老旧房屋成套改造中的结构设计

0 引言

2015 年底，我司承担了上海市虹口区某小区的成套改造设计工作。该小区房屋成套改造方案涉及房屋内部局部调整、房屋局部外拓、房屋顶层加层等改造内容，同时涉及原地下人防改造，改造形式相对复杂。如何在满足建筑使用功能要求的前提下，做到结构安全、构造合理、造价经济，对结构设计人员来说具有一定的困难和挑战。本文以其中最具代表性的某幢房屋为案例，简单介绍结构设计专业在本次改造过程中碰到的难题及解决办法，与各位同行探讨。

1 房屋概况

本案房屋为住宅楼，建于上世纪60 年代（图1），4 层砌体结构。房屋东西向总长31.8 m，南北宽7.2 m，开间3.3 m，楼梯间开间2.7 m，各层层高2.8 m，总高11.4 m。房屋局部设有地下人防，位于右侧楼梯间下及左右各1 个开间；基础均采用墙下钢筋混凝土条形基础，其中，山墙基础宽约1.5 m，外纵墙基础宽约1.2 m；承重墙体厚190 mm，采用大型砌块（880 mm×380 mm×190 mm）和混合砂浆砌筑而成；楼、屋面板为预制板，房屋外墙设圈梁，圈梁截面为200 mm×（120～150）mm。改造前，卫生间为多户合用，给居民正常生活造成不便。为了改善居民生活条件，对其实施成套改造。

2 改造方案

本案房屋成套改造，主要采取了以下改造措施：①房屋北侧一～四层扩建1.4 m，作为居民厨房、卫生间、走道和楼梯间的主要布置区域；②将每层的原楼梯间拆除后封堵，并进行分割，作为两户居民的卫生间使用；③原房屋主体上部加建1 层，由4 层房屋改为5 层（图2、3），为减少对其他楼栋的采光影响，扩建区域仍为4 层。

图1 改造前标准层平面图

图2 改造后标准层平面图

图3 加层平面图

3 抗震鉴定

为了确保房屋成套改造的可行性，改造之前，受业主委托，上海市房地产科学研究院对本案房屋进行了抗震鉴定，主要鉴定结论如下。

（1）本案房屋建于上世纪60 年代，为4 层混合结构房屋。经现场检测，被检测房屋主要存在屋檐挑梁锈胀露筋、走道梁和栏杆锈胀开裂露筋，部分房屋外墙粉刷开裂等。

（2）现场材料强度检测结果表明，本案房屋砌筑砂浆抗压强度推定值介于2.2～4.0 MPa。

（3）经测量，本案房屋整体向南、向东倾斜，各测点倾斜率范围为0.4‰～6.0‰，小于《危险房屋鉴定标准》（JGJ 125—99）规定的限值10‰。

（4）根据现场检测情况和承载力验算结果，本案房屋成套改造后，原结构地基承载力基本满足要求，但局部墙肢抗压承载力不足，部分墙体抗震承载力不足，应结合成套改造对承载力不足的墙体采取加固措施。

（5）按照现行抗震设计规范对被鉴定房屋抗震性能进行综合分析鉴定，被鉴定房屋砌体砂浆强度和芯柱或构造柱设置不满足规范要求，建议采取加固措施。

4 地质概况

上海地区位于长江三角洲入海口东南前缘，拟建场地属于滨海平原地貌类型，场地较为平坦。本工程为改扩建工程，扩建部位位于原房屋北侧，原为小区道路，自然地面标高约为-0.1 m。本案房屋新扩建部位场地自上而下各土层的工程特性划分见表1。

表1 主要土层的压缩模量、地基土承载力特征值

根据地质探测报告：①拟建场地20 m 以下无独立成层的饱和砂质土或沙土分布，抗震设防7 度条件下，不考虑地震液化问题；②地下水情况：对天然地基承载力计算时取-0.5 m，对承压桩设计取值为-1.5 m；③场地地基土为软弱土，属IV 类场地。

5 结构设计难点及应对措施

5.1 房屋沉降控制

房屋北拓区域地基上部荷载增加较大，如处理不当，新老房屋交接处会产生严重的不均匀沉降，引起交接处墙体开裂；且老房屋加层也会导致原房屋区域地基上的荷载增加，从而产生新的沉降。为了控制房屋沉降，扩建部分基础采用筏板+锚杆静压桩复合基础（图4～7），并在原房屋四周新做混凝土梁。①筏板厚度400 mm，新做钢筋混凝土梁梁高400 mm；②桩端持力层为第⑤2层土（褐灰色黏质粉土）；③锚杆静压桩为钢筋混凝土预制方桩，其规格为250 mm×250 mm，共11 节，每节桩长2 m，共计22 m。根据岩土勘察报告，单桩抗压承载力设计值为305 kN，抗压极限承载力标准值为610 kN。

图4 基础平面布置图

图5 外拓区域筏板剖面示意图

图6 新做基础梁剖面示意图

图7 新做构造柱加腋构造示意图

由于房屋扩建部分局部处于原地下人防区域，本次改造时，对钢筋混凝土锚杆静压桩的布局进行了调整，以避开地下防空洞基础区域。

5.2 地下人防处理

经与实施单位沟通，原人防仍需保留，故需对其进行改造，以满足后期使用要求。本次改造中，将原防空洞门口封堵，并在原房屋南侧采光井处新开防空洞出入口。房屋四周新做基础梁遇到采光井或新开的门洞时，为避免基础梁折断对房屋基础的不利影响，本次改造采取将该基础梁从采光井或门洞上跨过去的措施（图8）。

图8 地下人防改造平面示意图

5.3 上部结构改造

原房屋每层均设有圈梁，未设构造柱。本次改造中，扩建部分与原房屋结合处、原房屋四周均通过设置构造柱及圈梁连接，并采用加销键及植筋的形式，新增混凝土柱既作为加层荷载的承重柱，又起到砌体结构中的构造柱作用，极大地改善和提高了原房屋的整体抗震性能（图9）。外拓及加层与原房屋主体采用整体计算。现浇混凝土板除屋面板厚为120 mm外，其余板厚均为110 mm。

图9 标准层结构布置图

5.4 顶层加层处理

加层引起原房屋地基上部荷载增加，本次修缮采取如下措施：①加层隔墙材料选用190 mm 厚的多孔砖，可有效减轻结构自重；②五层地板采用木搁栅木地板，以减少上部荷载的增加；③加层楼板荷载、墙体荷载、屋面荷载全部通过托梁传递到房屋纵横墙交接处的新增钢筋混凝土柱上（图10～13）。

5.5 其他

图10 加层结构布置图

图11 加层横墙下托梁构造图

图12 加层横墙下托梁剖面图

图13 加层木搁栅构造图

（1）设计参数取值：基本风压为0.55 kN/m2（n=50），基本雪压为0.20 kN/m2（n=50），抗震设防烈度为7 度（0.10 g）；地面粗糙度为C 类，风荷载体型系数1.3；屋顶积雪分布系数在均匀分布的情况下为1.0，不均匀分布时，分别为0.75、1.25；设计地震分组为第一组，建筑场地类别为上海IV 类场地，场地特征周期为0.9 s；抗震设防类别为丙类，结构阻尼比为0.05，多遇地震作用时的水平地震影响系数最大值取0.08。

（2）材料选用：本工程混凝土强度等级均为C30；地下部分采用MU15 混凝土普通砖，Mb15 水泥砂浆；地上部分采用MU10 混凝土多孔砖，Mb10 商品混合砂浆；钢筋采用HPB300 钢、HRB400E 钢。

（3）砌体结构施工质量控制等级为B 级。

6 结语

本文仅针对本案房屋中比较有特点的结构改造内容及处理情况进行介绍，其他旧房改造中常见的墙体裂缝修补、混凝土构件修补、房屋纠偏加固、地基加固、墙体加固等内容，因篇幅有限，未做论述。

与新建建筑不同，老旧房屋的结构改造需综合考虑房屋检测报告、地勘报告、房屋现场情况、建筑改造方案等各项条件。只有充分做好现场查勘工作，全面了解并综合考虑各项影响因素，才能做好老旧房屋改造的结构设计工作。随着近年成套改造工作的不断实施和推进，结构设计人员逐步积累了一定的改造经验，但规章、规范在不断的更新，成套改造的形式也越来越多样，对设计人员的要求也越来越高。如何做好既往成套改造工作的总结，如何更好地展开未来的旧改房屋设计工作，仍将是结构设计工作常谈常新的话题。