对新旧混凝土结合处及时采取高强度的细石混凝土灌浆进行修补处理;对于原柱上没有足够长度的柱钢筋来焊接的,也可以在原屋面上加做一道圈梁,把圈梁的钢筋与原屋面梁的上部负筋敲开并进行焊接,把加层柱的纵筋与圈梁钢筋和下层柱伸入梁内的钢筋焊接,这样大圈梁就形成了一道箍和支座,把上部的柱很好地固定并与下部的梁柱连成一体,进行有效的传力。
  2.3框架柱与钢柱连接
  柱脚形式的确定,是刚接还是铰接,能否实现预先设计形式,决定于施工中锚栓的安装,见图1所示。
QQ图片20170215114914.png
  (a)刚接柱脚(b)铰接柱脚
  图1 柱脚形式
  2.4 梁、柱节点处理
  直接钻孔连接。在既有框架柱头上直接钻孔,锚固钢筋焊接于过渡钢板上。锚固钢筋伸入柱内,用结构胶锚固,待结构胶硬化到一定程度,即可安装钢柱。这种方法能精确保证钢柱地脚螺栓的安装位置,且施工速度快,对柱顶的破坏小。
  当有些钢筋混凝土框架柱的配筋较多,无法成孔,可采用钢柱底板与混凝土柱主筋连接的方法。即在柱内挑选位置合适的主筋加热调直后,反投到底板上开孔塞焊,柱顶铺细石混凝土找平,钢柱与底板螺栓连接。
  建筑加层中,不是所有新增结构柱子位置都与原结构位置相吻合的。当新增柱子和原结构梁相联系的情况,可以采用两种方法来处理:
  (1)膨胀螺栓连接法
   这种方法主要用于原建筑为上人屋面或吊顶内管线分布复杂,很难在梁下端进行施工的情况。具体作法是:首先定出梁轴线位置;对梁上表面处理;按图纸要求用冲击钻(或风镐)钻眼;将膨胀螺栓固定在梁上;按膨胀螺栓位置在柱底板上打眼,用高强砂浆找平后放上柱底板,用螺母将膨胀螺栓拧紧。
  (2)夹箍方法
  这种方法主要用于柱荷载较大,可以在梁上施工的情况。做法是:定出梁轴线的位置;依照原结构梁的尺寸和加层设计要求,做好上下夹板及夹箍螺杆;在梁上下及两侧分别用夹板和螺栓做好加箍,然后拧紧。
  2.5钢筋混凝土外套加固
  在原有的钢筋混凝土构件外设钢筋混凝土外套,混凝土可用浇注或喷射方式扩大原有关键截面,以提高构件的承载能力,称为钢筋混凝土外套加固。用这种方法加固框架梁、框架柱和排架柱,其构造要求见表1。
表1 钢筋混凝土外套的构造要求
QQ图片20170215114942.png
  2.6基础和柱、梁的加固
  在实际的很多加层工程中,原有结构的截面和配筋都有不能满足加层后的承载力的时候,这时就必须对原有的结构进行加固处理。采用较多的加固方法有:加大截面法、外包加固法、预应力加固法、改变结构传力途径法、外部粘钢加固法、碳纤维加固法、绕丝加固法、玻璃钢加固法。每一种加固方法各有特点和适用范围,应根据具体情况加以选择。
 
  3.施工技术要求及加层结构施工注意事项
  3.1 施工技术要求
  拆除工程:通常采用保护性拆除技术(这与破坏性拆除明显不同),它包括确定拆除方法;选择合适的材料、拆除机械;制定切实可行的保护措施等综合技术。拆除采用由上至下的方法,并根据原结构的特点,把每一项具体拆除项目合理安排,确定拆除顺序。为保证房内工作人员及施工人员的安全,除搭设必要的水平防护棚、防护围墙外,还应尽量减少噪声,控制尘土飞扬,可以采用静态破碎、局部风镐、人工剔凿等方法。加固、加层工程:钢筋的化学锚固应由专业的施工队伍施工并做现场检验;新旧混凝土结合面必须凿毛、打齿槽,深度不小于6 mm;所有碎块浮碴都必须清除,并用水冲洗干净;在整个施工过程中应采取可靠的支撑措施;加固改造施工应遵守有关加固技术规范。
  3.2 施工注意事项
  (1)在浇注新混凝土时,原混凝土表面应凿毛,清除干净后,适当湿润,并新涮一层界面剂,以确保新旧混凝土形成一体。
  (2)施工时,应采取确保施工质量和施工安全的措施。在剔除原有结构前必须对可能影响到的原结构(包括梁、板)进行可靠支护,并对新设支护的下方主体支承结构进行复核验算。
  (3)梁板开洞、锚筋及灌浆、加固,需要由有一定经验的专业施工队伍完成。孔洞宜采用机械钻孔,事先应探测原钢筋位置以免对原结构造成损伤。如无特殊说明,剔凿混凝土时,原结构中钢筋不得切断。
  (4)为保证增层结构的耐久性,化学植筋用结构胶除对抗拉、抗剪设计强度指标提出要求外,对耐高温、抗老化性能指标也应提出具体要求。
 
[参考文献]
[1] 王欣.房屋加层改造设计的探讨[J].建筑工程
[2] 王茜.框架结构建筑物加层技术的探讨
[3] 刘军进,黄小坤.某高层建筑屋顶增层结构设计方案. 山西建筑,2004,30(11)
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