浅析房屋建筑顶部加层施工技术
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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。本文结合房屋加层工程的技术方案，介绍了轻钢直接加层施工中新旧结构之间的连接、柱脚节点构造措施、施工技术要求等方面，并提出了施工结论，证明了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。
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。
1 加层技术方案
某单位办公楼，四层钢筋混凝土框架结构，内外隔墙均为加气混凝土块砌体墙。底层为对外的营业用房，底层层高为4.2m，二至四层为办公用房，层高3.0m，基础采用钢筋混凝土独立基础。该工程处于7度抗震设防区。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:
设计时首先按照钢筋混凝土结构方式加一层进行承载力验算，但地基和部分框架柱承载力不满足；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/，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。
2 门式刚架柱脚节点连接构造
新、旧结构之间的连接是加层工程与一般建筑工程相区别的显著标志之一，既要保证原结构的受力功能，又要使新、旧结构的连接牢固可靠、确保质量。施工时应避免对原结构造成损伤，所有穿过原构件的孔洞均应采用机械钻孔，钻孔前应先用红外线钢筋测定仪探出钢筋位置。还要考虑施工的可操作性。为利于加层后整体结构抗震，保证结构整体性，新旧结构的连接(即柱脚节点)能否达到设计要求是钢结构加层工程成败的关键。因此在钢筋混凝土框架结构上接建钢结构，新加层柱脚与原结构的连接是设计、施工的关键和难点。新旧部分连接必须可靠，保证水平力的传递。尤其对于有抗震设防要求的地区，连接节点应采用刚接形式，方能控制钢结构层的水平位移并保证其承担柱底弯矩。
1)采用“直接钻孔连接法”。即在已有框架柱头上直接钻孔，在每个混凝土柱顶钻4个Φ35的孔，孔深420mm，插入Φ30螺栓，用结构胶灌孔与底板连接，结构胶硬化后安装钢柱，钢柱再与底板螺栓连接，中间以50mm厚细石混凝土填实，见图1。
(2)采用“柱主筋直接连接法”有些钢筋混凝土框架柱的配筋较多，无法成孔，不能采用“直接钻孔连接法”，可采用钢柱底板与混凝土柱主筋连接方法，即在柱内选位置合适的主筋加热调直后，反投到底板上开孔塞焊，柱顶铺细石混凝土找平，钢柱与底板螺栓连接，见图2所示。
本工程顶层结构的梁、板、柱都是现浇钢筋混凝土，施工中无法钻入成孔，柱截面除8根Φ25柱主筋按构造弯在柱顶外，还有楼板双向Φ12分布筋及纵横交叉的Φ22的大梁主筋，若盲目钻孔，极易断掉受力主筋，成孔率很低，也会极大地削弱柱顶混凝土强度，新、旧柱的连接质量难以保证。最后决定采用钢柱底板与混凝土柱主筋连接方案，即先凿去原柱顶保护层露出柱筋，选4根位置合适的柱主筋加热调直，主筋位置反投到底板上开孔，柱顶清理干净，洗净后铺放附加钢筋网与原柱筋焊接。再浇筑C20细石混凝土，比设计厚10～20mm，然后套上底板，用水准仪、水平尺和橡皮锤找平，调准标高点焊底板，待混凝土终凝后，将底板与主筋剖口焊接，既可保证钢柱的可靠性连接，又加强了原混凝土柱主筋的锚固。
3 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。
4 施工期间防水措施
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，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。
5 施工期间对原建筑物的防护措施
建筑物加层施工中，建设单位一般都向施工单位提出对原建筑物的防护问题，尤其对装饰水平较高的大型宾馆、办公楼等更为重要，既要保质按期地完成加层施工任务，又要保护原建筑物不受损害，与新建工程相比，增加了施工难度。
应合理安排施工流程，保证施工质量。通常采用保护性拆除技术(这与破坏性拆除明显不同)，它包括确定拆除方法；选择合适的材料、拆除机械；制定切实可行的保护措施等综合技术。拆除采用由上至下的方法，并根据原结构的特点，把每一项具体拆除项目合理安排，确定拆除顺序。加层施工现场在四层顶面，所有与原建筑物连接的拆除部位，边拆除边防护，保护好未拆除的各类管线接口。对不能移动的排水口、通风口等都进行了特殊的防护。
为保证房内工作人员及施工人员的安全，除搭设必要的水平防护棚、防护围墙外，还应尽量减少噪声，控制尘土飞扬，可以采用静态破碎、局部风镐、人工剔凿等方法。如剔凿楼板构造层、构造柱和女儿墙时，为防止振坏混凝土楼板，禁止使用风镐和大锤，采用无振动钻孔作业，施工中虽然增大了工作量，但保护了建筑物原有装修和结构的正常使用，从整体工程造价上看，经济效益是显著的。在整个施工过程中应采取可靠的支撑措施，加固改造施工应遵守有关加固技术规范。
6 结论
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。轻钢结构加层施工方便，无需脚手架和大型施工机械以及大面积施工场地，钢构件工厂加工制作，在现场进行拼接安装；构件连接工艺简单，形式灵活，且大部分是干作业，易于各工种交叉作业和现场施工管理；工速度快、工期短，便于业主尽早投入使用，创造效益；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。
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