既有砖混结构加层改造可行性分析

刘 宏 伟

(大同煤炭建设监理有限责任公司，山西 大同 037003)

既有砖混结构加层改造可行性分析

刘 宏 伟

(大同煤炭建设监理有限责任公司，山西 大同 037003)

以吕梁市中阳县星宇幼儿园教学楼为例，根据该教学楼的结构形式以及荷载情况，采用直接在原结构顶层加盖一层砖混结构进行加层改造，利用PKPM结构计算分析软件对该教学楼墙体构件进行了加层后的受力分析，为类似的直接加层法提供参考。

砖混结构，加层改造，墙体，抗震

0 引言

我国的一个典型特点是人多地少，所以土地的合理使用就尤其重要。随着社会经济的发展，多样化的教学环境有更好的学习效果，因此家长对学校人均使用空间和娱乐设施的多样性的要求逐渐提高。在国家经济实力和建筑用地有限的情况下，对既有建筑的加层改造既要满足现阶段的使用要求，也要节省资金和土地。

1 工程概况

吕梁市中阳县星宇幼儿园教学楼竣工于2002年，该建筑平面投影呈L形，为地上3层，地下1层的砖混结构，各层层高均为3.9 m；建筑室内外高差均为0.6 m，建筑总高度为12.3 m，总建筑面积为2 074.20 m2。该结构楼、屋盖为现浇钢筋混凝土结构，由纵、横墙体共同承重，墙体形式为普通烧结砖砌体结构，其中外墙厚度370 mm，内墙厚度240 mm；楼梯间四角、外墙四角及大梁底均设有构造柱，并且各层均设有圈梁。该结构基础形式为砖砌条形扩展基础。目前为满足使用要求需要在该结构顶层再加盖一层，在综合考虑经济性和抗震性能的影响下，决定采用直接加层法(在原结构顶层加盖一层砖混结构)进行加层改造。中阳县星宇幼儿园教学楼标准层平面布置图见图1。星宇幼儿园立面现状见图2。

2 墙体砌筑砂浆强度检测

砂浆在砖混结构中起着粘结粘土砖和传递荷载的作用。为准确的评定既有结构是否满足加层改造的要求，依据贯入法检测砌筑砂浆抗压强度技术规程JGJ 136—2001的有关规定，采用贯入法检测、评定该结构砌筑砂浆的实际抗压强度。受现场条件所限，现场仅在-1层范围内随机抽取7个测区进行墙体砌筑砂浆强度检测，-1层的墙体砌筑砂浆为水泥砂浆。砌体砂浆强度检测结果见表1。

(1)

(2)

3 加层后整体结构计算分析

为评定该教学楼既有结构是否满足直接加层的要求，以实际检测结果为依据，结合原设计图纸等相关资料，按照实际的荷载条件及材料性能，加层部分结构布置形式暂定与现有3层结构一致，采用PKPM结构计算分析软件对该结构进行建模计算，结构计算模型见图3，模型中构件截面尺寸参数、材料强度以现场检测结果为准，结构楼、屋面恒荷载取值依据实际做法计算得到；楼屋面活荷载取值依据现行GB 50009—2012建筑结构荷载规范取值；结构自重由计算软件自动导算。地震作用依据现行结构GB 50011—2010建筑抗震设计规范取值；结构计算依据GB 50003—2011砌体结构设计规范和GB 50011—2010建筑抗震设计规范。详细参数见表2。

经计算，经过加层改造后该结构-1层有一片、1层有两片墙体在静力荷载作用下抗力与荷载效应小于1。墙体构件的受压承载力计算结果见图4～图8。

表2 荷载及结构设计参数选取

由于中阳县的抗震设防烈度为6度，在结构计算中由静力荷载起控制作用，结构体系只需满足抗震构造措施，且通过抗震计算可知，经过加层改造后该结构所有墙体抗力与荷载效应均大于1，这说明该结构的抗震承载力满足GB 50011—2010建筑抗震设计规范的要求。

根据上述验算结果，依据GB 50292—1999民用建筑可靠性鉴定标准表4.4.2条的有关规定，对该结构各墙体构件的安全性等级进行评定，详细结果见表3。

表3 墙体构件的安全性等级评定结果

4 结论及建议

根据委托方对该教学楼使用功能的需求，初步拟定在现有结构上部直接增加一层砖混结构。采用直接加层法，即按原结构墙体布置，在现有结构的顶层墙体上直接砌筑砖墙，然后架设屋面板。采用砌体结构直接加层方案，加层后结构材料统一，立面协调美观，新旧构件连接节点处理容易实现，经济性较好。按此加层思路对直接加一层砖混结构进行计算，由计算结果可知，该结构大部分墙体承载力能够满足加层要求，仅有个别短肢墙体构件抗力和荷载效应比不满足相关要求。因此，针对结构加层后抗力与荷载效应比值不满足要求的砌体构件，应采取适当加固措施，使其满足加层后的承载力要求。针对新增的砌体构件与原砌体构件的连接节点处理，要求专业设计单位进行专业设计，且应坚持先加固后加层的原则，并在结构加层施工期间以及加层竣工后对结构沉降进行监测，直到结构沉降稳定为止。针对现场检测发现的各类结构构件的外观缺陷及损伤(如墙体及屋面开裂、抹灰层空鼓及剥落、渗漏水)，应及时进行修复，保证结构的承载力和耐久性不受影响。其中针对墙体裂缝，建议采用环氧树脂类等灌浆材料进行封闭修补，要求裂缝修补后恢复墙体整体承载性能。针对教学楼顶造型上瓷砖脱落的缺陷，建议对每个屋顶造型的瓷砖与混凝土的粘结性进行检查，以免瓷砖掉落威胁他人生命和财产安全。

[1] GB 50009—2012，建筑结构荷载规范[S].

[2] GB 50003—2011，砌体结构设计规范[S].

[3] GB 50011—2010，建筑抗震设计规范[S].

[4] GB 50007—2011，建筑地基基础设计规范[S].

[5] CECS 78∶96，砖混结构房屋加层技术规范[S].

On feasible analysis of story-adding reconstruction of existing brick-concrete structures

Liu Hongwei

(DatongCoalConstructionSupervisionCo.,Ltd,Datong037003,China)

Taking the teaching building of Xingyu Kindergarten of Zhongyang County in Lvliang City as the example, the paper adopts the story-adding reconstruction of the brick-concrete on the top of former building according to the structural forms and loading capacity of the building, indicates PKPM, the structural calculation analyzing software to undertake the stressed analysis after the story addition, so as to provide some reference for the similar direct story-adding method.

brick-concrete structure, story-adding reconstruction, wall, anti-seismic

2015-08-24

刘宏伟(1969- )，男，工程师

1009-6825(2015)31-0039-03

TU362

A