轉載自工程抗震與加固改造《老舊住宅加固改造與增加電梯方法研究》，作者：尹保江，趙向麗等
［提要］ 本文通過現場調研，分析了老舊住宅迫切需要解決的問題，包括安全性、保溫節(jié)能、耐久性和使用功能問題，提出了老舊住宅加固與節(jié)能改造工程中應考慮的因素，重點就擴建面積與增加電梯進行了詳細論述，提出了打破“住宅單元”的束縛、按照“相鄰住戶兩兩組合”原則增加電梯的方法，并綜合運用了噴射混凝土板墻、增設角鋼拉桿、外加剪力墻、體外預應力、鋼絞線網片－聚合物砂漿或粘貼碳纖維技術對結構進行了加固，在此基礎上進行平改坡、節(jié)能改造、設備管線更新、防水修復、增加安防監(jiān)控，確保結構的安全性和耐久性，改善了居住環(huán)境，提升了住宅品質。
［關鍵詞］ 老舊住宅; 抗震加固; 擴建面積; 增加電梯; 耐久性
1 概述
我國的老舊住宅建于不同年代，由于當時經濟不發(fā)達、設計水平較低、建設投入較少，因此建筑質量和功能布局普遍與現代生活需要有較大差距，老舊住宅的一些弊端逐漸暴露出來。隨著城市化進程的加快，現有的老舊住宅基本處于城市核心區(qū)內，而且量大面廣，拆遷成本較高，拆除的建筑垃圾難以消納，新建建筑材料的生產與建筑施工需要消耗大量的能源，污染環(huán)境，因此大規(guī)模拆除重建的可能性較低。
根據國家《循環(huán)經濟促進法》的有關精神和可持續(xù)發(fā)展的總體戰(zhàn)略要求，既有建筑應盡可能的延長其使用壽命，滿足可持續(xù)發(fā)展的需要。汶川地震和玉樹地震造成大量人員傷亡和財產損失，為了抵御地震等自然災害，目前北京市正在開展老舊小區(qū)加固改造，據統計1980 年前建造的需要加固的市屬產權老舊住宅達4000 萬m2，加上中央在京單位住房，面積非常巨大。如何對現有老舊住宅進行加固改造，使之符合安全、適用、節(jié)能、耐久的基本要求，并方便施工，成為我們迫切需要解決的問題。
2 老舊住宅存在的問題
2. 1 結構安全性問題
由于歷史原因，建筑材料強度低、未進行抗震設防，即便唐山地震后采取了外加圈梁構造柱、內加鋼拉桿的加固措施，結構綜合抗震能力仍不能滿足結構的抗震設防目標。部分結構出現由于設備管線漏水等導致的地基不均勻沉降和上部結構裂縫，部分建筑檐口板采用無錨固自平衡預制檐口板，地震時極易造成傾覆傷人［1］。
老舊住宅大多采用預制板，根據歷次地震的震害情況，預制板的擱置長度不足，相互之間沒有拉接，也未設置圈梁( 硬架支模，先布板后澆圈梁) ，樓板整體性差，地震時極易發(fā)生樓板塌落傷人、進而造成墻體計算高度變化等原因引起的倒塌。
部分建筑限于當時的建設資金和認識水平，屋面板采用加氣混凝土預制板，據了解這種板的設計使用年限為20 年，混凝土強度低、密實性差，易造成鋼筋銹蝕，鋼筋截面減小，承載力降低，屋面板下撓變形，造成屋面積水滲漏，一般在原屋面上粘貼防水層，由于屋面荷載增加和施工期間擾動，造成部分屋面板已經折斷，嚴重影響住戶的正常使用安全。
部分懸挑陽臺采用裝配式，挑梁的錨固長度不足，抗傾覆能力較差，加之使用過程中，不少住戶將陽臺改造為廚房等使用，將原有開敞陽臺砌墻后改成封閉陽臺，增加了結構自重和使用荷載，進一步增加了傾覆風險。
部分建筑的樓梯采用預制懸挑踏步板，在砌墻時將踏步板一端置于墻體內，整體性較差，不利于地震時人員疏散。
2. 2 耐久性問題
部分建筑上下水管線、暖氣管線年久失修，出現銹蝕、漏水情況，廚房、衛(wèi)生間防水層老化，長期處于潮濕環(huán)境，導致樓板出現混凝土開裂、鋼筋銹蝕情況。由于廚衛(wèi)漏水，導致墻體嚴重堿蝕、砌筑砂漿和磚風化脫落，墻體截面尺寸減少。室外陽臺、外加圈梁構造柱由于強度較低，處于露天環(huán)境，受雨水侵蝕和溫度應力的影響，混凝土普遍出現順筋開裂、鋼筋銹蝕。屋面由于保溫隔熱性能差，導致頂層墻體出現“八”字形和水平溫度裂縫、屋面板和女兒墻壓頂梁開裂等，這些都嚴重影響結構的耐久性，并進一步影響結構的安全。
2. 3 使用功能問題
老舊住宅建造年代較舊，采用的木質和鋼制門窗大部分已經腐朽，玻璃為單層玻璃，外墻基本為清水磚墻，沒有任何保溫措施，完全不能滿足保溫節(jié)能的要求，增加了冬季供暖的成本、熱損耗和廢物排放。屋面大多為平屋頂，由于防水層破損、保溫隔熱性能差，冬冷夏熱，屋頂漏水，嚴重影響頂層住戶的使用。上下水管線老化，電氣設備陳舊，不能滿足新時期家庭用電的需求，而且極易引發(fā)火災。電視、電話、網絡、動力和照明線路隨意在樓梯間和室外安裝，有礙觀瞻。
老舊住宅帶有明顯的計劃經濟時代的特色，戶型比較單一、建筑面積小、無客廳、廚衛(wèi)比較狹小、通風采光較差，外立面基本屬于“五花大綁”型( 外加圈梁構造柱) ，無電梯。
隨著時代的進步、生活水平的提高，對改善居住環(huán)境的需求越來越強烈，包括保溫、節(jié)能、安防監(jiān)控、消防、耐久和美觀，特別是對于電梯的需求。中國漸漸步入老齡化社會，居家養(yǎng)老是大多數中國人的傳統，因此老舊住宅內增加電梯對于改善老年人生活質量、保證出行安全方便至關重要。
3 老舊住宅加固改造方案需考慮的因素
通過現場調研，總結了老舊住宅中存在的問題。加固改造方案首先要解決結構的安全問題，包括結構正常使用安全和抗震安全性、結構耐久性、樓屋蓋的整體性。同時進行屋面平改坡和外墻、門窗保溫節(jié)能改造、防水更新，達到改善舒適度和節(jié)能減排的目的。在此情況下進行上下水管線、暖氣管線設備和電氣線路設備、小區(qū)市政管線、消防和安防監(jiān)控的更新改造，并進行室內防水處理。在小區(qū)場地條件滿足和規(guī)劃允許的情況下，結合結構抗震加固，可以增加建筑面積和電梯，以改善居住條件。
加固改造方案必須考慮住宅建筑的特殊性和方案的可實施性。不同于學校、醫(yī)院、辦公樓等公共建筑，老舊住宅建筑量大面廣，住戶眾多，需求各異，完全周轉不切實際，如在不周轉的情況下加固施工，必須考慮方案的加固效果和可操作性以及對居民的影響。加固方案必須得到廣大居民的理解和支持，否則難于實施。
老舊住宅的平改坡、節(jié)能改造和設備更新等內容與其他建筑無異，不再贅述。根據已經完成的工程情況，居民普遍需要增加建筑面積、增加電梯，改善居住條件，下面將結合結構抗震加固設計，重點就增加面積和電梯等方案進行分析探討。
4 結構加固與增加電梯方案研究
老舊住宅的加固通常分為內外加固、外部加固兩種方案，內外加固方案指內墻、外墻和樓板同時加固，提高墻體的抗震承載力和整體性，增加預制板的支承長度和承載力，延長結構的耐久性，能徹底解決結構存在的缺陷，但是需要人員全部搬遷，涉及周轉房的提供和費用問題，難度較大。外部加固方案是對建筑外墻和樓梯間墻體采用噴射混凝土板墻等方法加固，在室內利用已有或新增的鋼拉桿( 角鋼) 將外縱墻聯系起來，起到圈梁的作用，同時結合平面增加面積，在外部增加抗震墻，通過新增墻體( 剪力墻) 并增加連接措施協助原有結構抵抗地震作用，從而達到提高抗震承載力、增加整體性的目的［2］，雖不能徹底解決結構存在的缺陷，但在很大程度上提高了結構的綜合抗震能力，同時改善了居住條件，而且不用周轉，因此得到政府主管部門和居民的歡迎，實際推行起來也比較切實可行。
中國人口老齡化的趨勢對無障礙設施的需求越來越高，迫切要求在住宅建筑中增加電梯。傳統的多層單元式住宅樓一般為一梯三戶，少部分為一梯兩戶。經調查，目前已有的外加電梯的方案，多是采用與樓梯間共用一個出入口做法，在樓梯間入口外增加電梯井道，然后沿建筑增加通廊，這樣能解決通行的問題，但同時新增的通廊影響原有建筑的通風采光和住宅的私密性，使用起來不變; 或者是單獨增加電梯井筒，然后與樓梯休息平臺相連，設計施工易于實現，但住戶通過電梯上下樓得步行半層樓高，老年人和殘疾人使用極為不便。
通過調查分析發(fā)現，在場地條件允許的情況下，單獨設置電梯出入口，既可解決電梯直接入戶的問題，也避免了設計通廊造成住戶私密性受影響的問題，下面以具體工程案例加以說明。
圖1 某一梯兩戶住宅樓現狀圖
案例一為一梯兩戶住宅樓現狀平面( 圖1) ，根據現場場地情況，考慮兩種加固改造和增加電梯方案。方案一是對建筑外墻和樓梯間墻體采用噴射鋼
圖2 方案一
圖3 方案二
筋混凝土板墻進行加固，在樓梯間對應部位南側，將樓板部分拆除，增設鋼筋混凝土電梯井筒，這樣電梯和樓梯間共用一個出入口，方便使用。在建筑南側新增鋼筋混凝土墻抵抗地震作用，同時擴大建筑面積。將原有的內部橫墻拆除，采用托梁拆墻的方式進行加固，將較小的兩個臥室改造為客廳，在山墻上開窗( 見圖2) 。該方案極大地改善了居住條件，所有房間自然采光通風，方便使用，但由于需要大規(guī)模入戶施工，涉及周轉住房和資金問題，最后不得不放棄。方案二同樣對原有外墻和樓梯間墻體加固，將原有陽臺拆除，在建筑南側場地上擴建客廳和電梯間、陽臺，通過新增墻體協同原結構抵抗地震作用，同時擴大了建筑面積，施工期間不需要周轉，對住戶影響較小( 見圖3) 。缺點是每戶有兩個出入口，而且個別房間自然通風采光受到影響。經住戶表決，最后按照該方案實施。
一梯三戶的情況，相對比較復雜。如果增加電梯方案仍拘泥于“單元”的概念，在樓梯一側增加電梯時，中間住戶無法使用，在另一側增加電梯時，勢必出現通廊的弊端。因此，必須打破同單元三戶共用一部電梯的觀念，將整棟樓按照“相鄰住戶兩兩組合“的原則設置電梯，這樣可以方便地使用電梯，又不影響住宅的私密性和通風采光的需求。案例二為一梯三戶住宅樓現狀平面( 圖4) ，同樣對原有外墻和樓梯間墻體加固，擴大原有廚房衛(wèi)生間面積，按照“相鄰住戶兩兩組合”的原則，在建筑兩側場地上擴建客廳和電梯間、陽臺，通過新增墻體協同原結構抵抗地震作用，同時擴大了建筑面積，施工期間不需要周轉，對住戶影響較小( 見圖5 所示) 。
圖4 某一梯三戶住宅樓現狀圖
圖5 一梯三戶加電梯方案
關于擴建部分與原有建筑連接的整體性問題，有研究者認為，為了避免入戶加固影響業(yè)主，采取在外部附加抗側力構件，在屋頂增加水平連接構件的作法，可以保證新舊結構的整體性，并進行了有關試驗研究。如果這種說法成立，是否意味著新建磚混住宅樓可以取消下部各層的圈梁，僅在頂層設置加強圈梁、周邊設置加強構造柱? 而且老舊住宅樓基本采用預制板樓屋蓋，沒有圈梁，支承長度不足，即便設置圈梁，當時也未嚴格按照硬架支模的方式進行，預制板之間無拉接，地震時極易塌落，因此這一問題也是不容回避的。
經分析認為，可以借鑒唐山地震后內加鋼拉桿的加固做法，在墻體與樓板陰角處增設角鋼，分別與預制板和墻體連接，一方面可以增加預制板的支承長度和樓蓋的整體性，同時利用角鋼將擴建部分與原有結構層層拉接，增加主體結構的整體性，這樣入戶加固時間較短，基本是鋼結構螺栓連接，施工方便，加固完畢后可通過石膏裝飾線腳將加固角鋼遮蓋，保證室內效果。對于懸挑陽臺傾覆的問題，有設計人員采用外加支柱的方式進行加固，需要增加基礎施工，費用相對較高。經分析，可以采用體外預應力技術對懸挑陽臺進行加固，在陽臺欄板側邊設置鋼拉桿，兩端分別與加固的外墻和陽臺懸挑板盡端相連，通過花籃螺栓施加預緊力并調整陽臺平整，加固完畢后涂刷防火防腐材料，外部用保溫材料覆蓋，不影響外立面效果。
原有衛(wèi)生間、廚房和露天陽臺，因使用環(huán)境潮濕，樓板劣化嚴重，耐久性較差［3］，可采用在板底增設鋼絞線網－聚合物砂漿或粘貼碳纖維方法進行加固。
原結構經多年使用，基礎沉降基本穩(wěn)定，擴建部分與原有結構可能存在不均勻沉降問題。解決這一問題的方法是擴建部分采用樁基礎，由于老舊小區(qū)場地比較狹小，大型鉆機無法施工，而人工挖孔樁風險較大，一般采用樹根樁( 微型樁) 技術進行處理，既保證地基基礎安全，又方便施工［4］。
5 結語
通過現場調研，分析了老舊住宅迫切需要解決的問題和加固與節(jié)能改造中應考慮的因素，重點就擴建面積與增加電梯進行了詳細論述，提出了按照“相鄰住戶兩兩組合”的原則增加電梯，并綜合運用了噴射混凝土板墻、增設角鋼拉桿、外加剪力墻、體外預應力、鋼絞線網片－聚合物砂漿或粘貼碳纖維、樹根樁技術對結構進行加固，確保結構的安全性和耐久性。鑒于實際工程和場地條件比較復雜，加固與擴建改造設計應結合現場條件靈活運用有關方法、合理進行平面布局以擴建面積和增加電梯，保證方案的可實施性，并便于使用。
參考文獻( Ｒeferences) :
［1］ GB50023-2009，建筑抗震鑒定標準［S］GB50023-2009，Standard for Seismic Appraisal of Buildings［S］( in Chinese)
［2］ JGJ116-2009，建筑抗震加固技術規(guī)程［J］JGJ116-2009， Technical Specification for Seismic Strengthening of Buildings［J］( in Chinese)
［3］ 葉列平，土木工程科學前沿［M］． 北京: 清華大學出版社，2006 Ye Lie-ping，Frontier and Development in Civil Engineering［M］． Beijing: Tsinghua University Press，2006( in Chinese)
［4］ JGJ79-2012，建筑地基處理技術規(guī)范［J］JGJ79-2012，Technical Code for Ground Treatment of Buildings［J］( in Chinese)
注：本文轉載自工程抗震與加固改造《老舊住宅加固改造與增加電梯方法研究》，作者：尹保江，趙向麗等，僅用于學習分享，如涉及侵權，請聯系刪除！
