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1、精品学习资源既有建筑砌体结构、混凝土结构加层技术浅析董有鞠树森【摘要】本文 科学地利用建筑加层技术解决既有建筑物的扩容，并保证建筑物后续使用安全，同时，更好地实现既有建筑节能，已成为政府和相关企业关注和讨论的焦点；既有建筑加层加固改造的同时建筑寿命也得到了延长，建筑寿命的延长是最大的节能；本文重点介绍既有建筑砌体结构、混凝土结构加层的挑选原就、加层形式以及隔震托换技术在加层中的应用；【Abstract】Using adding layer technology ofexisting masonry structureandconcrete structure, ensuring the sec
2、urity of building s subsequent use, a thebuildingenergy efficiencybetter,has beenthefocus pointwhichthe government and related enterprisepay attentiontoand research. When we strengthening the building and add layer, the life of the building extend at the sametime. Building life extension is the bigg
3、est energy saving. This article mainly introduce the principle of selection, the form of adding layer, and earthquake isolation and underpinning technology of both existing masonry structure and concrete structure applied in practice.【关键词】 加层加固；隔震托换；抗震加固；【Keywords】adding layer and strengthening； ear
4、thquake isolation and underpinning； Seismic strengthening.一、引言随着我国经济建设的快速进展，土地资源日趋紧急，我国每年既有建筑改造及节能改造工程已呈增长趋势；据统计，我国城市住宅建筑平均使用年限为30 年左右，依据国家相关标准要求，重要建筑和高层建筑的主体结构耐久年限一般为100 年左右，一般性建筑为50至 100 年；目前我国建筑使用年限远没有达到国家标准所规定的要求，与国外相比相差甚远；依据相关资料显示，英国建筑平均寿命长达132 年，欧洲住宅平均使用年限为80 年以上，美国 44 年以上；依据体会证明，旧建筑改造投资少、见效快，
5、既可以延长建筑使用寿命，也有利于爱护城市风貌；我国既有建筑截止2021 年底，现有房屋存量为 277 亿平方 M，其中城镇住宅 134 亿平方 M；依据 2005 年统计，全国既有建筑70%是 90 岁月以后的建筑，目前需要改造的建筑有30%左右；许多既有建筑耐久性、安全性、舒服性难以满意人们的需要；当然，全部推倒重欢迎下载精品学习资源建并不现实，也不符合我国的可连续进展战略；相关专家指出，加固改造费用是重建的 1/15 ，主要费用包括社会成本、拆迁成本、垃圾处理等等附加成本；解决这些问题的正确途径就是进行合理的改造，延长建筑的使用寿命；但到目前为止，我国既有建筑加层改造尚缺乏明确的、具有推广
6、价值的政策支持体系；二、既有建筑加层的挑选原就在大规模对既有建筑进行加层改造的过程中，建筑物的加层与结构的加固改造紧密结合，通过对既有建筑物加层加固改造工程技术的分析，建筑物加层应以检测和鉴定结果作为其加层结构设计的依据；应依据地基条件和建筑物的重要性，提出沉降观测的详细要求；既有建筑加层结构的挑选原就应符合以下要求；（1） 安全牢靠建筑物加层的结构设计应符合国家现行有关标准的要求，加层后传力路线应明确，运算方法牢靠，构造措施严密，应尽量削减由于加层给既有建筑物承重结构造成的附加应力和变形；地震区的既有建筑物加层应遵循“先抗震加固，后加层改造”的原就；（2） 经济合理进行多方案的经济技术比较，
7、挑选经济合理的方案；充分发挥原有建筑物的承载潜力， 优先采纳轻质高强材料以削减上部加层的重量；（3） 有利抗震建筑物的加层设计应符合建筑抗震设计规范（GB 50011-2001）的要求；建筑的加层设计应具有合理的地震力作用传递路线、足够的承载力、良好的适应变形才能和吸能耗能才能；同时应具有合理的刚度分布，防止竖向刚度突变，上柔下刚，造成柔性低层，产生过大的应力集中和塑性变形；对薄弱部位，应实行措施提高其抗震才能；（4） 便利施工施工方法应力求简洁，工期短；（5） 节约能源在建筑物加层改造的设计施工过程中，要有建筑节能意识和相应节能法规的限制，要做到四节一环保的要求，建筑物加层部分要符合国家合同
8、能源治理工程的要求；（6） 保持原貌，美观有用通过加层加固改造的建筑，应注意室内外环境的处理，特殊是建筑外立面的处理；对有纪念意义或有文物、历史、艺术价值的建筑物，应予以修复和储存；欢迎下载精品学习资源三、既有建筑加层加固技术几十年来，对既有建筑的加层改造工程，由单栋建筑的小面积加层改造，进展到大面积建筑物的加层，由工业建筑的加层改造，进展到大型商场和公共建筑的加层改造；由砖混结构上的直接加层，进展到采纳外套框架加层、隔震穿透加层及顶升技术，不同的加层方法各具优缺点；本文针对不同的建筑物采纳不同的加层方法，以期得到合理的经济效益评判；因此，对既有建筑实行加层改造，通常依据结构的现有条件采纳直接
9、加层法、外套框架加层 法、隔震穿透加层法、底层顶升加层法和建筑室内加层法等方法；1、直接加层法对既有建筑进行适当处理后，不转变结构承重体系和平面布置，在上部直接加层；该方法适用于基础承载力、墙体柱等承重结构有肯定潜力可挖的建筑，并且在加层后也有一些安全储备的结构，该方法加层一般不宜超过三层；一般既有建筑物的地基在长期荷载的作用下,由于地基土压缩固结作用，可使土的承载才能提高，随着建造时间的增加，地基的承载才能随之增加；采纳直接加层法进行设计时 , 先运算新加部分的结构内力 , 再把内力加进原有结构，对原结构承载才能进行验算；当原有建筑物不满意安全要求时 , 应实行相应的加固措施或通过转变荷载传
10、递路径的方法来处理；在砌体结构上直接加层时，原房屋的女儿墙、挑檐等部位，屋顶防水等应进行全部拆除；在原屋顶增浇叠合层，然后在原屋顶增加圈梁及构造柱的植筋；在实际工程中，直接加层法依据结构的不同，通常采纳不同的加固方法，如圈梁构造 柱、板墙加固、增大截面加固法、外粘钢板加固法、粘贴纤维复合材加固法、混凝土套加固法等；2、外套框架加层法外套框架加层法适用于加层层数较多,荷载较大或加层部分需要大开间时，原承重结构或地基基础难以满意过大的加层荷载，通常采纳外套框架加层法；外套框架结构可以解决直 接加层不能解决的问题，即在原建筑物外增设外套框架结构，加层荷载通过在原建筑物外新 增设的外套框架结构 墙、柱
11、等 传至新设置的基础和地基上；外套框架结构加层法适用范畴广泛，不仅外套框架结构本身有多种结构形式，而且也适用于原建筑的多种结构形式，如砖 混结构、框架结构、底框结构等；外套框架结构可分为两大类：一类是分别式外套框架结构 体系，另一类是协同式外套受力体系；1） 分别式外套框架结构体系；原建筑结构与新外套加层结构完全脱开，独立承担各自的欢迎下载精品学习资源竖向荷载和水平荷载，其水平净空距离满意抗震及加层施工的要求，这种加层方法运算简图清楚, 外套框架独立承担加层部分的荷载；但当既有建筑物层数较多或抗震设防烈度高于七度时, 由于新旧建筑物没有垂直方向的联系, 外套框架结构底层柱过长, 导致外套框架结
12、构上重下轻、上刚下柔，形成”高鸡脚”建筑，对抗震极为不利，因此这种方法在地震区不宜采用；2） 协同式外套受力体系；原建筑结构与新外套加层结构相互连接，共同承担加层部分的荷载；为解决分别式外套框架结构体系存在的问题，提高结构整体性及横向刚度；协同式外套受力体系依据新增外套框架与原建筑物之间的相互连接情形，又可分为铰接和刚接；由于刚接受力比较复杂，一般很少采纳；对于铰接，通常将新增外套框架与原建筑物通过设置扣件、咬合键、垫块或滑动装置等进行链接，使整个结构共同承担水平荷载，新增外套框架与原建筑物分别承担各自的竖向荷载；3、隔震穿透加层法隔震穿透加层法是外套框架结构和大跨梁结构的综合应用，是外套加层
13、结构的拓展和进步；大致可分为三种形式；1）外套大跨梁结构；该结构是在外套框架结构的基础上，每一层均设大跨梁；大跨梁横跨原建筑物，跨度较大，一般均超过 10M 以上；由于跨度比较大，所以对于外套大跨梁结构必需采纳先进的技术，如预应力技术、组合结构技术等以加大梁的承载才能，减小梁的断面和变形；2 ）外套框架内柱不落地结构该结构形式的外套框架柱落地，首层为大跨梁，以上各层依据需要设单排、双排或多排内柱，内柱不落地，落在首层大跨梁上；即内柱荷载通过大跨梁传至外套框架柱，再传至基础、地基；3 ）外套大跨度空腹桁架结构该结构形式是横跨原建筑的大跨梁采纳空腹桁架，该结构具有承重才能高、自重轻、节约建筑材料等
14、优点；目前，空腹桁架技术比较成熟，在工业建筑中应用比较广泛；4、底层顶升加层法底层顶升加层法，一般可向下加12 层；为了防止或削减土体位移与建筑物的下沉， 在既有建筑物施工前，预先进行底层柱的顶升支撑，以卸除上部荷载；底层顶升加层法可分为延长式向下加层、向下扩展式加层两种；欢迎下载精品学习资源1） 延长式向下加层法：是将建筑物地下室通过底层顶升加层法直接在建筑物底下向下延长；2） 向下扩展式加层法：可利用建筑物周边地下空间进行底层顶升加层法，这种加层方式可将建筑物加层后的地下室变得宽阔，能有效地利用地下空间资源；5、建筑室内加层法建筑室内加层，俗称夹层，其形式多种多样，既有建筑的室内净空较高时
15、可在室内加 层；对爱护性建筑外立面和围护结构须原样爱护，内部可实施结构改造；新增结构的基础应考虑与原结构基础及室内管沟基础等的相互影响；室内加层一般采纳整体式室内加层法，新增加部分与原结构连成整体，不占用室内面积；室内加层针对不同的建筑，采纳的加层方法不同，室内加层大致可分为20 多种，如厂房、宾馆大堂、剧场、医院等大跨度结构加层方法都是不一样的；采纳整体式室内加层时，应保证新旧结构的连接牢靠，并应符合以下规定：1） 单层室内增加或多层砌体建筑室内楼盖进行拆旧换新改造时，室内纵、横墙与原结构墙体连接处应增设构造柱并用锚栓与原墙体连接，新增楼板处应加设圈梁；2） 钢筋混凝土单层厂房或钢结构单层厂
16、房室内加层时，新加结构梁与原建筑柱的连接宜采纳铰接；3） 混凝土框架结构室内加层时，新增梁与原有边框架柱之间可采纳刚接或半刚接，此时应对原框架边柱结构进行二次叠合受力分析，将原柱子内力与新增结构引起的内力叠加进行截面验算；四、隔震托换技术在加层改造中的应用传统的抗震设计方法以“抗”为主，即通过加大结构断面，增加配筋来抗击地震；这样会带来三个方面的不足：1） 结构断面越大，刚度就越大，地震作用力也就越大，随之带来所需断面及配筋也就越大，大大增加了抗震所需的工程费用；2） 以既定的“设防烈度”作为设计依据，由于地震发生的随机性，当发生突发性超烈度地震时，加层建筑物就有可能遭受严峻破坏和倒塌；3）
17、答应结构物在地震中显现肯定程度的损坏，但它无法保证内部装饰与重要设备不受损害；除了“抗”以外，可以通过采纳隔震托换技术来隔离地震能量向建筑的输入，通过滤波欢迎下载精品学习资源强化建筑结构刚度和延性；通常在建筑物和基础之间，设置一种特殊的装置隔震垫，通过这个装置把建筑物和地面分开，隔离地震能量向建筑物传递，减轻地震灾难，这就是隔震技术；在我国，隔震技术在既有建筑加层加固的实践应用中并不多见，该技术通过设置隔震层来隔离及耗散吸取到的地震能，阻碍了地震能量向上部结构的传输，从而使上部结构的振动减小；该技术是一种较为成熟的建筑结构地震掌握技术，通常可降低地震烈度12 度，且具有安全性好、造价低廉等优点
18、，在新建建筑中已被广泛采纳；但在既有建筑加层改造中的应用很少，主要是隔震装置植入及托换技术复杂，严峻影响了隔震技术在这一领域的应用及进展；目前，依据多年的工程实践，针对砖混结构和多层框架结构，总结出一套系统的、科学的隔震层设置及托换技术，经实践证明是行之有效的先进技术，具有明显的经济效益和社会效益；1）砖混结构隔震支座托换技术依据设计图纸，第一预制钢筋混凝土销梁，同时进行砖混结构基础的加固施工；对待安 装隔震支座的砖混结构墙体进行开洞，安装销梁，待销梁施工完成后，再施工上、下肩梁， 当肩梁混凝土强度达到设计强度的70%以上时，再进行隔震支座安装部位墙上开洞施工；接下来施工上、下封板，安装隔震支
19、座，待全部混凝土强度达到设计的70%后，可拆除上、下肩梁间的剩余墙体，砖混结构隔震支座托换完毕；（如图1、图 2 所示）图 1砖混结构隔震支座托换示意图欢迎下载精品学习资源图 2砖混结构隔震支座托换剖面图2）多层框架结构并联隔震支座托换技术在框架结构基础及柱加固后，依据设计图纸进行框架柱的上、下牛腿施工，每柱一般为 2 4 个隔震支座进行并联组合；牛腿施工应与隔震支座安放同时进行，一般先将隔震支座安放固定在下牛腿上，校准位置后与下牛腿一起灌筑，然后在灌筑上牛腿，待混凝土强度达到设计强度后切断框架柱，框架柱上的荷载直接传给隔震支座，再传给下柱，直至传给基础；（如图 3 所示）欢迎下载精品学习资源
20、欢迎下载精品学习资源五、结语图 3 多层框架结构并联隔震支座托换示意图欢迎下载精品学习资源通过对加层技术的初步探讨，可知采纳加层加固综合改造的费用是拆除重建的1/15 ；在加层改造的同时采纳隔震托换技术对既有建筑进行抗震加固，可降低地震烈度1 2 度（通常上部结构的地震反应只有隔震前的1/4 1/12 ），从而保证了建筑物后续使用安全，达到预期的抗震标准；因此，既有建筑加层加固改造具有宽阔的进展前景，同时也是一项利国利民的大事情，具有长远的社会效益、经济效益与环境效益；【参考文献】【1】 唐业清主编，建筑物移位纠倾与增层改造北京：中国建筑工业出版社， 2021 年；【 2 】王玉岭等编著，既有建筑结构加固改造技术手册北京：中国建筑工业出版社，2021年；【3】 GB50011-2021 建筑抗震设计规范 S；董有：（ 1969 年），男，北京人，从事既有建筑抗震加固讨论，电子邮箱欢迎下载精品学习资源欢迎下载