砖混房屋改扩建的结构设计

何 涛

（中石化江汉石油工程设计有限公司，湖北 武汉430223）

随着国民经济水平的不断增长，人们对生活、办公的环境也提出了更高的要求。由于扩建项目的报建手续相对新建项目流程简单，且投资少，所以部分建设单位在原建筑旁扩建或加层，以提高建筑使用面积。江汉油田始建于20世纪60年代，受当时经济条件和技术条件所限，早期建设的房屋大多是砖混结构，纵横墙承重体系，抗震性及稳定性较差。由于砖混结构房屋的改扩建工程涉及原结构受力体系的改变，因此要与原建筑的抗震鉴定一并设计。

1 砖混结构改扩建设计特点

通过几例竣工且有良好反响的房屋改扩建案例，砖混结构房屋改扩建的设计主要有3个特点。

1.1 地基承载力核算

大多数的改扩建的项目，建设方都要对房屋进行二次装修。例如：采用花岗岩或大理石进行地面装修（仅此一项，楼面荷载就要增加1.2KN／m2）；在顶层屋面设置房间；改变房间平面布局，在楼板砌隔墙；等等。这些新增加的荷载都将由原有房屋基础承担。因此，这就需要对原有房屋地基承载力进行核算。

1.2 抗震设防鉴定

江汉油田地区抗震设防烈度为6度。基于油田早期建设的房屋大多未考虑抗震设防等问题，因此，改扩建初期首先要按照《建筑抗震鉴定标准》（GB50023－2009）对原房屋进行两级抗震鉴定，了解原房屋的建设及使用情况。其次要根据鉴定结论，对其中不符合现行抗震要求的原房屋做局部或者是整体抗震加固的设计。

1.3 新旧建筑关系处理

在改扩建工程中，如何处理新旧建筑的关系是房屋扩建结构设计的关键环节。处理方法主要有两种：一是连成整体。前提是新旧建筑的沉降要一致，在竖向及水平荷载作用下变形无差异或差异很小，不至于引起主体结构的破坏。好处是扩建部分可采用砖混结构，不需做接缝处理，比较经济。新旧墙体的连接可根据具体情况采用“钢拉杆＋构造柱”、“混凝土带＋构造柱”及“内砌钢拉杆＋嵌砌”等方案。基础连接方式可采用后浇带法、植筋法。二是设置沉降缝。基本考虑是旧建筑地基沉降已基本完成，新建筑的地基沉降很难与其保持一致；另外，新旧建筑也很难真正地连成一个整体，在正常使用荷载及地震作用下，由于材料、动力特性等的差别，在连接处易发生破坏，故而采取设置沉降缝。基础连接一般采取较为稳妥的方法来处理，如悬挑梁法等。设置沉降缝的弊病是扩建部分往往比较狭长且瘦高，长宽比过大，房屋抗侧移刚度一侧较弱。采取的措施为：与建设方协调，改变平面布局，采用框架结构以抵抗水平地震作用下产生剪力。

2 工程实例

1）工程基本情况。某学校公寓楼为五层单面走廊式砖混结构，层高3.3m，开间3.6m，进深5.5m，走廊宽1.8m，基础为钢筋混凝土条形基础，埋置深度1.0m。

2）工程地质条件。场地地层均由第四系全新统冲积－湖积松散堆积物构成，共分4层。第1层：粉质粘土，可塑状态，锥头阻力平均值为0.99MPa，平均厚度为1.8m。第2层：粘土，可塑状态，锥头阻力平均值为0.67MPa，压缩性高，强度较低，平均厚度为1.6m。第3层：淤泥质土，软塑－可塑状态，锥头阻力平均值为0.59MPa，平均厚度为1.3m。压缩性高。第4层：粘土，可塑状态，锥头阻力平均值0.94MPa，层厚2.7～3.6m，平均厚度为3.1m。

3）扩改建内容。学校为改善师生的工作学习环境，对公寓楼进行改扩建。一是在沿原公寓楼北外墙向后扩建3m作为独立卫生间；二是更新改造原公寓内供电、电讯以及公用天线等线路；三是对整个公寓楼重新装修。其中，新扩建部分总高度为16.5m，宽为3m，高宽比大于规范要求，结构抗水平力能力较弱，所以必须要与原建筑物可靠连接共同作用。

综上所述，根据砖混结构改扩建的设计特点，该学校公寓改扩建工程的结构设计主要有4个方面。

2.1 原建筑物的抗震加固

通过查阅原始资料，原建筑物未进行抗震设防，结构设计中没有钢筋混凝土构造柱及圈梁等抗震构造措施。针对以上问题，此次改扩建工作既要做到新旧建筑统一为一个整体，又要将原建筑的抗震加固工作一起进行，以保证建筑物的结构安全。按照抗震鉴定报告中的加固方案，对房屋整体加固，提高综合抗震能力。加固设计方案为：沿外墙每两开间横墙端部设构造柱；在楼板标高处增设圈梁一道；在构造柱处沿横墙两侧设钢拉杆两道与圈梁拉接，形成封闭的平面拉杆体系。

2.2 扩建部分的结构体系

在新扩建房屋纵横墙交接处设构造柱，构造柱截面尺寸为240mm×240mm；在楼层标高板底处，纵横墙顶面的两构造柱间设连系梁，截面尺寸为240mm（宽）×300mm（高）。这样构造柱与梁形成框架，它与砌在框架平面内的砖墙形成一个共同承受竖向荷载的组合结构，同时构造柱提高了房屋抵抗水平地震作用的能力。新扩建房屋的各层楼板采用100mm厚的钢筋混凝土现浇板，其板面低于原房间楼板面，防止卫生间积水流入室内。所有梁、板、柱一起整浇，这样大大加强了楼板在承受横向水平力时的侧向约束。

2.3 扩建部分与原建筑的连接实现

扩建部分的主体结构必须与原建筑可靠连接，共同承受水平地震力。新旧建筑的连接是通过钢拉杆来实现的（图1）。

图1 抗震加固平面布置图

2.4 新旧基础的处理措施

根据勘查资料，该建筑基础持力层为第一层粉质粘土层。按照《建筑地基基础设计规范》GB50007－2011规定，一般建筑物在施工期间完成的沉降量，对于粘性土可认为已完成最终沉降量的50%～80%。故基础设计采取待新建筑完成施工沉降后，将新旧建筑物基础连接协同作用。主要结构措施：新建基础采用钢筋混凝土筏形基础，其持力层与原基础相同，并预留200mm宽后浇带；将原基础凿掉150mm宽露出钢筋；扩建部分的主体结构完工后，将新旧基础中的钢筋焊接，然后再浇筑混凝土，使新旧混凝土基础连接为整体。该工程完工后，定期进行了沉降观测，房屋各点的沉降量均满足规范要求。

3 结束语

砖混结构的改扩建设计既要对原建筑进行鉴定，还要考虑新旧建筑间的相互影响，避免不均匀沉降导致的墙体开裂。结构设计上建议采取如下措施：①建筑平面应该充分考虑利于结构抗力的布局，满足房屋高宽比等总体要求；②保证新老建筑合理连接，荷载传递路径简单，受力明确；③通过方案比选确定基础型式，合理控制沉降量。

［1］苑振芳.砌体结构设计手册［M］.北京：中国建筑工业出版社，2002.

［2］叶书麟，叶观宝.地基处理与托换技术［M］.北京：中国建筑出版社，2005.