转载自工程抗震与加固改造《老旧住宅加固改造与增加电梯方法研究》，作者：尹保江，赵向丽等
［提要］ 本文通过现场调研，分析了老旧住宅迫切需要解决的问题，包括安全性、保温节能、耐久性和使用功能问题，提出了老旧住宅加固与节能改造工程中应考虑的因素，重点就扩建面积与增加电梯进行了详细论述，提出了打破“住宅单元”的束缚、按照“相邻住户两两组合”原则增加电梯的方法，并综合运用了喷射混凝土板墙、增设角钢拉杆、外加剪力墙、体外预应力、钢绞线网片－聚合物砂浆或粘贴碳纤维技术对结构进行了加固，在此基础上进行平改坡、节能改造、设备管线更新、防水修复、增加安防监控，确保结构的安全性和耐久性，改善了居住环境，提升了住宅品质。
［关键词］ 老旧住宅; 抗震加固; 扩建面积; 增加电梯; 耐久性
1 概述
我国的老旧住宅建于不同年代，由于当时经济不发达、设计水平较低、建设投入较少，因此建筑质量和功能布局普遍与现代生活需要有较大差距，老旧住宅的一些弊端逐渐暴露出来。随着城市化进程的加快，现有的老旧住宅基本处于城市核心区内，而且量大面广，拆迁成本较高，拆除的建筑垃圾难以消纳，新建建筑材料的生产与建筑施工需要消耗大量的能源，污染环境，因此大规模拆除重建的可能性较低。
根据国家《循环经济促进法》的有关精神和可持续发展的总体战略要求，既有建筑应尽可能的延长其使用寿命，满足可持续发展的需要。汶川地震和玉树地震造成大量人员伤亡和财产损失，为了抵御地震等自然灾害，目前北京市正在开展老旧小区加固改造，据统计1980 年前建造的需要加固的市属产权老旧住宅达4000 万m2，加上中央在京单位住房，面积非常巨大。如何对现有老旧住宅进行加固改造，使之符合安全、适用、节能、耐久的基本要求，并方便施工，成为我们迫切需要解决的问题。
2 老旧住宅存在的问题
2. 1 结构安全性问题
由于历史原因，建筑材料强度低、未进行抗震设防，即便唐山地震后采取了外加圈梁构造柱、内加钢拉杆的加固措施，结构综合抗震能力仍不能满足结构的抗震设防目标。部分结构出现由于设备管线漏水等导致的地基不均匀沉降和上部结构裂缝，部分建筑檐口板采用无锚固自平衡预制檐口板，地震时极易造成倾覆伤人［1］。
老旧住宅大多采用预制板，根据历次地震的震害情况，预制板的搁置长度不足，相互之间没有拉接，也未设置圈梁( 硬架支模，先布板后浇圈梁) ，楼板整体性差，地震时极易发生楼板塌落伤人、进而造成墙体计算高度变化等原因引起的倒塌。
部分建筑限于当时的建设资金和认识水平，屋面板采用加气混凝土预制板，据了解这种板的设计使用年限为20 年，混凝土强度低、密实性差，易造成钢筋锈蚀，钢筋截面减小，承载力降低，屋面板下挠变形，造成屋面积水渗漏，一般在原屋面上粘贴防水层，由于屋面荷载增加和施工期间扰动，造成部分屋面板已经折断，严重影响住户的正常使用安全。
部分悬挑阳台采用装配式，挑梁的锚固长度不足，抗倾覆能力较差，加之使用过程中，不少住户将阳台改造为厨房等使用，将原有开敞阳台砌墙后改成封闭阳台，增加了结构自重和使用荷载，进一步增加了倾覆风险。
部分建筑的楼梯采用预制悬挑踏步板，在砌墙时将踏步板一端置于墙体内，整体性较差，不利于地震时人员疏散。
2. 2 耐久性问题
部分建筑上下水管线、暖气管线年久失修，出现锈蚀、漏水情况，厨房、卫生间防水层老化，长期处于潮湿环境，导致楼板出现混凝土开裂、钢筋锈蚀情况。由于厨卫漏水，导致墙体严重碱蚀、砌筑砂浆和砖风化脱落，墙体截面尺寸减少。室外阳台、外加圈梁构造柱由于强度较低，处于露天环境，受雨水侵蚀和温度应力的影响，混凝土普遍出现顺筋开裂、钢筋锈蚀。屋面由于保温隔热性能差，导致顶层墙体出现“八”字形和水平温度裂缝、屋面板和女儿墙压顶梁开裂等，这些都严重影响结构的耐久性，并进一步影响结构的安全。
2. 3 使用功能问题
老旧住宅建造年代较旧，采用的木质和钢制门窗大部分已经腐朽，玻璃为单层玻璃，外墙基本为清水砖墙，没有任何保温措施，完全不能满足保温节能的要求，增加了冬季供暖的成本、热损耗和废物排放。屋面大多为平屋顶，由于防水层破损、保温隔热性能差，冬冷夏热，屋顶漏水，严重影响顶层住户的使用。上下水管线老化，电气设备陈旧，不能满足新时期家庭用电的需求，而且极易引发火灾。电视、电话、网络、动力和照明线路随意在楼梯间和室外安装，有碍观瞻。
老旧住宅带有明显的计划经济时代的特色，户型比较单一、建筑面积小、无客厅、厨卫比较狭小、通风采光较差，外立面基本属于“五花大绑”型( 外加圈梁构造柱) ，无电梯。
随着时代的进步、生活水平的提高，对改善居住环境的需求越来越强烈，包括保温、节能、安防监控、消防、耐久和美观，特别是对于电梯的需求。中国渐渐步入老龄化社会，居家养老是大多数中国人的传统，因此老旧住宅内增加电梯对于改善老年人生活质量、保证出行安全方便至关重要。
3 老旧住宅加固改造方案需考虑的因素
通过现场调研，总结了老旧住宅中存在的问题。加固改造方案首先要解决结构的安全问题，包括结构正常使用安全和抗震安全性、结构耐久性、楼屋盖的整体性。同时进行屋面平改坡和外墙、门窗保温节能改造、防水更新，达到改善舒适度和节能减排的目的。在此情况下进行上下水管线、暖气管线设备和电气线路设备、小区市政管线、消防和安防监控的更新改造，并进行室内防水处理。在小区场地条件满足和规划允许的情况下，结合结构抗震加固，可以增加建筑面积和电梯，以改善居住条件。
加固改造方案必须考虑住宅建筑的特殊性和方案的可实施性。不同于学校、医院、办公楼等公共建筑，老旧住宅建筑量大面广，住户众多，需求各异，完全周转不切实际，如在不周转的情况下加固施工，必须考虑方案的加固效果和可操作性以及对居民的影响。加固方案必须得到广大居民的理解和支持，否则难于实施。
老旧住宅的平改坡、节能改造和设备更新等内容与其他建筑无异，不再赘述。根据已经完成的工程情况，居民普遍需要增加建筑面积、增加电梯，改善居住条件，下面将结合结构抗震加固设计，重点就增加面积和电梯等方案进行分析探讨。
4 结构加固与增加电梯方案研究
老旧住宅的加固通常分为内外加固、外部加固两种方案，内外加固方案指内墙、外墙和楼板同时加固，提高墙体的抗震承载力和整体性，增加预制板的支承长度和承载力，延长结构的耐久性，能彻底解决结构存在的缺陷，但是需要人员全部搬迁，涉及周转房的提供和费用问题，难度较大。外部加固方案是对建筑外墙和楼梯间墙体采用喷射混凝土板墙等方法加固，在室内利用已有或新增的钢拉杆( 角钢) 将外纵墙联系起来，起到圈梁的作用，同时结合平面增加面积，在外部增加抗震墙，通过新增墙体( 剪力墙) 并增加连接措施协助原有结构抵抗地震作用，从而达到提高抗震承载力、增加整体性的目的［2］，虽不能彻底解决结构存在的缺陷，但在很大程度上提高了结构的综合抗震能力，同时改善了居住条件，而且不用周转，因此得到政府主管部门和居民的欢迎，实际推行起来也比较切实可行。
中国人口老龄化的趋势对无障碍设施的需求越来越高，迫切要求在住宅建筑中增加电梯。传统的多层单元式住宅楼一般为一梯三户，少部分为一梯两户。经调查，目前已有的外加电梯的方案，多是采用与楼梯间共用一个出入口做法，在楼梯间入口外增加电梯井道，然后沿建筑增加通廊，这样能解决通行的问题，但同时新增的通廊影响原有建筑的通风采光和住宅的私密性，使用起来不变; 或者是单独增加电梯井筒，然后与楼梯休息平台相连，设计施工易于实现，但住户通过电梯上下楼得步行半层楼高，老年人和残疾人使用极为不便。
通过调查分析发现，在场地条件允许的情况下，单独设置电梯出入口，既可解决电梯直接入户的问题，也避免了设计通廊造成住户私密性受影响的问题，下面以具体工程案例加以说明。
图1 某一梯两户住宅楼现状图
案例一为一梯两户住宅楼现状平面( 图1) ，根据现场场地情况，考虑两种加固改造和增加电梯方案。方案一是对建筑外墙和楼梯间墙体采用喷射钢
图2 方案一
图3 方案二
筋混凝土板墙进行加固，在楼梯间对应部位南侧，将楼板部分拆除，增设钢筋混凝土电梯井筒，这样电梯和楼梯间共用一个出入口，方便使用。在建筑南侧新增钢筋混凝土墙抵抗地震作用，同时扩大建筑面积。将原有的内部横墙拆除，采用托梁拆墙的方式进行加固，将较小的两个卧室改造为客厅，在山墙上开窗( 见图2) 。该方案极大地改善了居住条件，所有房间自然采光通风，方便使用，但由于需要大规模入户施工，涉及周转住房和资金问题，最后不得不放弃。方案二同样对原有外墙和楼梯间墙体加固，将原有阳台拆除，在建筑南侧场地上扩建客厅和电梯间、阳台，通过新增墙体协同原结构抵抗地震作用，同时扩大了建筑面积，施工期间不需要周转，对住户影响较小( 见图3) 。缺点是每户有两个出入口，而且个别房间自然通风采光受到影响。经住户表决，最后按照该方案实施。
一梯三户的情况，相对比较复杂。如果增加电梯方案仍拘泥于“单元”的概念，在楼梯一侧增加电梯时，中间住户无法使用，在另一侧增加电梯时，势必出现通廊的弊端。因此，必须打破同单元三户共用一部电梯的观念，将整栋楼按照“相邻住户两两组合“的原则设置电梯，这样可以方便地使用电梯，又不影响住宅的私密性和通风采光的需求。案例二为一梯三户住宅楼现状平面( 图4) ，同样对原有外墙和楼梯间墙体加固，扩大原有厨房卫生间面积，按照“相邻住户两两组合”的原则，在建筑两侧场地上扩建客厅和电梯间、阳台，通过新增墙体协同原结构抵抗地震作用，同时扩大了建筑面积，施工期间不需要周转，对住户影响较小( 见图5 所示) 。
图4 某一梯三户住宅楼现状图
图5 一梯三户加电梯方案
关于扩建部分与原有建筑连接的整体性问题，有研究者认为，为了避免入户加固影响业主，采取在外部附加抗侧力构件，在屋顶增加水平连接构件的作法，可以保证新旧结构的整体性，并进行了有关试验研究。如果这种说法成立，是否意味着新建砖混住宅楼可以取消下部各层的圈梁，仅在顶层设置加强圈梁、周边设置加强构造柱? 而且老旧住宅楼基本采用预制板楼屋盖，没有圈梁，支承长度不足，即便设置圈梁，当时也未严格按照硬架支模的方式进行，预制板之间无拉接，地震时极易塌落，因此这一问题也是不容回避的。
经分析认为，可以借鉴唐山地震后内加钢拉杆的加固做法，在墙体与楼板阴角处增设角钢，分别与预制板和墙体连接，一方面可以增加预制板的支承长度和楼盖的整体性，同时利用角钢将扩建部分与原有结构层层拉接，增加主体结构的整体性，这样入户加固时间较短，基本是钢结构螺栓连接，施工方便，加固完毕后可通过石膏装饰线脚将加固角钢遮盖，保证室内效果。对于悬挑阳台倾覆的问题，有设计人员采用外加支柱的方式进行加固，需要增加基础施工，费用相对较高。经分析，可以采用体外预应力技术对悬挑阳台进行加固，在阳台栏板侧边设置钢拉杆，两端分别与加固的外墙和阳台悬挑板尽端相连，通过花篮螺栓施加预紧力并调整阳台平整，加固完毕后涂刷防火防腐材料，外部用保温材料覆盖，不影响外立面效果。
原有卫生间、厨房和露天阳台，因使用环境潮湿，楼板劣化严重，耐久性较差［3］，可采用在板底增设钢绞线网－聚合物砂浆或粘贴碳纤维方法进行加固。
原结构经多年使用，基础沉降基本稳定，扩建部分与原有结构可能存在不均匀沉降问题。解决这一问题的方法是扩建部分采用桩基础，由于老旧小区场地比较狭小，大型钻机无法施工，而人工挖孔桩风险较大，一般采用树根桩( 微型桩) 技术进行处理，既保证地基基础安全，又方便施工［4］。
5 结语
通过现场调研，分析了老旧住宅迫切需要解决的问题和加固与节能改造中应考虑的因素，重点就扩建面积与增加电梯进行了详细论述，提出了按照“相邻住户两两组合”的原则增加电梯，并综合运用了喷射混凝土板墙、增设角钢拉杆、外加剪力墙、体外预应力、钢绞线网片－聚合物砂浆或粘贴碳纤维、树根桩技术对结构进行加固，确保结构的安全性和耐久性。鉴于实际工程和场地条件比较复杂，加固与扩建改造设计应结合现场条件灵活运用有关方法、合理进行平面布局以扩建面积和增加电梯，保证方案的可实施性，并便于使用。
参考文献( Ｒeferences) :
［1］ GB50023-2009，建筑抗震鉴定标准［S］GB50023-2009，Standard for Seismic Appraisal of Buildings［S］( in Chinese)
［2］ JGJ116-2009，建筑抗震加固技术规程［J］JGJ116-2009， Technical Specification for Seismic Strengthening of Buildings［J］( in Chinese)
［3］ 叶列平，土木工程科学前沿［M］． 北京: 清华大学出版社，2006 Ye Lie-ping，Frontier and Development in Civil Engineering［M］． Beijing: Tsinghua University Press，2006( in Chinese)
［4］ JGJ79-2012，建筑地基处理技术规范［J］JGJ79-2012，Technical Code for Ground Treatment of Buildings［J］( in Chinese)
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