地下室顶接建三层办公楼的结构设计

李铖

摘要：接建工程与常规工程相比，要求在原建筑结构的基础上增加新的建筑结构，与一体化建筑结构相比建设难度更大，在建筑过程中需要综合考量多方面因素。本文以某一地下室顶接建三层办公楼的实际项目为例，探究其结构设计中需要注意的事项。

关键词：地下室；接建；结构设计；加固

接建建筑在施工中需要考虑新旧结构之间的稳定性，在基础设计中需要考虑接建部分的荷载性能，将总沉降量控制在需求范围内，而框架柱的连接作为接建工程的重点内容，要求柱钢筋连接接头位置要在柱根上一定距离并且各钢筋连接接头位置不能处于同一载面，其次还涉及框架梁、板的连接等等问题，要求在接建建筑的设计中对结构设计进行全面考量，才能够保障建筑的安全性。

1 工程概况

本次地下室顶接建三层办公楼的项目属于某单位的扩建工程，根据对其地质剖面进行分析，该场地自上而下依次由填土、粉质黏土、砂土层、圆砾层（最大揭露深度18.40米），地下室基础持力层为圆砾层。原建筑在2008年建成，地下室一层为设备用房兼停车库，结构为钢筋混凝土框架结构，地上一层为框架办公楼，在西边邻近一处六层办公楼。近年来由于该单位的办公需求变化，需要在原地下室结构上进行扩建，在地下室顶接建一栋三层办公楼。考虑到该项目原建筑结构的特点和最优设计原则，决定对地上一层的框架办公楼结构进行拆除，在地下室顶接建一处新的三层框架办公楼。这样的设计方案能够在保留旧建筑结构的基础上，增设新建筑结构，具有良好的经济实适用性，在减少建筑项目造价的基础上满足办公扩建需求。新建三层办公楼主体高度为11.25米，局部高度14.85米，长度为36.35米，宽度12.60米，以钢筋混凝土为主要结构。

2 地下部分设计与加固

在对原地下室结构的检测中，基于地下室结构的实际强度将改造的混凝土强度设计为C35，而地下室结构中存在混凝土碳化的情况，而部分区域保护层厚度不足，在接建时要注重提升原地下室结构的耐久度。其次地下室钢筋混凝土结构中还存在一些裂缝，需要给予重视。针对原地下室结构中存在的问题，在接建三层办公楼时要注重对原地下室结构进行加固处理。研究现行地下室建筑结构规范和标准，对原地下室结构中存在的不合理之处进行改进，使其能够满足现行规范。对地下室结构中的各个构件的承载力和变形情况进行审查，基于存在的问题进行加强处理。

2.1重心和基础形心大偏位的处理

原地下室筏板和新楼之间的轴段存在较大差异，这就导致筏板形心和结构重心之间存在偏移的情况，会产生较大的偏心距。实践检测正式偏心距为56.8cm，与规范中规定的40.9cm相比明显较大，需要在设计及建筑时注意处理。在地下室土质结构中基础持力层为圆砾层，承载力特征值为350kPa，地下水埋藏深度大于20米，这表明地下室的地基能够承载新建三层办公楼的需求。地下室墙体均采用的钢筋混凝土结构，且墙间距较小，墙体、基础底板和地下室顶板共同构成地下结构，结构的纵向与横向跨度较大，使得建筑中沉降呈现出线性变化，需要在接建的过程中考虑到倾斜角度的变化，从而保障接建工程的顺利开展[1]。原地下室结构的地质状况较为理想，倾斜限值在规定范围内。其次地下室结构中上部刚度的弹性地基梁也具有良好的承载性能，能够满足接建工程的建设需求。因此虽然工程中心和基础形心超出规定限值，但却具有良好的承载性能，在实施过程中未发现明显问题，这表明工程的变形控制具有良好效果。

2.2筏板和基础梁承载力不足的处理

通过对地下室结构中原筏板的承载力进行分析，发现其并不满足接建三层办公楼的需求，而基础梁的承载力也不符合需求，因此需要对筏板和基础梁进行加固[2]。考虑到接建工程的需求，本次施工中采用加大截面法来增强筏板的承载性能。原地下室在该单位中承担着地下车库及设备用房的职能，现对其底板进行加厚处理，加厚深度为20cm。而该工程所处区域的气候较为干燥，导致地下水的埋藏深度较深，因此在接建的过程中不存在地下水渗漏的情况，因此在考虑底板配筋的过程中可适当对支座弯矩进行调高，在满足原有底板钢筋需求的基础上布置上皮钢筋。为了保障新加底板和原有筏板之间具有理想强度，在原底板表面进行凿毛处理，并增设剪力键，在原筏板表面植筋等，增加新旧混凝土表面的抗拉、抗剪性能，从而增加底板强度。

2.3地下室梁、板、墙、柱的加固

根据对原地下室结构进行检测，发现在地下室内墙中存在裂缝问题，这些裂缝的严重程度不一，最大裂缝宽度能够达到0.8mm，与建筑规范相比明显超出。而且还存在个别梁钢筋外露的情况，其裸露部分存在锈蚀的情况[4]。该地下室由于建成时间较早，在长期使用中出现了不同程度的磨损，其中在地下室的中部区域，受到日常挤压和使用的原因导致顶板下皮保护层出现损坏，与建成时相比保护层变薄，在内部钢筋也存在一定的锈蚀问题。通过对地下室顶板进行深入发现，还发现在部分区域存在混凝土碳化的问题，通过测量显示碳化深度普遍在5cm到10cm之间，已经影响到地下室建筑的稳定性。因此在地下室顶接建三层办公楼时，需要着重对地下室顶板进行加固处理，以保障接建建筑的性能。综合考量发现原地下室建筑结构的不同构建出存在着不同问题，以地下室墙柱的加固处理而言，本次施工中考虑使用环氧树脂进行灌注，并在墙体处设置双向钢筋，实现对原有墙柱钢筋的加固。对于地下室底板存在钢筋锈蚀问题的地方，则通过粘钢再次加固。对于地下室梁中存在的问题，利用碳纤维布进行加固

[5]。对于混凝土碳化问题较为严重的区域，采用界面剂来抑制碳化，以此实现对地下室结构的整体加固。

3 地上新结构与地下旧结构的连接设计

3.1框架柱与原地下室的连接

在框架柱和原地下室的框架柱连接处理中，采用植筋的形式进行加固。首先凿除构件表面的粉刷层或垫层至混凝土基层，对混凝土缺陷部位(混凝疏松、破损)应清理至坚实基层，混凝土存在裂缝应按要求处理，钢筋锈蚀应进行除锈和清洁。将结合处的混凝土按要求进行凿毛，被包的混凝土棱角要打掉，清除混凝土表面的油污、浮浆，并将灰尘清理干净。钢筋加工和绑扎、模板搭设要符合《混凝上结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002的要求。化学锚栓采用A级植筋胶植入，化学链栓螺杆采用Q345钢制成，化学锚栓胶产品应满足焊接性能、抗震性能等要求并应提供相关测试报告。相关指标符合《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2006相关要求。在框架柱与地下室连接处不考虑抗剪性能，而是将箍筋植于地下室外墙内，将施工局限于地下室内部，从而降低破土面积，能够有效降低连接施工难度，保障工程质量。

3.2地下室顶的处理

地下室顶板作为连接新旧建筑的主要区域，要保障新建筑荷载能够传递到旧建筑基础。将原有的覆土层改为架空层，能够有效缓解基底的载荷压力。利用架空层能顺着框架柱的轴线，设置出对应的钢筋混凝土矮墙，从而从纵向提升对地下室顶板框架柱的约束能力。在墙内沿着水平方向植入钢筋，保障墙体与顶板之间实现紧密结合，提升墙与顶板的强度，保障其具有良好的抗剪性能，使得柱底能够与上部之间形成荷载的有效传递。

4 总结

综上所述，在原地下室结构的基础上接建新的多层建筑，需要立足于对原结构充分认知的基础上，对影响接建施工的因素进行综合考量，从而选择出合适的接建方案，实现对新旧结构的加固，以此保障接建建筑的稳定性和安全性。

参考文献

[1]高秉荣.常见房建结构设计问题及对策研究[J].住宅与房地产,2023,(13):96-98.

[2]林唯玮.浅析房建结构设计优化方法及应用[J].江西建材,2021,(10):91-92+94.

[3]张临康.房建结构设计体系选型及抗震设计分析[J].中华建设,2020,(09):76-77.