上海机务段南辅库轻钢结构加层方案设计

宋水泉 上海铁路局上海机务段

上海机务段南辅库轻钢结构加层方案设计

宋水泉 上海铁路局上海机务段

近年来，随着经济的增长和百姓生活水平的日益提高，人们对建筑空间的需求也在快速地膨胀，特别是在大中城市，土地资源变得日益紧缺。许多建筑物受建造时的经济条件和技术条件的制约，在建筑功能的完善和建筑结构的形式等方面已不能满足时代要求，通过采用加层的方法改造原有房屋中结构质量较好的部分，从而达到经济、适用、快捷的建房目的。

加层；结构；载荷；轻钢；轻质墙

1　原房屋基本情况

1.1南辅库总体结构

南辅库原结构总长约108 m，宽约48 m，纵向以15轴线为界，15轴线以西长约84 m，系1972年建成，15轴线以东系2000年建成。该两段结构横向约为2×18 m主跨+12 m辅跨所组成，两主跨均为带吊车的单层装配式钢筋混凝土排架结构。

1.2南辅库西段结构

西段为预制钢筋混凝土柱（上柱为400x500方形，下柱为400x800（1000）工字型），柱距为6 m，吊车梁均为6 m跨T型钢筋混凝土吊车梁，CD跨32/5 t吊车的吊车梁梁高为1.2 m，翼缘宽0.5 m，肋宽0.18 m，10 t吊车的吊车梁梁高为0.9 m，翼缘宽0.5 m，肋宽0.16 m。屋架为18 m预应力钢筋混凝土折线形屋架，屋面板为（1.5×6）m预应力大型钢筋混凝土屋面板，车间副跨为跨度12 m二层铰接排架结构，屋面梁为12 m，双坡钢筋混凝土工字型薄腹屋面梁，楼面梁则为钢筋混凝土钢筋混凝土工字型薄腹楼面梁，屋面及楼面均为180厚预应力钢筋混凝土空心板。西段主跨跟副跨通过12 m屋面梁及楼面梁与最南端的T型砖承重柱相连接，如图1所示。

图1 南辅库西段剖面结构

1.3南辅库东段结构

东段主跨与西段基本相同（但柱均改为与西段相同尺寸的现浇矩形钢筋混凝土柱），其副跨的底层设有一台轨顶标高为4.5 m的5 t吊车，所以其二层楼面标高由5.275 m抬高到6.8 m，二层层高为3.9 m，所以其屋面标高比西段高出1.785 m，即标高为10.700；而且副跨改为独立的跨度为12 m的双层现浇钢筋混凝土框架，框架柱尺寸为400×600，牛腿标高为3.5 m，横梁尺寸为400×1 300，400×1 200，如图2所示。

图2 南辅库东段剖面结构

2　结构加层方法

新建活动中心在南辅跨原屋面上加建一座跨度为12 m，长度亦为108 m；层高8.5 m。其楼面活载为4.0 kN/m2，屋面活载（不上人屋面）0.5 kN/m2，采用彩钢板轻型屋面其恒荷载仅为0.3 kN/m2，楼面采用双层木地板及60x2.5方钢管@400所组成轻型楼面结构，其恒荷载仅为0.5 kN/m2，设计采用6 m跨C型轻钢檩条@1400，结构由热轧H型钢组成的跨度为11.2m，柱距6 m的轻型门式刚架将屋面荷载及活载分别传递到A列柱柱顶及安装在B列下柱柱顶的钢牛腿上，该轻型门式刚架一端铰接（A列），一端刚接（B列），所以在副跨部分仅将屋面荷载传递到钢柱的轴向力传到原二层结构的柱顶上，传到B列钢柱亦为轴向力，其通过三脚架钢牛腿传到B列柱的柱柱顶，外加屋面荷载所产生的弯矩。

3　加层填充墙方法

A列柱外墙采用100 mm厚轻质蒸压加气混凝土砌块和（100×2.5）mm承重方钢管所组成骨架墙其荷载亦通过A列门式钢架柱以轴力形式传给原有二层结构柱顶上。B列墙则采用原有高出屋面的外墙，仅在车间局部高出屋面3 m左右的墙体采用C型轻钢墙皮檩条及彩板组成的轻型墙体传到B列门架，亦以轴向力传到钢牛腿上。这样，对于原有排架结构而言，仅在B列柱增加一个轻钢结构传来的轴向力和弯矩，以及由于风荷载和地震作用产生的水平剪力。在A列柱柱顶仅增加了由门架柱传来的轴向力以及由风荷载和地震作用产生的水平剪力，如图3、图4所示。

图3 南辅库西段加层示意图

图4 南辅库东段加层示意图

4　原屋面载荷及加层载荷的计算

加层所产生的楼面恒荷载即0.5 kN/m2，楼面活荷载即4.0 kN/m2，按东段和西段分别设计。

4.1西段载荷计算

西段楼面由于其原有屋面结构为180 mm厚预应力圆孔板上铺40 mm厚细石混凝土找平层及二毡三油加绿豆砂防水层，所以只能卸除0.04×30=0.8 kN/m2，及油毡防水层加绿豆砂荷载0.35 kN/m2，故总重1.15 kN/m2，所以恒载标准值相对于原屋面减少为：0.5-1.15=0.65 kN/m2，活载标准值相对于原屋面增加了4-0.5=3.5 kN/m2。我们采用双坡钢筋混凝土工字型屋面梁及180 mm厚预应力圆孔板通过直径为20 mm的高强化学螺栓@600、加固钢梁工字梁（690～250～725）×250× 8×12与原屋面的12 m钢筋混凝土工字型屋面梁共同作用来承受现有楼面荷载。

4.2东段载荷计算

原屋面构造：400×400×35 R.C隔热板及120×120×180高热砖载荷为1.1 kN/m2，防水卷材 载荷为0.35 kN/m2，1∶8水泥焦渣找坡层（平均厚度150）0.15×17 kN/m3=2.25 kN/m2，可卸荷载合计为3.7 kN/m2（接近于4.0 kN/m2）。故原设计恒载+活载=4+0.5=4.5 kN/m2，即等于夹层屋面的楼面恒载+活载，所以西段楼面没有增加荷载。

5　结束语

只要按正常的程序，进行必要的规范查阅，掌握详实的资料，选择正确的加层设计方案，认真做好结构设计，采取合理的构造措施，规范施工，房屋的加层改造一样能给社会贡献出优良的建筑产品，创造出良好的经济效益。

［1］潘洪波.房屋砖混结构加层加固设计［J］-江西建材.2012.2.

［2］何仲良.谭新高-房屋加层改造常见问题处理［J］-企业家天地.2015.4.

［3］杨 峰.论外套框架在房屋加层改造中的结构设计［J］-四川建材.2007年第6期.

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［5］《混凝土结构加固设计规范》（GB50367-2013）.

［6］《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）.

［7］《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）.

［8］《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）.

［9］《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）.

［10］《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）.

责任编辑：许耀元

来稿日期：2016-05-20