宋水泉 上海鐵路局上海機務段

上海機務段南輔庫輕鋼結(jié)構(gòu)加層方案設計

宋水泉 上海鐵路局上海機務段

近年來，隨著經(jīng)濟的增長和百姓生活水平的日益提高，人們對建筑空間的需求也在快速地膨脹，特別是在大中城市，土地資源變得日益緊缺。許多建筑物受建造時的經(jīng)濟條件和技術條件的制約，在建筑功能的完善和建筑結(jié)構(gòu)的形式等方面已不能滿足時代要求，通過采用加層的方法改造原有房屋中結(jié)構(gòu)質(zhì)量較好的部分，從而達到經(jīng)濟、適用、快捷的建房目的。

加層；結(jié)構(gòu)；載荷；輕鋼；輕質(zhì)墻

1　原房屋基本情況

1.1南輔庫總體結(jié)構(gòu)

南輔庫原結(jié)構(gòu)總長約108 m，寬約48 m，縱向以15軸線為界，15軸線以西長約84 m，系1972年建成，15軸線以東系2000年建成。該兩段結(jié)構(gòu)橫向約為2×18 m主跨+12 m輔跨所組成，兩主跨均為帶吊車的單層裝配式鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)。

1.2南輔庫西段結(jié)構(gòu)

西段為預制鋼筋混凝土柱（上柱為400x500方形，下柱為400x800（1000）工字型），柱距為6 m，吊車梁均為6 m跨T型鋼筋混凝土吊車梁，CD跨32/5 t吊車的吊車梁梁高為1.2 m，翼緣寬0.5 m，肋寬0.18 m，10 t吊車的吊車梁梁高為0.9 m，翼緣寬0.5 m，肋寬0.16 m。屋架為18 m預應力鋼筋混凝土折線形屋架，屋面板為（1.5×6）m預應力大型鋼筋混凝土屋面板，車間副跨為跨度12 m二層鉸接排架結(jié)構(gòu)，屋面梁為12 m，雙坡鋼筋混凝土工字型薄腹屋面梁，樓面梁則為鋼筋混凝土鋼筋混凝土工字型薄腹樓面梁，屋面及樓面均為180厚預應力鋼筋混凝土空心板。西段主跨跟副跨通過12 m屋面梁及樓面梁與最南端的T型磚承重柱相連接，如圖1所示。

圖1 南輔庫西段剖面結(jié)構(gòu)

1.3南輔庫東段結(jié)構(gòu)

東段主跨與西段基本相同（但柱均改為與西段相同尺寸的現(xiàn)澆矩形鋼筋混凝土柱），其副跨的底層設有一臺軌頂標高為4.5 m的5 t吊車，所以其二層樓面標高由5.275 m抬高到6.8 m，二層層高為3.9 m，所以其屋面標高比西段高出1.785 m，即標高為10.700；而且副跨改為獨立的跨度為12 m的雙層現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架，框架柱尺寸為400×600，牛腿標高為3.5 m，橫梁尺寸為400×1 300，400×1 200，如圖2所示。

圖2 南輔庫東段剖面結(jié)構(gòu)

2　結(jié)構(gòu)加層方法

新建活動中心在南輔跨原屋面上加建一座跨度為12 m，長度亦為108 m；層高8.5 m。其樓面活載為4.0 kN/m2，屋面活載（不上人屋面）0.5 kN/m2，采用彩鋼板輕型屋面其恒荷載僅為0.3 kN/m2，樓面采用雙層木地板及60x2.5方鋼管@400所組成輕型樓面結(jié)構(gòu)，其恒荷載僅為0.5 kN/m2，設計采用6 m跨C型輕鋼檁條@1400，結(jié)構(gòu)由熱軋H型鋼組成的跨度為11.2m，柱距6 m的輕型門式剛架將屋面荷載及活載分別傳遞到A列柱柱頂及安裝在B列下柱柱頂?shù)匿撆Ｍ壬?，該輕型門式剛架一端鉸接（A列），一端剛接（B列），所以在副跨部分僅將屋面荷載傳遞到鋼柱的軸向力傳到原二層結(jié)構(gòu)的柱頂上，傳到B列鋼柱亦為軸向力，其通過三腳架鋼牛腿傳到B列柱的柱柱頂，外加屋面荷載所產(chǎn)生的彎矩。

3　加層填充墻方法

A列柱外墻采用100 mm厚輕質(zhì)蒸壓加氣混凝土砌塊和（100×2.5）mm承重方鋼管所組成骨架墻其荷載亦通過A列門式鋼架柱以軸力形式傳給原有二層結(jié)構(gòu)柱頂上。B列墻則采用原有高出屋面的外墻，僅在車間局部高出屋面3 m左右的墻體采用C型輕鋼墻皮檁條及彩板組成的輕型墻體傳到B列門架，亦以軸向力傳到鋼牛腿上。這樣，對于原有排架結(jié)構(gòu)而言，僅在B列柱增加一個輕鋼結(jié)構(gòu)傳來的軸向力和彎矩，以及由于風荷載和地震作用產(chǎn)生的水平剪力。在A列柱柱頂僅增加了由門架柱傳來的軸向力以及由風荷載和地震作用產(chǎn)生的水平剪力，如圖3、圖4所示。

圖3 南輔庫西段加層示意圖

圖4 南輔庫東段加層示意圖

4　原屋面載荷及加層載荷的計算

加層所產(chǎn)生的樓面恒荷載即0.5 kN/m2，樓面活荷載即4.0 kN/m2，按東段和西段分別設計。

4.1西段載荷計算

西段樓面由于其原有屋面結(jié)構(gòu)為180 mm厚預應力圓孔板上鋪40 mm厚細石混凝土找平層及二氈三油加綠豆砂防水層，所以只能卸除0.04×30=0.8 kN/m2，及油氈防水層加綠豆砂荷載0.35 kN/m2，故總重1.15 kN/m2，所以恒載標準值相對于原屋面減少為：0.5-1.15=0.65 kN/m2，活載標準值相對于原屋面增加了4-0.5=3.5 kN/m2。我們采用雙坡鋼筋混凝土工字型屋面梁及180 mm厚預應力圓孔板通過直徑為20 mm的高強化學螺栓@600、加固鋼梁工字梁（690～250～725）×250× 8×12與原屋面的12 m鋼筋混凝土工字型屋面梁共同作用來承受現(xiàn)有樓面荷載。

4.2東段載荷計算

原屋面構(gòu)造：400×400×35 R.C隔熱板及120×120×180高熱磚載荷為1.1 kN/m2，防水卷材 載荷為0.35 kN/m2，1∶8水泥焦渣找坡層（平均厚度150）0.15×17 kN/m3=2.25 kN/m2，可卸荷載合計為3.7 kN/m2（接近于4.0 kN/m2）。故原設計恒載+活載=4+0.5=4.5 kN/m2，即等于夾層屋面的樓面恒載+活載，所以西段樓面沒有增加荷載。

5　結(jié)束語

只要按正常的程序，進行必要的規(guī)范查閱，掌握詳實的資料，選擇正確的加層設計方案，認真做好結(jié)構(gòu)設計，采取合理的構(gòu)造措施，規(guī)范施工，房屋的加層改造一樣能給社會貢獻出優(yōu)良的建筑產(chǎn)品，創(chuàng)造出良好的經(jīng)濟效益。

［1］潘洪波.房屋磚混結(jié)構(gòu)加層加固設計［J］-江西建材.2012.2.

［2］何仲良.譚新高-房屋加層改造常見問題處理［J］-企業(yè)家天地.2015.4.

［3］楊 峰.論外套框架在房屋加層改造中的結(jié)構(gòu)設計［J］-四川建材.2007年第6期.

［4］邱文彬.淺談框架結(jié)構(gòu)房屋加層改造設計技術［J］-建筑設計.2004.08.

［5］《混凝土結(jié)構(gòu)加固設計規(guī)范》（GB50367-2013）.

［6］《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2012）.

［7］《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011-2010）.

［8］《鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》（GB 50017-2003）.

［9］《混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》（GB50010-2010）.

［10］《鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》（GB 50017-2003）.

責任編輯：許耀元

來稿日期：2016-05-20