建筑加层时的建筑设计和结构设计

摘要：随着城市工业化和商业化的迅速发展，城市建设用地日趋紧张，故加层建筑逐渐增多。文章根据已完成的若干直接增层建筑和结构设计，对相关问题进行了总结。

关键词：建筑加层；建筑设计；结构设计；加层设计

中图分类号：TU209文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）11-0117-02

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，尤其是老城区的建筑物已不适于日益繁荣的物质、文化需求。由于功能受到限制，需要进一步扩大使用面积，故加层建筑逐渐增多。加层设计，不论从造型上、使用功能上和结构上都得到了重视。加层建筑设计除了有普通工业与民用建筑设计的共性外，还有一些由于加层特点所决定的个性。在设计时，应充分考虑它的个性，以便设计完善。房屋增层，根据它的结构形式，分为四大类，即直接增层类、外套增层类、室内增层类和地下增层类。

一、建筑设计

直接增层是指在旧房主体结构上直接加高，增层荷载全部或部分由旧房基础、墙、柱等承担的形式。在进行建筑设计时，要注意加层部分对建筑物的影响，具体地讲要注意以下几个方面：

1．平面布置。平面图上轴线的标注、分格大小尽量与原图一致。房间的隔墙尽量落在原建筑物的梁的位置。如果原设计平面带有圆弧等一类非直线的造型，加层设计中，也应尽量达到同样效果。具有上、下水管道的房间如厕所、开水间、空调机房等尽量在同一平面位置，减少管路的敷设，避免不必要的渗漏。

2．立面及外装修。加层的特点决定了它的立面及外装修应予充分的重视。立面和外装修要与原建筑相呼应，加层的檐高，一方面要满足室内净空要求，同时还要满足城市规划部门对城市规划限高的要求。立面造型和外装修一般要与原建筑一致，如果建筑有贴面砖、带形铝合金窗，那么加层也应尽量有，或者干脆将原来的贴面砖剔除，整个立面重新装修，加层后效果较好。

3．材料选择。加层材料选择应优先选用轻质材料，如结构选用钢结构、外墙采用泰柏板、内墙采用轻钢龙骨石膏板、防火墙采用加气砼块，吊顶一般采用石膏板、吸音板等轻质材料。下面重点介绍一下屋面材料的使用。轻质屋面材料目前使用较多的是EPS轻型隔热保温夹芯板和彩色压型板。前者集承重、防水、保温、装饰于一体，是一种比较理想的屋面材料，设计坡度应在1/20以上。夹芯板的纵向接缝应与流水方向一致，不允许交叉。压型钢板屋面的保温有上保温和下保温两种。总地说来，加层的特点是使加层的痕迹越少越好，应有天衣无缝、巧夺天工之妙。

二、结构设计

直接增层的结构设计分三个部分：加层部分、原结构验算和整体结构验算。下面分别论述。

1．加层部分的结构布置。加层结构的布置要注意有明确的计算模型，合理的传力路线，安全可靠的构造措施。应该有合理的刚度和强度调度分布，严防竖向刚度突变。特别注意不能下刚上柔，产生过大的应力集中或塑性变形集中。柱网布置一般要与原结构一致，实在因为加层需要不能落到柱上时，也必须放到主梁上。对该主梁需进行更严密的计算，如不满足要求，则应加固，从结构布置角度出发，设置多道抗震防线，避免因部分结构构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力。支撑是一种将平面框架组成空间整体、抵抗水平风荷载、地震荷载比较有效的构造措施。屋盖上的构件如檩条布置要从多方面考虑，比如说屋面荷载情况、吊顶情况及其他专业管道布置情况，等等。

2．钢框架与原结构的连结。钢框架与原结构的联结柱脚在设计时一般按铰接处理。虽然实际情况为弹性嵌固，但从力学角度出发来看，这种弹性嵌固结点对按铰接计算的框架是偏于安全的。由于对于加层结构来说，柱脚是很重要的，从构造上应做得牢固一些，刚性一些。有一个加层方案，柱脚联结采用原结构主筋调直后与过渡板剖口焊的办法，在钢结构安装完毕后，沿墙还做一道圈梁，这道圈梁可以增加柱脚的稳定性、刚度。

3．原结构验算。原结构验算，是加层设计中必不可少的一个环节。进行原结构验算，首先得查看原结构图纸，并按原图纸的结构布局进行一次受力计算，还要了解该楼施工情况，原施工单位工人素质、变更和洽商情况，必要时还应对原结构的强度进行检测。加层的建筑一般不超过8层，结构分析还是比较容易的。而且，验算的结果也是比较可靠的。原地基承载能力验算应在原结构验算的同时完成。

4．整体结构验算。整体结构验算，在加层设计中也是必不可少的一个环节。把加层结构与原结构的全部荷载合成一体进行受力计算，并与原结构地基的应力情况作一比较，分析加层后应力的增减情况。在进行验算时，暂时不考虑由于时间因素增加固结而提高土的承载力的因素。

经过计算，原结构的某些部位或地基需进行加固时，应另行设计加固方案。结构加固的办法很多，可以增加构件断面、粘贴钢板，也可以在构件跨中增加支撑，减小计算跨度，另外还有预应力等方法。

三、加层设计应注意的问题

1．注意与原建筑的协调，加层应保持建筑风格。装修形式、选材尽量与原建筑相同。如果考虑同种材料新旧程度不一样，建议整体更换。

2．结构布置尽量与原结构柱网相对应，传力途径简洁明了,并运用概念设计的分析方法。与原结构的联结要牢固可靠。

3．尽量采用轻质材料。

4．原结构和地基在加层设计时要进行验算，并要按加层时的情况进行整体结构验算。强度不够，应根据现场情况选择加固方案。

总之，加层设计，由于情况不同，设计方案并不能简单概括，以上几点仅供参考。

作者简介：陈之让（1968－），男，怀集县新鸿基建筑设计有限公司工程师，研究方向：建筑结构设计。