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摘要：加层改造对缓解城市建设用地紧张，改善生产、居住条件，加快城区改造都具有现实意义，是适合我国国情和经济技术条件的一项利国利民的技术政策。但在加层改造施工中也有很多技术问题需要重点注意，这些问题处理不好会严重影响工程质量，并直接影响到建筑工程加层的使用效果。
关键词：建筑工程；加层；施工技术
Abstract: add layer transformed to relieve urban construction land nervous, improve production and living conditions, speed up the city change has practical significance, and is suitable for China's national conditions, the economic and technological conditions of a industriy technology policy. But in add layer in the modification construction also has a lot of technical problems need to focus attention, these problems will deal with the serious influence engineering quality, and directly affect construction engineering and the use effect of layer.
Keywords: building engineering; Add layer; Construction technology
中图分类號：TU74 文献标识码：A文章编号：
引言
随着城市建设的发展和人民生活水平的提高, 旧有建筑的使用功能已不能满足日益发展的需要,为提升房屋的功能,业主通常考虑在原有建筑上加层。近年来,既有房屋加层改造以其独特的技术经济优势赢得了人们的青睐, 成为既有房屋维修改造中占比例很大的一块,在旧建筑物上加层,可增加建筑面积、节约投资和材料,又可避免拆迁等繁杂琐事,还可节约各项公共生活设备和市政设施,一举多得。但在建筑工程加层施工中也有许多技术问题需要注意，本文作者就结合自己的工程实践，就加层施工中的柱脚节点构造、新增圈梁新老混凝土粘结界面处理、钢柱及钢梁的安装等问题进行了分析和介绍。
一、工程概况及加层技术方案
某单位办公楼，建于1987年，3层砌体结构，采用MU10机砖及M5混合砂浆，层高3.5米。由于原建筑已不能满足使用要求，须在原结构正常使用的条件下，直接增加一层，作为开会、娱乐等多功能活动场所。
采用了如下加层方案和技术措施：
设计时首先按照混凝土结构方式加一层进行承载力验算，但地基和部分墙体承载力不满足；然后按照钢结构形式加层验算，承载力满足，不需对原有结构加固。综合考虑结构的整体性、承载力及施工要求,决定加层采用轻钢结构。
1）为减轻原建筑的负重，新增层的主体结构采用等截面门式刚架，梁柱采用H 型钢，檩条为C 型钢，屋面板及墙面板采用双层彩色压型钢板，新增加的轻钢结构自重约0.2KN/m2。并且通过验算分析满足结构要求。
2）结合楼房的改造，设计加层时，在与原建筑物保持协调的基础上，将原来外墙开小窗的改开大窗。对于原有屋面，把原隔热层清除干净，排水坡采用C10 炉渣轻质混凝土找平，以减轻下部结构的荷载。
二、柱脚节点构造
原结构上可设置反梁作为钢结构加层结构的柱脚基础。横向反梁的作用主要是传递门式刚架的水平推力。为保证新旧结构有良好连接，反梁与原有圈梁采用植筋连接。施工时要求把与新增反梁连接处的原圈梁或屋面板凿毛,保证新旧结构混凝土的可靠连接。 具体做法如下，沿外墙每隔40cm钻1个Φ32孔，孔深42cm，插入Φ22钢筋，用结构胶灌孔(见图1)。
图1 反梁与现浇梁板连接
当原建筑物的屋面为现浇钢筋混凝土梁板结构时,新增圈梁与原屋面板或梁的连接采用植筋。当原建筑物的屋面结构为预制空心板时,分空心板下有圈梁和无圈梁的情况。无圈梁时,可将锚固钢筋放入空心板的圆孔中,并采用细石混凝土灌实(见图2)。有圈梁时,可钻孔通过空心板,将锚固钢筋植入原有圈梁内(见图3)。
图2反梁与原空心板连接图3 反梁与原圈梁连接
由于加层为大开间活动室, 刚架设为单跨。在中部跨间无法设置横向柱间支撑，只能在加层两端设置，刚架加层的刚度较小，故柱脚采用刚接方案。由于刚接柱脚平面尺寸较大，而且刚接柱脚传递较大的弯矩，反梁应纵横双向设置，在柱脚处局部加大反梁尺寸。横向反梁用来抵抗刚架柱脚的水平剪力和弯矩。但由于横向反梁的设置，必须在原楼面上增设一层木楼面，提高了加层的楼面标高，所以在设计加层楼梯时应考虑。
三、加层结构新增圈梁新老混凝土粘结界面处理
新老混凝土的结合面是一个薄弱环节，由于原建筑屋面混凝土的收缩已完成，而新增反梁混凝土的收缩刚开始，因此新混凝土在硬化过程中伴随的收缩会在结合面造成剪切或拉伸，若结合面强度不够，则会形成裂缝，不利于新旧结构的连接。原建筑屋面混凝土表面粗糙度、界面剂类型、新混凝土种类、粘结界面方位及龄期均是影响粘结强度的重要因素，其中老混凝土表面粗糙度的影响最大。
1)在新增反梁施工前，对原混凝土表面必须凿毛、打齿槽，所有碎块浮碴都必须清除，并用清水冲洗干净。一般老混凝土表面粗糙度越大，粘结强度越高，据研究，凿毛界面粗糙度约为2.4mm时，粘结强度提高约20%～113%。
2)使用水泥浆类界面剂可提高粘结强度，且按水泥砂浆、净浆、膨胀浆的次序，粘结强度逐次增高，但以膨胀浆界面剂粘结效果最好。据研究，当膨胀剂掺量从8%增加到10%，12%时，界面强度分别提高2%，12%。
四、钢柱及钢梁的安装
为了保证总的进度计划要求,钢柱、 屋面钢梁在工厂分段制作,然后运至现场拼装。根据现场施工条件和轻钢结构的施工特点,选用 1台 16t汽车吊承担钢柱、 钢梁的吊装,另选 2 台 8t 汽车吊作辅机,用于构件拼装和二次搬运。因钢梁翼板和腹板较薄,安装位置高,易产生平面弯曲变形,因此先在地面上竖起钢梁作立式拼装(避免平躺拼装后竖立过程中产生弯曲变形),拼装后再进行吊运组装。钢柱具有板薄、易弯曲等特点, 柱的稳定主要依靠柱与柱之间布置较为密集的 C 型檩条和拉条来加强。因此用 1 台汽车吊将钢柱吊运至楼顶与基础预埋螺栓固定,另1台汽车吊吊装 C 型檩条与钢柱固定牢固,然后吊装钢梁与钢柱进行连接。等两榀钢梁拼接完成,立即用 C 型檩条固定,依次类推,直至钢柱与钢梁及檩条全部拼接安装完毕。
五、施工期间防水问题
在原建筑物上直接加层施工必然要全部或局部清除原防水层,一般加层又是在不搬迁、不停业的环境下施工,施工期间的防水问题就十分突出。本工程施工期间正赶上雨季,必须采取特殊的施工防水措施。
(1)测量放线找准柱顶位置,首先找到原建筑物施工的坐标控制网进行复测,然后与实物的位置、间距、标高进行复校,两者相符合时才可开凿施工。
(2)拆除女儿墙,先在外墙柱顶部位局部凿开1000×1000mm宽的面,凿开后用刀割开三元乙丙防水层,外围砌筑200mm高的防水沿,将三元乙丙四周折起砌入防水沿,顶部制作一个铺彩条布的木框防水盖,施工时打开防水盖,下雨时及时盖上。
(3)钢柱底板焊接安装结束后,柱坑内抹一层10mm厚1：2.5水泥砂浆,再涂二遍水泥粉加 YJ302 防水剂,涂匀不留死角。柱子安装后,坑内虽然存水,但无一漏水。
(4)整体楼面的开凿清除工作在加层楼面防水完成后进行,虽然增大了施工难度,但使施工期间的防水问题得到有效地解决。轻钢增层还应注意增层外墙板与原房屋外墙的接缝问题。既要防水,也要协调美观,因此,连接配件很关键。
六、施工中的几点体会
该加层工程施工中没有对使用造成不利影响，保证了正常使用。通过本工程施工实践，可为今后类似加层改建工程提供参考。并可以得出如下结论：
1）在轻钢结构加层中，要注意钢柱柱脚与下部结构的连接，因为新加层部分的钢柱柱脚的可靠连接是保证设计、施工质量的关键。原结构混凝土表面粗糙度是影响加层柱脚连接的主要因素。
2） 应严格控制新旧结构交接层的施工质量， 以保证共同工作， 使之形成合理受力体系。
3）要注意采用合理的施工技术，加强现场安全文明施工管理，以达到最大限度保护原结构的目的。
4）施工時与原建筑物有关的各部位尺寸，应现场调查取证，以避免不必要的返工和浪费。加层施工期间，应对原建筑物及相邻建筑物进行沉降、倾斜观测，发现异常应及时分析原因，处理解决。
5）建立完整的工程验收、竣工技术档案。重视工程各阶段的验收，尤其是原建筑物的一些拆除工程，新旧建筑物的结合部位及隐蔽工程，以便竣工后出现问题时妥善处理。
6）钢结构因其自重轻、抗震能力强、施工周期短、工业化程度高等优势和特点必将广泛应用于加层改建项目工程中。
参考文献
【1】吴宪华：房屋顶部加层施工技术的分析[J]. 城市建设与商业网点，2009(16)。
【2】CECS102:2002,门式刚架轻型房屋钢结构技术规程
【3】CECS78∶96,砖混结构房屋加层技术规范
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：建筑工程；加层；施工技术
Abstract: add layer transformed to relieve urban construction land nervous, improve production and living conditions, speed up the city change has practical significance, and is suitable for China's national conditions, the economic and technological conditions of a industriy technology policy. But in add layer in the modification construction also has a lot of technical problems need to focus attention, these problems will deal with the serious influence engineering quality, and directly affect construction engineering and the use effect of layer.
Keywords: building engineering; Add layer; Construction technology
中图分类號：TU74 文献标识码：A文章编号：
引言
随着城市建设的发展和人民生活水平的提高, 旧有建筑的使用功能已不能满足日益发展的需要,为提升房屋的功能,业主通常考虑在原有建筑上加层。近年来,既有房屋加层改造以其独特的技术经济优势赢得了人们的青睐, 成为既有房屋维修改造中占比例很大的一块,在旧建筑物上加层,可增加建筑面积、节约投资和材料,又可避免拆迁等繁杂琐事,还可节约各项公共生活设备和市政设施,一举多得。但在建筑工程加层施工中也有许多技术问题需要注意，本文作者就结合自己的工程实践，就加层施工中的柱脚节点构造、新增圈梁新老混凝土粘结界面处理、钢柱及钢梁的安装等问题进行了分析和介绍。
一、工程概况及加层技术方案
某单位办公楼，建于1987年，3层砌体结构，采用MU10机砖及M5混合砂浆，层高3.5米。由于原建筑已不能满足使用要求，须在原结构正常使用的条件下，直接增加一层，作为开会、娱乐等多功能活动场所。
采用了如下加层方案和技术措施：
设计时首先按照混凝土结构方式加一层进行承载力验算，但地基和部分墙体承载力不满足；然后按照钢结构形式加层验算，承载力满足，不需对原有结构加固。综合考虑结构的整体性、承载力及施工要求,决定加层采用轻钢结构。
1）为减轻原建筑的负重，新增层的主体结构采用等截面门式刚架，梁柱采用H 型钢，檩条为C 型钢，屋面板及墙面板采用双层彩色压型钢板，新增加的轻钢结构自重约0.2KN/m2。并且通过验算分析满足结构要求。
2）结合楼房的改造，设计加层时，在与原建筑物保持协调的基础上，将原来外墙开小窗的改开大窗。对于原有屋面，把原隔热层清除干净，排水坡采用C10 炉渣轻质混凝土找平，以减轻下部结构的荷载。
二、柱脚节点构造
原结构上可设置反梁作为钢结构加层结构的柱脚基础。横向反梁的作用主要是传递门式刚架的水平推力。为保证新旧结构有良好连接，反梁与原有圈梁采用植筋连接。施工时要求把与新增反梁连接处的原圈梁或屋面板凿毛,保证新旧结构混凝土的可靠连接。 具体做法如下，沿外墙每隔40cm钻1个Φ32孔，孔深42cm，插入Φ22钢筋，用结构胶灌孔(见图1)。
图1 反梁与现浇梁板连接
当原建筑物的屋面为现浇钢筋混凝土梁板结构时,新增圈梁与原屋面板或梁的连接采用植筋。当原建筑物的屋面结构为预制空心板时,分空心板下有圈梁和无圈梁的情况。无圈梁时,可将锚固钢筋放入空心板的圆孔中,并采用细石混凝土灌实(见图2)。有圈梁时,可钻孔通过空心板,将锚固钢筋植入原有圈梁内(见图3)。
图2反梁与原空心板连接图3 反梁与原圈梁连接
由于加层为大开间活动室, 刚架设为单跨。在中部跨间无法设置横向柱间支撑，只能在加层两端设置，刚架加层的刚度较小，故柱脚采用刚接方案。由于刚接柱脚平面尺寸较大，而且刚接柱脚传递较大的弯矩，反梁应纵横双向设置，在柱脚处局部加大反梁尺寸。横向反梁用来抵抗刚架柱脚的水平剪力和弯矩。但由于横向反梁的设置，必须在原楼面上增设一层木楼面，提高了加层的楼面标高，所以在设计加层楼梯时应考虑。
三、加层结构新增圈梁新老混凝土粘结界面处理
新老混凝土的结合面是一个薄弱环节，由于原建筑屋面混凝土的收缩已完成，而新增反梁混凝土的收缩刚开始，因此新混凝土在硬化过程中伴随的收缩会在结合面造成剪切或拉伸，若结合面强度不够，则会形成裂缝，不利于新旧结构的连接。原建筑屋面混凝土表面粗糙度、界面剂类型、新混凝土种类、粘结界面方位及龄期均是影响粘结强度的重要因素，其中老混凝土表面粗糙度的影响最大。
1)在新增反梁施工前，对原混凝土表面必须凿毛、打齿槽，所有碎块浮碴都必须清除，并用清水冲洗干净。一般老混凝土表面粗糙度越大，粘结强度越高，据研究，凿毛界面粗糙度约为2.4mm时，粘结强度提高约20%～113%。
2)使用水泥浆类界面剂可提高粘结强度，且按水泥砂浆、净浆、膨胀浆的次序，粘结强度逐次增高，但以膨胀浆界面剂粘结效果最好。据研究，当膨胀剂掺量从8%增加到10%，12%时，界面强度分别提高2%，12%。
四、钢柱及钢梁的安装
为了保证总的进度计划要求,钢柱、 屋面钢梁在工厂分段制作,然后运至现场拼装。根据现场施工条件和轻钢结构的施工特点,选用 1台 16t汽车吊承担钢柱、 钢梁的吊装,另选 2 台 8t 汽车吊作辅机,用于构件拼装和二次搬运。因钢梁翼板和腹板较薄,安装位置高,易产生平面弯曲变形,因此先在地面上竖起钢梁作立式拼装(避免平躺拼装后竖立过程中产生弯曲变形),拼装后再进行吊运组装。钢柱具有板薄、易弯曲等特点, 柱的稳定主要依靠柱与柱之间布置较为密集的 C 型檩条和拉条来加强。因此用 1 台汽车吊将钢柱吊运至楼顶与基础预埋螺栓固定,另1台汽车吊吊装 C 型檩条与钢柱固定牢固,然后吊装钢梁与钢柱进行连接。等两榀钢梁拼接完成,立即用 C 型檩条固定,依次类推,直至钢柱与钢梁及檩条全部拼接安装完毕。
五、施工期间防水问题
在原建筑物上直接加层施工必然要全部或局部清除原防水层,一般加层又是在不搬迁、不停业的环境下施工,施工期间的防水问题就十分突出。本工程施工期间正赶上雨季,必须采取特殊的施工防水措施。
(1)测量放线找准柱顶位置,首先找到原建筑物施工的坐标控制网进行复测,然后与实物的位置、间距、标高进行复校,两者相符合时才可开凿施工。
(2)拆除女儿墙,先在外墙柱顶部位局部凿开1000×1000mm宽的面,凿开后用刀割开三元乙丙防水层,外围砌筑200mm高的防水沿,将三元乙丙四周折起砌入防水沿,顶部制作一个铺彩条布的木框防水盖,施工时打开防水盖,下雨时及时盖上。
(3)钢柱底板焊接安装结束后,柱坑内抹一层10mm厚1：2.5水泥砂浆,再涂二遍水泥粉加 YJ302 防水剂,涂匀不留死角。柱子安装后,坑内虽然存水,但无一漏水。
(4)整体楼面的开凿清除工作在加层楼面防水完成后进行,虽然增大了施工难度,但使施工期间的防水问题得到有效地解决。轻钢增层还应注意增层外墙板与原房屋外墙的接缝问题。既要防水,也要协调美观,因此,连接配件很关键。
六、施工中的几点体会
该加层工程施工中没有对使用造成不利影响，保证了正常使用。通过本工程施工实践，可为今后类似加层改建工程提供参考。并可以得出如下结论：
1）在轻钢结构加层中，要注意钢柱柱脚与下部结构的连接，因为新加层部分的钢柱柱脚的可靠连接是保证设计、施工质量的关键。原结构混凝土表面粗糙度是影响加层柱脚连接的主要因素。
2） 应严格控制新旧结构交接层的施工质量， 以保证共同工作， 使之形成合理受力体系。
3）要注意采用合理的施工技术，加强现场安全文明施工管理，以达到最大限度保护原结构的目的。
4）施工時与原建筑物有关的各部位尺寸，应现场调查取证，以避免不必要的返工和浪费。加层施工期间，应对原建筑物及相邻建筑物进行沉降、倾斜观测，发现异常应及时分析原因，处理解决。
5）建立完整的工程验收、竣工技术档案。重视工程各阶段的验收，尤其是原建筑物的一些拆除工程，新旧建筑物的结合部位及隐蔽工程，以便竣工后出现问题时妥善处理。
6）钢结构因其自重轻、抗震能力强、施工周期短、工业化程度高等优势和特点必将广泛应用于加层改建项目工程中。
参考文献
【1】吴宪华：房屋顶部加层施工技术的分析[J]. 城市建设与商业网点，2009(16)。
【2】CECS102:2002,门式刚架轻型房屋钢结构技术规程
【3】CECS78∶96,砖混结构房屋加层技术规范
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。