上海建科建筑设计院有限公司 200030
摘要：随着我国经济的发展与城市化进程的加快，城市用地日趋紧张，既有房屋加固及增层改造工程在建筑领域方面有着越发广泛的应用。而增层改造对原结构最直接的影响体现在基础方面。本文主要结合工程实例，通过对比分析各种增层方案对原基础的影响程度，最终确定最优增层方案；亦可供同类工程增层改造设计时参考。
关键词：加固；改造；增层；基础
前言
随着城市建设的发展，城市用地日益紧张，对旧有房屋进行增层改造越来越受到人们的重视和期待。旧有房屋推到重建故然很好，但一则成本巨大；二则建设期间不能使用，损失较大。而选择房屋增层的方法对原有的房屋结构进行改造，不仅不新占地，投资少，见效快，而且不影响原建筑的使用，可以取得较好的经济利益和社会利益，有效地实现了经济、快捷和适用的现代建房目标，尤其受到建设单位的欢迎。
1 工程概况
本项目位于上海市浦东新区，地上为南、北两栋塔楼。北楼为地下1 层、地上28 层的钢筋混凝土框架剪力墙结构房屋。地下1 层层高为5.0m，地上1 层层高为5.0m、地上2 层层高为7.0m、标准层（3~28 层）层高为3.1m；南楼为地下2 层、地上28 层的钢筋混凝土框架剪力墙结构房屋。地下2 层层高为3.7m、地下1 层层高为5.0m，地上1 层层高为5.0m、地上2 层层高为7.0m、标准层（3~28 层）层高为3.1m。南、北塔楼地面以上部分相同。以北楼为例，见图1。
南、北楼均采用桩基+筏板的基础结构形式，桩型为预应力管桩，桩型PHC-AB1，管桩外径600mm、壁厚100mm，桩端持力层为7-1 层砂质粉土层，设计桩长32m，单桩承载力设计值2600kN，筏板厚2000mm。
2 结构分析
2.1 常见增层类型
（1）利用原建筑的结构潜力直接加层（2）架空梁法（3）外套框架结构法（4）采用轻墙增层（5）采用轻钢结构增层（6）在大跨度框架结构上进行加层本工程拟采用第一种：利用原建筑的结构潜力直接加层。
2.2地基承载力评估
在房屋加层改造工程中，必然要遇到地基基础问题。对于直接在原建筑物上加层的工程，如何确定地基承载力成为关键工作。从直观的分析中可以看到，在附加应力的长期作用下，地基土中空隙水得以排出，地基土得到压密，从而可以提高地基的容许承载力；而对于桩基础建筑物，由于长期荷载的作用，桩基与承台共同下沉，承台下土被压密，桩周土固结，
图1 北楼原始模型
桩周摩阻也应有所提高，这几个因素，均提高了原有地基的承载能力。根据经验，一般情况下可比原承载力提高10%～30%，在设计中一般取20%左右。这种土的压密过程与基础压力的大小、基础宽度、房屋建成的时间、土体本身的性质及渗透性、排水条件等有关。通常情况下，可选择原位测试方法或者取样化验方法进行科学、合理的计算，确定其实际的承载力。本工程由于周边建筑密集，改造幅度、难度均较大，故未考虑地基承载能力的提高，按原单桩承载力设计值2600kN来核算。
2.3 地基承载力验算
本工程建筑方案拟作以下改造（1）在顶部直接加层（2）将77.1米以上标准层平面外围8处角部各增补一跨，作为客厅或者卧室，见图2、图3所示：（图中阴影区为增补的板跨）
2.3.2 只在角部加层
2.3.5 各种工况下的影响分析
本工程除了加层改造外，在南、北塔楼周围还会新开挖两层地库，把南、北楼地库连通。因此还要验算在开挖基坑的施工过程中，把基坑所在范围内地下水排尽时，完全没有水浮力工况下的桩基承载力。因此分为“考虑抗浮”和“不考虑抗浮”这两大类型。
分析表1、表2、表3可知，直接加层所增加的荷载，远远超过角部加层所增加的荷载；
分析表4可知，角部柱下桩的承载力富余量较大。
根据《建筑地基基础设计规范》（GB 50007-2011）第5.2.1节：
基础底面压力，应符合下列规定：
1.当轴心荷载作用时，pk≤fa （5.2.1-1）
2.当偏心荷载作用时，除满足式（5.2.1-1）要求外，尚应符合下式规定 pkmax≤1.2fa （5.2.1-2）
表1中，“顶部加两层”时，在不考虑水浮力工况下，反力与承载力之比为1.032，而“顶部加三层”时，
力比为1.054，我们希望把力比控制在1.05倍以内，因为确定顶部加层方案为“加两层”；
表3中，根据力比控制在1.05倍的原则，我们确定顶部加两层的同时，角部加四层，此时力比1.049。
再看表4，在“顶部加两层，角部加四层”时，单桩承载力的力比为1.065，满足pkmax≤1.2fa。
综合考虑结构安全性和经济性，本工程最终确定加层改造方案为：顶部加两层，角部加四层。在完全不考虑抗浮的工况下，安全性可控。
3 结语
综上所述，房屋的增层改造会涉及到多方面的内容，包括原有房屋的使用年限、可变因数以及房屋复杂的实际情况等等；在对房屋加固及增层改造进行设计时，不能简单地套用建筑结构设计规范或规程，必须考虑全面，通过详细的计算模型来对改造方案进行最优化选择，从而在满足房屋加固及增层改造需求的同时，进一步完善房屋改造的安全性。
参考文献：
[1]《建筑结构可靠度设计统一标准》 GB50068-2001
[2]《建筑工程抗震设防分类标准》 GB50223-2008
[3]《建筑地基基础设计规范》 GB50007-2011
[4]《建筑抗震设计规范》 GB50011-2010
[5]《混凝土结构设计规范》 GB50010-2010
[6]《建筑桩基技术规范》 JGJ 94-2008
[7]《高层建筑混凝土结构技术规程》 JGJ3-2010
[8]《混凝土结构加固设计规范》 GB50367-2013
[9]《建筑抗震加固技术规程》 JGJ 116-2009
[10]《既有建筑地基基础加固技术规范》 JGJ123-2012
[11]《上海市地基基础设计规范》 DGJ08-11-2010
[12]《上海市建筑抗震设计规程》 DBJ08-9-2013
[13]《上海市地基处理技术规范》 DG/TJ08-40-2010
论文作者:马青
论文发表刊物:《防护工程》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/17
标签：承载力论文; 层高论文; 房屋论文; 建筑论文; 荷载论文; 地基论文; 结构论文; 《防护工程》2017年第16期论文;