多层砖混办公楼增层设计

中图分类号： TU37 文献标识码： A 文章编号：

一、工程概况：

本工程为某大型石化企业技术改造工程的配套工程，位于原厂区内。原有办公楼的结构形式为砖混结构，四层，总高度13.20米，开间3.6米,南北两侧为办公室进深分别为5.7米和4.8米,中间为走廊宽度2.4米。墙体采用75号（MU7.5）砖砌筑，一、二层采用50号（M5）砂浆，三、四层采用25号（M2.5）砂浆。隔层设有圈梁。基础为毛石基础，局部混凝土条基，基础底标高-2.000m，基础座于第二粉质粘土层，地基土承载力标准值150kPa。基础底面以下设有1000厚3：7灰土垫层。

二、方案制定：

对处于地震区的建筑物来说，在加层改造之前首先必须进行抗震鉴定。我国的第一部抗震设计规范是1974年正式实施的，在此之前的绝大部分建筑未考虑抗震设防。在标高6.490处增设一道圈梁，截面尺寸240x240。增设的构造柱和圈梁均设有埋件，埋件用M14胀锚螺栓锚入原楼墙体和圈梁内。这些措施保证了原办公楼抗震设防要求，经过建委的抗震鉴定，认为原办公楼满足抗震要求。

在房屋的增层改造过程中，需要合理地确定旧有房屋的地基承载力。有利于提高地基承载力的因素可归纳为：①许多城市地下水位下降，土体有效应力增加，地基承载力有所提高；②《建筑地基基础设计规范》(GBJ7-89)的修订相应提高了地基承载力的设计值，可挖掘出地基承载力的安全储备，③在建筑物自重及使用荷载作用下，地基压密影响深度为0.5～1B(B为基础宽度)，地基土孔隙比e、含水率w都降低，而重度γ、压缩模量Es、内摩擦角、粘聚力C等值都显著提高，土性明显改善；④增层改造可调整原有建筑的结构体系，充分发挥原有地基承载力的潜力。。⑤由于增层改造使建筑物刚度大为增加，基底应力分布比较均匀，可以改善建筑物的不均匀沉降。

三、结构计算：

(一)基础验算：原结构地基承载力为150kPa，房屋已建造10余年，沉降已基本完成，地基承载力有所提高。地基承载力按提高10%考虑，原地基土承载力标准值为150kPa，验算基础时按165kPa。

1、已有墙体自重： 13.8x5.24＝72.31kn/m

2、已有楼面荷载：恒载 4.25kn/m2 活载2.0kn/m2

3、增层： 墙体自重30.4kn/m2

楼面荷载: 恒载4.25kn/m2

活载2.0kn/m2

屋面荷载:恒载0.24kn/m2

活载0.5kn/m2

验算基础时应考虑活荷载折减,折减系数 0.70

基础验算荷载: 206.5kn/m

地基土承载力标准值165kPa,，灰土垫层作为基础考虑

b≥ F/(1.1fk –rG*d)=1.70m< 2.1m 满足要求

(二)带壁柱窗间墙承载力验算:

墙长1500mm，墙厚240mm，砖垛尺寸250X370

A==4525000mm2X0==320mm I=6627083333mm4i= =121mm

ht=3.5i=423.56mmH=4400mm S=3600mm S < H

H0=0.6S=2160mmβ===5.1

有效支撑长度 a0 =10=10=182.6mm

0.4 a0=73mm

梁自重3.75kn/mL=5.7m

楼板荷载7.9x3.6=28.44 kn/m

计算截面以上墙体自重 N=226kn N0= =593kn Nl==92kn

M= Nl·L0=22.7kn·m e==33.14mm =0.078

0= =0.96245

==0.82

fA=556.58kn < N=593+92=685kn

承载力不满足,需要进行加固

A=559800mm2计算得 =0.87fA=730.54kn > N=685kn 满足要求

轻钢结构

利用中国建筑科学研究院编制的PKPM系列软件中的钢结构计算模块STS进行建模和计算。

四.构造措施

1、带壁柱窗间墙加固时，原有壁柱不满足要求,增加部分采用C20细石混凝土配钢筋网, 8@300钢筋焊接在锚入墙体上的M12胀锚螺栓上,并增加一排贯通壁柱的10钢筋增强后加部分与原有墙体的整体性.壁柱加固范围为一二层,因此一层楼板在壁柱处需打掉部分以保证在底部两层的壁柱加固的整体性.并且增加部分壁柱加固至基础。

2、四层顶为预应力楼板,增层时全部楼板拆除,拆除楼板时不得对破坏原有圈梁.卫生间用100mm厚C20混凝土现浇板重新制作.

3、增层砖混部分在在纵横墙交界处设有构造柱,构造柱从原有构造柱上起,新增构造柱钢筋与原有构造柱钢筋搭接焊长度150mm，并且与增层圈梁可靠拉接。

4、轻钢结构钢柱柱脚座于新增砖混层顶圈梁,柱脚与圈梁一起浇注，使上层轻钢结构于下层砖混结构有效的连接起来，增强整个结构的整体性。

5、钢柱和钢梁连接均采用高强螺栓连接。

6、所有钢柱与墙体相接处,均沿主高焊接26@500的钢筋,钢筋伸入墙体的长度为1米.

7、钢柱与基础锚栓的连接采用双螺母加焊,压型板与檩条采用自攻螺栓,柱间支撑和屋面支撑采用M20安装螺栓加焊,屋面檩条与檩托连接为M16永久螺栓.

8、屋面檩条与钢梁连接处设有隅撑,隅撑采用50等边角钢.

9、钢结构防腐：所有钢构件经除锈后，均刷防锈底漆二道，调和漆二道，漆膜总厚度不小于13.5微米。

10、钢结构防火：所有钢构件均刷防火涂料，耐火极限不小于1.5小时。

5、总结：

通过对房屋的加固、增层改造，可取得明显的社会效益和经济效益。优越性主要有以下几个方面：

1、不仅可以增加建筑物的使用面积，解决当前用房不足的问题，而且通过重新调整平面和立面，采用新型建筑装饰材料，使既有房屋的内外面貌焕然一新。2、大部分建筑物的加固、增层改造，并不影响原房屋的正常使用。

3、由于利用原有建筑物基础，可大大降低工程造价。

4、不需另占新地，提高了土地的利用率。

参考文献

1.《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）

2.《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）

3.《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）

4.《砌体结构设计规范》（GB50003-2001）

5.《钢结构设计规范》（GB50017-2003）

6.《建筑设计防火规范》（GBJ16-87）