英文引用格式；Jia Yuanyuan,Zhu Yujiao,Li Xue,et al.Attached Steel Structural Design of a Multi-storey Dormitory Building[J].Special Structures,2021,38(1)：93-96
采用贴建钢结构的某砌体宿舍楼更新设计
贾媛媛1朱玉佼2李雪1薛荣刚1
1.北方工程设计研究院有限公司石家庄050021
2.河北建研工程技术有限公司石家庄050021
摘要：通过以某砌体宿舍楼的改扩建项目为实例，提出了贴建钢框架结构设计的总体思路。贴建建筑距离原结构较近，本项目采用了主副桩结合的桩基础，解决了新增基础与原结构基础脱开的难题。贴建钢结构高宽比较大，采用允许有竖向、水平位移的新型连接节点与原砌体结构相连，既消除了新旧结构不均匀竖向变形和差异沉降的不利影响，又避免了贴建钢结构的倾覆问题。为同类改扩建工程提供了参考经验。
关键词：改扩建贴建钢结构倾覆
DOI：10.jg.2021.01.019
Attached Steel Structural Design of a Multi-storey Dormitory Building
Jia Yuanyuan1Zhu Yujiao2Li Xue1Xue Ronggang1
1.Northern Engineering Design and Research Institute Limited Company,Shijiazhuang050021,China
2.Hebei Building Research Engineering Technology Co.,Ltd.,Shijiazhuang050021,China
ABSTRACT:Taking the reconstruction and expansion of a masonry dormitory building as an example,the general idea of attached steel frame design was put forward.Because the attached buildings were closed to the original structure,the pile foundation with the combination of main and auxiliary piles was adopted,and the problem of separating the new foundation from the original structure foundation was solved.Considering its height width ratio was large,a new type of joint with vertical and horizontal displacement was adopted to connect with the original masonry structure.It eliminated not only the adverse effects of uneven vertical deformation and differential settlement of new and old structures,but also the overturning of the attached steel structure.It should provide reference experience for similar reconstruction and expansion projects.
KEYWORDS：Reconstruction and expansion Attached steel construction Verturning
引言
随着我国经济的高速发展，城市在不断更新，-些既有建筑在建筑面积和功能上已不能满足人们日益增长的需求。而拆除旧建筑、建造新建筑的工程量大、周期长、造价高，因此既有建筑改扩建是一个个好的选择，其有周期短和经济、环保的优势。
改扩建工程中最关键的是结构方案的选择。结构方案合理与否直接关系到既有建筑改扩建工程的成败，不合理的结构方案会造成改造成果不理想，影响正常使用，严重的还会影响结构的安全[1]°本文文某学员宿舍楼为例，对砌体结构改扩建的结构方案选择进行了探讨，对贴建工程如何与原结构脱开及上部结构整体稳定性等技术难点研行了分析研究。
1工程概况
某学员宿舍为地上五层砌体结构，屋(楼)面板主要采用预制板，墙下条形砖基础，约建于1980年，建筑东西总长约为65m，南北总宽约为13.2m，总建筑面积约为4457m2°为改善学员阳
2021年2月I第38卷I第1期2021Feb VOL.38NO.1
台条件，改扩建设计在原建筑物南、北侧新增开间同原结构、进深为2.15m，作为学员宿舍的卫生间。扩建改造后总建筑面积为5398.3m2，扩建部分与原建筑平面关系见图1°
图1扩建部分与原建筑平面关系
Fig.1Plan relation between expansion part and original building
根据该建筑物的检测鉴定报告，该建筑物部分墙体存在裂缝，裂缝宽度介于0.22mm〜0.56mm之间；原砖砌条形基础截面尺寸偏差不满足规范［］要求；原混凝土梁多数不满足规范［］关于强度最低值的要求，其截面尺寸偏差不满足规范［］要求；个别墙体受压承载力不满足规范［］要求。
2方案比选
若扩建部分采用框架结构，砌体结构与框架结构为一个整体结构体系混合、传力不明确⑶。
若扩建部分采用砌体结构与原砌体相连，结构形式不变，需将原结构进行整体抗震加固、抗震构造措施加固及损伤部位修复⑷，原有砖砌条形基础因荷载增大，原承载力不足，尚需对基础进行加固。原建筑基础已沉降稳定，新旧基础相连会出现不均匀沉降，进而引起墙体开裂等不利影响，且新增部分基础持力层落在2层土黄土状粉质黏土，该层土具有I级（轻微、非自重湿陷性，承载力较低，工程性质欠稳定。钢构房屋造价
建设单位要求扩建改造设计的结构方案合理、经济，且改扩建施工时须保证原学员宿舍正常使用°综合以上分析，最终确定采用扩建部分与原建筑物各成体系的贴建钢结构方案。该方案不改变原砌体结构构件尺寸和受力状态，原砌体结构外墙厚度370mm，与贴建外墙预留变形缝宽度为100mm［］°为减轻上部结构重量，采用钢框架结构，外墙采用轻质外挂墙板。为增加贴建结构整体性，每隔一跨布置柱间支撑。
3贴建改造设计的难点
3.1贴建基础的设计
桩基础设计的问题主要在于贴建部分基础与原砖砌条形基础相互脱离、互不干扰，二者分别受力。该项目通过设置主桩主要承受柱下轴向压力，主副桩共同抵抗柱底弯矩，各桩基承台之间用300mm x600mm现浇混凝土连梁连为整体，承台底标高与原条基底标高相同，避免施工时对原条基的扰动。桩基础与原房屋外墙条形基础的相对位置关系见图2°基础形式采用桩基础，桩基可穿越湿陷土层，持力层落在承载力较高的土层上，竖向变形较小。由于新增桩距离原建筑物较近，大型成孔机械无法施工，且为了避免施工对原砖砌条形基础的扰动，主桩成孔方案采用人工成孔，距离原建筑墙边稍远的副桩可选用机械成孔⑸。
3.2贴建钢结构的抗倾覆设计
贴建建筑的高度为17.98m，进深较小为2.05m，高宽比为8.77，大于7度地区高宽比限值6.5°用盈建科建筑结构设计计算模块A2.0.3建立的仅有贴建部分的钢结构计算模型，该模型计算结果在丫向风荷载、Y向地震作用工况下零应力区分别为91.73%、100%，不满足《建筑抗震设计规范》⑷4.2.4条高宽比大于4的建筑，基础底面不宜出现零应力区的要求。
采用贴建钢结构的某砌体宿舍楼更新设计
贾媛媛朱玉佼李雪薛荣刚
设计规范》要求⑷，保证该贴建钢结构方案不对
原砌体结构的安全产生影响，并且达到了避免贴
建钢结构倾覆的目的。贴建部分钢结构单独建立
模型进行常规分析和设计。
图2桩基与原砖砌条基相对位置关系
Fig.2Relative position of pile foundation and
original brick strip foundation
为防止贴建部分发生倾覆，每层均在钢框
架节点处与原砌体结构间设置连接件进行拉结。
为确保贴建钢结构与原砌体结构在竖向自由变
形、互不影响，即贴建部分竖向变形不影响原条基的沉降稳定，将连接件竖向螺栓孔设置为长圆孔；在
水平方向协同工作，连接件上设置长圆孔允许有一部分水平位移，超出设置的水平位移限值后，新老建筑在水平方向共同作用，表图3o
4 贴建钢结构抗倾覆整体验算
贴建钢结构与原砌体结构协同工作，不传递竖向力及弯矩，只传递丫向风荷载作用下或地震作用下的水平力，采用盈建科建筑结构设计计算模块A2.0.3建立贴建钢结构与砌体结构的整体计算模型，设置短梁连接新旧建筑，梁端设置为铰，验算在丫向风荷载及丫向地震工况作用下原砌体结构的抗震计算结果。
图4为整体模型底层抗震计算结果。砌体结构部分抗震计算结果均大于1，满足《建筑抗震
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图3
c.LJl详图
抗倾覆连接节点
Fig.3The connection node of anti overturning
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图4整体模型底层抗震计算结果
Fig.4Seismic calculation results of the bottom layer of the whole model
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5结语
1.贴建钢结构的宽度小，基础采用主桩与副桩结合的方式，该种形式桩基础受力稳定，且能与原基础脱离，不影响原条基。
2•贴建钢结构高宽比较大，采取抗倾覆措施。新旧建筑设置只传递水平荷载的连接节点，在竖向自由变形，在水平向协同工作。
3•贴建钢结构与原结构脱离、各成体系，不影响原结构的受力状态，施工过程不影响原建筑的使用，满足使用需求。
参考文献
[1]GB50367—2013混凝土结构加固设计规范[S]，北京：中
国建筑工业出版社，2013
GB50367—2013Code for design of strengthening concrete
structure[S] .Beijing：China Architecture&Building
Press,2013
[2]GB50023—2009建筑抗震鉴定标标[S]，北京：中国建筑
工业出版社，2009
GB50023—2009Standard for seismic appraisal of buildings [S].Beijing:China Architecture&Building Press,2009 [3]JG J116-2009建筑抗震加固技术规程[S]，北京：中国建
筑工业出版社，2009
JG J116—2009Technical specification for seismic strenthening of buildings[S].Beijing：China Architecture&Building Press,2009
[4]GB50011-2010建筑抗震设计规范[S]，北京：中国建筑
工业出版社，2016
GB50011—2010Code for seismic design of buildings[S] .
Beijing：China Architecture&Building Press,2016
[5]JGJ94—2008建筑桩基技术规范[S]，北京：中国建筑工业
出版社，2008
JGJ94—2008Techincal code for building pile foundations[S] .
Beijing：China Architecture&Building Press,2008
(上接第92页)
7结语
GFRP材料在桁架桥上的应用为市政管线跨越河流提供了压好的解决方案。本工程2016年12月建成运营，为同类型工程设计积累了宝贵的经验。
参考文献
[]邵忠民，冯鹏.GFRP材料的工程应用实例[].工程材料与设备,2012,30(2)：125-128
Shao Zhongmin,Feng Peng.Case Study of GFRP Application in an Engineering Project[J] .Engineering Materials&Equipment,2012,30(2)：125-128
[]赵延元，岳学文，孙振安.热力管道设计手册[M].山西：山西科学教育出版社，1986
[]万瑜.热力管道跨路桥架加固有限元受力分析[]•科学技术与工程，2011,11(29)：7300-7303+7312
Wan Yu.The Finite Element Analysis of Reinforcing Span-road Heat Pipe Bridge[J].Science Technology and Engineering, 2011,11(29)：7300-7303+7312
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