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【摘 要】 随着时代不断发展，科技不断进步，人们对于居住生产建筑的需求不断增加。许多既有建筑物受到当时经济条件和建筑技术水平等各方面的制约，使用功能和结构形式已经不能满足时代需要，如原建筑物层高低，未设计地下室、停车库等。若因此将整个建筑物拆除，重新建设，需消耗大量人力、物力，造成不必要的浪费，且建筑拆除后，产生大量无法重复利用的建筑垃圾，对环境造成严重破坏。如果采用增层改造的方法，在既有建筑物下增层，在不增加建筑占地面积的情况下，增加了建筑物有效使用面积，而且增层改造实施和拆除后新建相比，建设周期短、投资小，这样既可以节省国家资源、保护生活环境，又可以满足其使用功能。本文分析了建筑增层的种类以及加层要点，着重阐述加层的抗震方法。
【关键词】 建筑增层；加层方法；防震；技术
一、既有建筑增层的分类
既有建筑物的加层方式多种多样，根据不同的分类标准有不同的分类方式，根据加层部分相对既有建筑物的空間位置，可分为上部加层、室内加层和地下加层；根据竖向荷载传递情况可分为直接加层和间接加层。对于本文主要讨论的大幅加层项目，一般可分为直接加层和间接加层两类。
（一）直接加层
直接加层是指对既有建筑（地基、基础和承重体系）进行加固后或不处理的情况下直接在既有结构上加层，新建加层荷载通过既有结构传递到地基基础上的加层方法，对于大幅加层工程一般均需要对原建筑结构进行加固、甚至改变结构体系。这种方法不适用于砌体结构大幅加层工程，比较适合既有建筑地基基础和状况较好的结构，也适于加固改造的钢筋混凝土结构。直接加层的优点是造价低，施工方便。但因对既有建筑的地基基础和结构体系所具有的加固改造潜力有一定的要求，也因此限制了其应用范围。
（二）间接加层
即在既有结构的外部增设外套结构或内部增设筒体等将上部的加层荷载传递到新加基础上的方法。适用于既有结构的承重体系可挖掘利用的潜力不大、或增加的层数较多而既有承重结构或地基基础难以承受过大的加层荷载等情况。间接加层方法中，比较常用的是外套结构加层法。
所谓外套结构加层法，就是在原房屋外面增设新的结构形式，将原结构“套”或“包”在里面，所以形象地称之为外套结构或套建结构。根据新加结构与既有结构是否连接，外套结构加层又可分为分离式和整体式两种
1、分离式外套加层
分离式外套加层是将新增结构从上部结构到基础完全脱开，无任何连接，新旧结构体系之间留有足够宽的防震缝，新旧结构各自独立地承担竖向荷载和抵抗侧力的结构体系。
分离式外套加层的加层部分完全按新结构设计，原结构可按既有建筑抗震鉴定标准和加固技术规程进行。具有传力路径明确、计算简图明晰、对原结构影响较小、且增加的结构平面布置灵活、不受原结构的限制等优点。然而分离式加层方法因其本身特点，也具有先天不足。分离式的外套框架为典型的上刚下柔结构，易形成“高鸡腿”结构。特别是位于高烈度地区的房屋，或者要加层的房屋高度较高。底层框架柱计算长度很大，抗侧刚度低，导致加层结构的二层及以上刚度比一层大很多，产生软弱层，形成抗震薄弱环节，当加层结构遭遇地震时，产生严重后果。
2、整体式外套加层
整体式外套加层是将新旧结构采用某种连接构造连接起来形成整体来共同抵抗侧力，而竖向不连接、新增竖向荷载不传递给既有结构的结构形式。整体式外套加层中新旧结构的连接旨在增加外套框架底部的抗侧刚度，改善外套结构上刚下柔的不利情况。为了增加外套结构的抗侧刚度，同时保证新旧结构竖向自由变形，一般在连接构造上采用特殊设计。工程上有两种方法可以使用，一是直接采用特殊连接器，这种连接器限制水平方向变形，但是保证新旧结构在竖向可以自由变形。二是采用特殊施工方法，新旧结构施工时分离，待新结构沉降变形完成后，再将新旧结构连接起来，以实现两者在水平荷载作用下的共同变形。
整体式加层方法大大改善了外墙加层结构上刚下柔的不利情况，但是也存在加层后新旧结构之间作用不明确，新旧结构交织在一起，竖向和水平传力途径复杂，难以简化成清晰明确的计算简图等缺点。特别是新旧结构连接部位的构件，本身受力情况很复杂。对本身抗震性能差的既有建筑，该部位构件的加固很难保证，可能会造成整个加层房屋的不安全。
二、现有建筑增层的适用条件及设计要点
既有建筑是否满足增层改造的条件，应根据结构已使用年限、结构体系、水文地质条件等情况综合考虑，如果地下增层还需仔细考虑下部开挖土体对周边建筑物的影响。
增层改造设计时，首先要分析该建筑增层改造的经济效益、设计的可行性、施工的可操作性，在确定可以进行增层改造后，应明确改造后各构件的受力状况、对结构整体进行复核验算，确定基础及上部构件是否满足承载力要求并对不满足要求构件进行加固处理，保证整个过程安全可靠。
三、已有建筑增层工程的抗震设防标准
加层工程属于改建、扩建工程，按我国目前建筑工程管理法规的规定，对于改建、扩建工程均要求按现行的工程建设相关技术标准进行设计和施工。对于加层改造工程，新加部分按现行的工程建设标准执行，问题不大，但新旧建筑结合部分以及原有建筑的区域要完全满足现行的工程建设标准几乎是不可能的，比如原有建筑结构构件箍筋间距与肢距、节点构造等抗震构造措施基本上都不满足现行《建筑抗震设计规范》的相关要求。因此，加层改造工程的抗震设防标准，应考虑各方面的要求以及工程的特殊性和实际可操作性等因素综合研究确定。
（一）总体抗震设防目标
总体上，加层改造工程应满足现行工程建设标准关于新建工程的要求，即应满足后续至少50年设计使用期的要求。对于改造后属于丙类的建筑，应按本地区的抗震设防烈度确定抗震措施和地震作用，使之满足现行抗规的三水准设防要求，即加层改造后的建筑，当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时，主体结构不受损坏或不需进行修理可继续使用；当遭受相当于本地区抗震设防烈度的设防地震影响时，可能发生损坏，但经一般性修理仍可继续使用；当遭受高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。 （二）上部加层部分的抗震设防
严格来说，上部新加部分的抗震设计应按现行的工程建设标准执行，但是考虑到加层方案的多样性与复杂性，上部新加部分的抗震设计标准还需要结合工程实际情况对现行的规范和标准作适当的调整或变通：
1、直接加层：上部新增部分可完全按现行的标准规范执行：
2、外套加层：普通外套框架的上部可采用现行的标准规范设计，跨越原建筑的框架应按现行规范中关于轉换框架的要求进行设计。巨型外套结构的主框架应采用比现行标准更高的目标进行设计，比如中震弹性等，次结构可采用现行标准进行设计，但应考虑主次结构的相互影响。
3、下部既有建筑部分的抗震设防
对于加层改造工程的下部区域，即原建筑高度范围的区域，其抗震设防标准应根据加层方案和后续使用要求的不同区别对待。
（1）直接加层
应结合加层结构方案，对加层工程的下部区域进行加固处理，目标是建筑下部区域经加固处理后可满足现行规范的三水准设防要求。处理措施可根据加层方案的需要优先采用优化、调整原结构体系的方法，对于原结构构件进行加固时应注意避免大面积的破坏和扰动。
由于既有建筑一般均是按较早版本的规范进行设计和建造的，且已使用多年，其抗震措施特别是抗震构造措施很难满足现行的标准规范要求，同时，对于这些建筑结构，不管采用何种加固措施，其结构构件的抗震构造措施，比如梁、柱箍筋肢距、节点箍筋间距等也难以达到现行规范的相应要求。因此，对于直接加层的加层工程，其下部区域的抗震设计宜从提高结构综合抗震能力的角度采用性能化设计方法，比如可对下部区域采用中震弹性或中震不屈服的性能目标进行结构构件的承载力验算，同时适度降低相关构件的抗震构造要求。
（2）整体式外套加层
对于整体式外套加层的工程，其下部区域的抗震设计也宜采用基于性能的抗震设计方法，按相对较高的性能目标进行强度（承载力）设计，延性要求适当放松，目的是提高结构的综合抗震能力，以达到现行规范的三水准设防目标。
（3）分离式外套加层
对于采用分离式外套加层方案的工程，其下部的原建筑结构应根据其后续的使用要求采用适当的加固措施。
四、结语
目前，在国内有已有建筑增层的应用，但使用范围极小，大多在经济较发达城市，随着各地经济快速发展，人口日益增多，这种技术的应用也会越来越广泛。结构体系选择和抗震设防标准的确定是增层技术抗震设计中的关键问题。做好这两方面的工作这对增加或改变建筑使用功能，缓解建设用地紧张具有积极意义。
参考文献：
[1]李傲.建筑物增层改造加固工程实例研究[J].江西建材，2014，15
[2]唐业清.我国旧建筑物增层纠偏技术的新进展[J].建筑结构，1993，06
[3]苏志德.外套增层结构体系抗震性能研究[J]天津大学，2007.02
【关键词】 建筑增层；加层方法；防震；技术
一、既有建筑增层的分类
既有建筑物的加层方式多种多样，根据不同的分类标准有不同的分类方式，根据加层部分相对既有建筑物的空間位置，可分为上部加层、室内加层和地下加层；根据竖向荷载传递情况可分为直接加层和间接加层。对于本文主要讨论的大幅加层项目，一般可分为直接加层和间接加层两类。
（一）直接加层
直接加层是指对既有建筑（地基、基础和承重体系）进行加固后或不处理的情况下直接在既有结构上加层，新建加层荷载通过既有结构传递到地基基础上的加层方法，对于大幅加层工程一般均需要对原建筑结构进行加固、甚至改变结构体系。这种方法不适用于砌体结构大幅加层工程，比较适合既有建筑地基基础和状况较好的结构，也适于加固改造的钢筋混凝土结构。直接加层的优点是造价低，施工方便。但因对既有建筑的地基基础和结构体系所具有的加固改造潜力有一定的要求，也因此限制了其应用范围。
（二）间接加层
即在既有结构的外部增设外套结构或内部增设筒体等将上部的加层荷载传递到新加基础上的方法。适用于既有结构的承重体系可挖掘利用的潜力不大、或增加的层数较多而既有承重结构或地基基础难以承受过大的加层荷载等情况。间接加层方法中，比较常用的是外套结构加层法。
所谓外套结构加层法，就是在原房屋外面增设新的结构形式，将原结构“套”或“包”在里面，所以形象地称之为外套结构或套建结构。根据新加结构与既有结构是否连接，外套结构加层又可分为分离式和整体式两种
1、分离式外套加层
分离式外套加层是将新增结构从上部结构到基础完全脱开，无任何连接，新旧结构体系之间留有足够宽的防震缝，新旧结构各自独立地承担竖向荷载和抵抗侧力的结构体系。
分离式外套加层的加层部分完全按新结构设计，原结构可按既有建筑抗震鉴定标准和加固技术规程进行。具有传力路径明确、计算简图明晰、对原结构影响较小、且增加的结构平面布置灵活、不受原结构的限制等优点。然而分离式加层方法因其本身特点，也具有先天不足。分离式的外套框架为典型的上刚下柔结构，易形成“高鸡腿”结构。特别是位于高烈度地区的房屋，或者要加层的房屋高度较高。底层框架柱计算长度很大，抗侧刚度低，导致加层结构的二层及以上刚度比一层大很多，产生软弱层，形成抗震薄弱环节，当加层结构遭遇地震时，产生严重后果。
2、整体式外套加层
整体式外套加层是将新旧结构采用某种连接构造连接起来形成整体来共同抵抗侧力，而竖向不连接、新增竖向荷载不传递给既有结构的结构形式。整体式外套加层中新旧结构的连接旨在增加外套框架底部的抗侧刚度，改善外套结构上刚下柔的不利情况。为了增加外套结构的抗侧刚度，同时保证新旧结构竖向自由变形，一般在连接构造上采用特殊设计。工程上有两种方法可以使用，一是直接采用特殊连接器，这种连接器限制水平方向变形，但是保证新旧结构在竖向可以自由变形。二是采用特殊施工方法，新旧结构施工时分离，待新结构沉降变形完成后，再将新旧结构连接起来，以实现两者在水平荷载作用下的共同变形。
整体式加层方法大大改善了外墙加层结构上刚下柔的不利情况，但是也存在加层后新旧结构之间作用不明确，新旧结构交织在一起，竖向和水平传力途径复杂，难以简化成清晰明确的计算简图等缺点。特别是新旧结构连接部位的构件，本身受力情况很复杂。对本身抗震性能差的既有建筑，该部位构件的加固很难保证，可能会造成整个加层房屋的不安全。
二、现有建筑增层的适用条件及设计要点
既有建筑是否满足增层改造的条件，应根据结构已使用年限、结构体系、水文地质条件等情况综合考虑，如果地下增层还需仔细考虑下部开挖土体对周边建筑物的影响。
增层改造设计时，首先要分析该建筑增层改造的经济效益、设计的可行性、施工的可操作性，在确定可以进行增层改造后，应明确改造后各构件的受力状况、对结构整体进行复核验算，确定基础及上部构件是否满足承载力要求并对不满足要求构件进行加固处理，保证整个过程安全可靠。
三、已有建筑增层工程的抗震设防标准
加层工程属于改建、扩建工程，按我国目前建筑工程管理法规的规定，对于改建、扩建工程均要求按现行的工程建设相关技术标准进行设计和施工。对于加层改造工程，新加部分按现行的工程建设标准执行，问题不大，但新旧建筑结合部分以及原有建筑的区域要完全满足现行的工程建设标准几乎是不可能的，比如原有建筑结构构件箍筋间距与肢距、节点构造等抗震构造措施基本上都不满足现行《建筑抗震设计规范》的相关要求。因此，加层改造工程的抗震设防标准，应考虑各方面的要求以及工程的特殊性和实际可操作性等因素综合研究确定。
（一）总体抗震设防目标
总体上，加层改造工程应满足现行工程建设标准关于新建工程的要求，即应满足后续至少50年设计使用期的要求。对于改造后属于丙类的建筑，应按本地区的抗震设防烈度确定抗震措施和地震作用，使之满足现行抗规的三水准设防要求，即加层改造后的建筑，当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时，主体结构不受损坏或不需进行修理可继续使用；当遭受相当于本地区抗震设防烈度的设防地震影响时，可能发生损坏，但经一般性修理仍可继续使用；当遭受高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。 （二）上部加层部分的抗震设防
严格来说，上部新加部分的抗震设计应按现行的工程建设标准执行，但是考虑到加层方案的多样性与复杂性，上部新加部分的抗震设计标准还需要结合工程实际情况对现行的规范和标准作适当的调整或变通：
1、直接加层：上部新增部分可完全按现行的标准规范执行：
2、外套加层：普通外套框架的上部可采用现行的标准规范设计，跨越原建筑的框架应按现行规范中关于轉换框架的要求进行设计。巨型外套结构的主框架应采用比现行标准更高的目标进行设计，比如中震弹性等，次结构可采用现行标准进行设计，但应考虑主次结构的相互影响。
3、下部既有建筑部分的抗震设防
对于加层改造工程的下部区域，即原建筑高度范围的区域，其抗震设防标准应根据加层方案和后续使用要求的不同区别对待。
（1）直接加层
应结合加层结构方案，对加层工程的下部区域进行加固处理，目标是建筑下部区域经加固处理后可满足现行规范的三水准设防要求。处理措施可根据加层方案的需要优先采用优化、调整原结构体系的方法，对于原结构构件进行加固时应注意避免大面积的破坏和扰动。
由于既有建筑一般均是按较早版本的规范进行设计和建造的，且已使用多年，其抗震措施特别是抗震构造措施很难满足现行的标准规范要求，同时，对于这些建筑结构，不管采用何种加固措施，其结构构件的抗震构造措施，比如梁、柱箍筋肢距、节点箍筋间距等也难以达到现行规范的相应要求。因此，对于直接加层的加层工程，其下部区域的抗震设计宜从提高结构综合抗震能力的角度采用性能化设计方法，比如可对下部区域采用中震弹性或中震不屈服的性能目标进行结构构件的承载力验算，同时适度降低相关构件的抗震构造要求。
（2）整体式外套加层
对于整体式外套加层的工程，其下部区域的抗震设计也宜采用基于性能的抗震设计方法，按相对较高的性能目标进行强度（承载力）设计，延性要求适当放松，目的是提高结构的综合抗震能力，以达到现行规范的三水准设防目标。
（3）分离式外套加层
对于采用分离式外套加层方案的工程，其下部的原建筑结构应根据其后续的使用要求采用适当的加固措施。
四、结语
目前，在国内有已有建筑增层的应用，但使用范围极小，大多在经济较发达城市，随着各地经济快速发展，人口日益增多，这种技术的应用也会越来越广泛。结构体系选择和抗震设防标准的确定是增层技术抗震设计中的关键问题。做好这两方面的工作这对增加或改变建筑使用功能，缓解建设用地紧张具有积极意义。
参考文献：
[1]李傲.建筑物增层改造加固工程实例研究[J].江西建材，2014，15
[2]唐业清.我国旧建筑物增层纠偏技术的新进展[J].建筑结构，1993，06
[3]苏志德.外套增层结构体系抗震性能研究[J]天津大学，2007.02