浅谈公安办公楼加层扩建改造设计

冯世高

1 工程概况

该办公楼原设计为一幢四层单体双向建筑,结构形式为砖混结构,地基为 600mm厚灰土,上部砌大放脚砖基础,全部为砖墙承重,现浇钢筋混凝土楼(层)盖。该工程所在地区抗震设防烈度为 6度区,属于丙类抗震建筑,设计地震分组为第一组,现因该办公楼无法满足单位使用要求,特提出加层扩建,在原四层基础上再增加一层,紧靠办公楼西侧再扩建650m2。新建五层的一幢小型双向单体建筑如图 1所示。

2 设计工程

在设计开始前建设单位委托我设计单位对建筑进行实地现场勘验和鉴定。原建筑物墙体无裂缝,基础无明显不均匀沉降,对该工程基础反复验算,在必要的加固前提下可以考虑加层扩建[1]。

该工程为改造扩建工程,根据建筑设计方案及荷载使用情况,场地条件,对原建筑物加层和扩建工程的结构形式及设计规范要求,本着“经济,安全,适用,美观”的原则经多方比较,初步拟定了结构的平面布置体系及所有物件的各项尺寸。对旧建筑加层部分砌体仍采用砖混结构,屋顶钢结构轻型彩钢保温屋面。扩建工程底层为饭店,二层～五层为办公,客房及卫生间区。增设一部楼梯,走廊连接贯通扩建部分采用框架体系,其他均为砖混结构。基础为混凝土条形基础,上部采用悬挑结构,然后将结构模型输入到计算机中,对其结构进行大量的计算和分析比较,经过反复校换,修改,从中筛选出最优方案,确定了结构设计数据和平面布置方式。在此过程中,对一些问题进行探讨。

2.1 建筑物沉降不均匀问题

原建筑物经过近 15年的使用,沉降已基本达到稳定,因扩建部分为框架结构对不均匀沉降较砖混结构比较敏感,同时新建部分沉降量也较大,二者建成后过大的沉降差势必影响使用,甚至会影响到原建筑的安全使用。

为使新建部分对旧建筑物的沉降影响降到最低限度,经认真分析地质资料及考虑新建部分自重及活荷载减轻(将开间缩小,结构楼层板厚度定为较小值 80mm),决定将旧建筑物基础挖开到基础设计底标高,新建部分基础为筏片基础,凿出旧基础钢筋与新基础钢筋焊接,采用双面焊接为 5d,并将旧基础混凝土凿毛,用高标号混凝土浇筑,使新基础与旧基础相同底标高,基础厚度其下铺 100厚毛砾垫,这样可以使新旧基础能够协调工作。

对旧楼加层上部内设 280m2大型会议室,娱乐厅,健身、洗浴、休息等房间,平面布置空间体系大,由于加层跨度大,层顶结构确定采用钢结构,采光保温顶(盖)屋面,屋面荷载作用在钢梁屋架上通过钢梁传递作用在其外窗间墙上,因荷载集中增加较大,为确保建筑结构安全可靠,将旧屋面的防水层、保温层全部铲除清理干净,准确找到旧顶层内围墙轴线尺寸,在此基础上按加层设计方案平面图重新布置内外圈梁,构造柱,主要以外墙承重,传至基础,因外墙线荷载过大,对原地基基础采用扩大基础,进行原基础加固,经输入计算机反复计算确定新基础宽度后,根据旧基础结构形式设计加固基础(见图2),在旧基础标高内增设850mm φ14@200双向钢筋铺入新旧基础各 400mm,扩大基础部分采用C 25混凝土,同时在新增基础部分下换填100mm厚毛砾垫层。以上技术措施达到使新旧基础牢固连接,共同承担工作。

2.2 新旧建筑如何连接问题

在建筑工程设计中,新旧建筑物连接设计比较复杂且不容易保证,在该项工程中新旧建筑连接基本属于构造问题,不需经计算。为保证新旧建筑物能满足沉降和抗震设防要求、建筑物整体稳定要求,认真做模型分析研究比较,拟定较为合理的处理方案。

在考虑新旧建筑物的连接问题上,设计同时考虑如何使新旧建筑物在整体造型上达到“统一,协调,和谐,美观”的技能效果。另使新旧建筑物紧密连接,该扩建工程紧靠旧楼,开间部分基础采用筏片梁式基础,上部结构形式为框架悬挑结构,新旧建筑外墙连接之间增设沉降抗震缝,外边墙上,各楼层框架连续梁上采用填充砌墙法,在填充墙砌至接近梁底,板底时应留有一定的空隙,待填充墙砌筑完成并间隔 7 d后方可将其补砌挤紧。补砌时对双侧竖向缝用高标号带微膨胀的水泥砂浆嵌填密实。

在新旧墙体连接时,将原建筑物墙体凿成马牙槎,使新建筑物墙与之交合砌筑,同时将 2φ6@500钢筋钻孔锚入原墙内 15d并伸入新墙内 1 000 mm,另外在原基础上钻孔直径较钢筋大2mm～3mm的圆孔,将附墙柱中的钢筋锚入其中 15d,以上孔内孔隙均灌入结构胶,促使二者紧密连接。

3 结语

加层,扩建在整个设计过程中,设计人员经过反复计算和论证,对建筑物的改、扩建设计进行了多方面的整体考虑,为建设单位负责,本着“经济,合理,安全,适用,美观”的总体设计原则,最终圆满完成了所承担的该工程设计任务。更重要的是该项改、扩建工程已完工近一年多,建成后建筑物的沉降符合设计要求,达到了预期目的,实践证明改造加层,扩建方案是可行的,得到了建设单位和社会各界人士的共同认可。

[1] GB 50007-2002,建筑地基基础设计规范[S].

[2] GB 50009-2001,建筑结构荷载规范[S].

[3] GB 50003-2001,砌体结构设计规范[S].

[4] 李 扬.浅析轻钢结构在房屋加层中的应用[J].山西建筑, 2009,35(20):73-74.