摘要：
杨凤第
[摘 要] 在原建筑物上加层轻型钢结构，不只进行轻型钢结构本身的设计，还应考虑因加层所引起原建筑物构件内力变化，以及使用功能变化。本文论述了加层轻型钢结构对屋顶板、承重结构、地基及基础、抗震设计、消防通道及消防设施、施工荷载等项校核；同时对原建筑物结构现状评估、履行建筑设计审批程序、设计任务委托等问题提出见解。
[关键词] 加层轻钢结构 整体结构设计 消防设施校核 结构现状评估 设计审批程序
当前普遍存在城市用地紧张，于是产生了在原建筑物上加层轻型钢结构，以扩大原建筑物的使用面积，在新疆地区加层轻型钢结构为数不少，个别建设单位认为轻型钢结构较轻，在原建筑物上加层轻型钢结构不会对安全产生影响，这种认识不全面也无根据，是否有影响必须经过具体设计才能有科学判断。
所谓轻型钢结构是相对重型钢结构、钢筋混凝土结构、砖混结构而言，并不等于没有重量，其影响程度除取决于增加轻型钢结构层数及使用功能外，还取决于原建筑物层数、结构形式、建造年限、原建筑物功能、周围环境影响等因素。
总之，很难概括什么结构可以加层，什么结构不可加层，只能对具体工程做具体建筑设计、结构设计、消防设计、设备负荷设计，遵照相关规范或规程将加层与原建筑做为整体进行设计。
任何一个建筑物都关系到人身安全和财产安全，对加层轻型钢结构要慎重，避免造成不必要的损失，我们认为所有加层轻型钢结构工程必须认真进行以下各种校核。
1 建筑物结构现状评定
首先了解建造年限、结构外观风化程度、基础碱蚀程度，尤其是砖混结构现状要认真的逐条轴线进行检查，特别是新疆地区，地下水硫酸盐成份含量较高，对建筑物有较强腐蚀性，不仅对原建筑物地上墙体有腐蚀性，对地下基础也有较强腐蚀性，一定要认真做出全面评定，判定原建筑承载能力削弱程度。不仅外观检查要做定性评定，混凝土结构还要对板、梁、柱混凝土实际标号进行检测，做出定量评定，给结构校核提供实际的材料强度依据。
2 结构设计校核
2.1 屋顶板承载能力校核
原建筑物屋顶板只承受自重、保温层、防水层等恒载，以及使用活荷载与雪载中较大的荷载。除屋顶花园、上人屋顶、高寒地区雪载外，一般雪荷载均小于不上人屋顶荷载，其屋顶予制板允许荷载等级一般低于楼层予制板允许荷载等级，现浇屋顶板其配筋量也低于楼层板。
加层后将其屋顶变为室内，原来不上人屋顶板变为楼层板，原建筑物屋顶板承载能力一般不能满足楼层板使用要求。如果加层后做为会议室、图书阅览室、文娱活动室之类的用途，原屋顶板承载能力可能相差甚远。此外还应详细了解加层轻型钢结构的施工方案，屋顶是否
有较重堆载的可能，应限制施工时较重堆载及冲击荷载对屋顶板的影响。
2.2 承重结构承载能力校核
原建筑物不论是混凝土结构还是砖混结构，均沿柱网或轴线设置一定数量的柱子或墙体，其恒载、活载、风载、地震荷载由原承重结构共同承担，而加层轻型钢结构，为发挥其结构优点往往做成大柱网，甚至做成门式刚架结构，将加层的所有荷载由少量边柱或外墙承担，尤其在新疆高寒地区雪载、风载都很大，有的地区抗震设防烈度也很高，加层后对原建筑物边柱或外墙产生的内力超过原建筑物承载能力，所以必须进行认真校核，保证结构安全。
2.3 抗震设计校核
由于加层使建筑物高度及总质量增加，所以原建筑物的振型、周期都有相应改变，构件内力相应增加，应将加层部分与原建筑物做为一个整体建筑进行抗震设计，有些设计单位简单的将加层轻型钢结构单独计算，而且边界条件当做地面建筑，假定为固端，忽略了原建筑物顶部在地震力作用下的位移，影响上部加层钢结构的内力，对于在高层钢筋混凝土结构上加层轻型钢结构，还应考虑刚度突变对构件内力的影响，尤其在抗震设防烈度较高地区加层轻型钢结构的内力，必须要与原建筑整体计算。
2.4 地基及基础校核
原建筑勘察深度、地基处理方案、基础设计方案，是根据建筑物结构形式，建造层数确定的，当加层后增加原建筑物总高度及总质量，即加大原基础反力，首先应校核原基础宽度和基础配筋是否满足建筑物加层后的基础要求。有时基础宽度和配筋虽然能满足建筑物加层后的要求，但由于基础压力增大，对地基影响深度加深，有时会影响到基础下面软弱下卧层，有时持力层满足要求，软弱下卧层却不满足，尤其在沿海地区许多城市地质上存在软弱下卧层，应引起足够重视。原建筑各轴线基础宽度及配筋各不相同，其目的是使各基础对地基产生的压力接近，保证房屋均匀沉降，不至于使上部承重结构或建筑装饰产生裂缝。
当加层后可能导致原建筑物基底反力不均，使得沉降不均，可能使原建筑物承重结构或建筑装饰产生裂缝，在沿海软土地基区域更要引起重视。
3 建筑设计校核
消防通道设计是建筑消防设计的主要内容，直接关系到失火时建筑物内人员能否在短时间内顺利撤离，保证建筑物内人员的生命安全，消防通道总宽度是根据建筑物层数、使用功能、使用人数，依据“建筑设计防火规范”或“高层民用建筑防火规范”设计确定。
建筑物加层后，首先是使用人数增多，应校核原建筑物消防通道宽度及布置是否满足加层后的要求，如果是加层后改变了原建筑物使用功能，应以新的功能标准进行校核，比如原建筑物是仓库或办公楼，加层后变为娱乐场所或会议室，原建筑物是非易燃品仓库加层后变为易燃品仓库，原建筑物耐火等级可能不满足新的功能要求。有时原建筑物加层后，因建筑物总高度增加，可能由多层建筑变为高层建筑，消防设计使用的规范也不同，由“建筑设计防火规范”设计，改用“高层民用建筑防火规范”校核，这是一项十分重要的校核项目。
4 消防设施校核
当加层后建筑物总面积加大，总高度增高应校核原消防设施是否满足加层后建筑物的要求，比如原消防管道直径，消防泵扬程，消防储水池容量等，必须认真校核，是关系到人身生命和财产安全的大事。
5 施工校核
在原建筑物上加层轻型钢结构，施工时遵守的原则就是：不能因加层施工而降低原建筑物所有构件或墙体的安全度。为此，除对加层轻型钢结构及原建筑物进行全面设计与校核外，还应对原建筑物进行施工设计与校核，比如加层轻型钢结构在原建筑物上的锚固必然要对原建筑物剔凿，放置埋件或锚栓，砖混结构剔凿后，对原建筑物屋面梁的支座长度有影响，梁的锚固钢筋被暴露，受拉钢筋锚固长度减少。尤其是钢筋混凝土框架梁和柱为刚接，当剔凿后梁和柱变为铰接，加大了梁的跨中弯矩，受力状态发生变化，必须进行校核。加层后原来的屋顶变为楼层，楼梯要接建，接建楼梯时必然要揭开原屋顶的部分屋面板，接建楼梯的锚固对原建筑物的影响，一定要慎重校核，保证结构安全。
6 履行建筑设计审批程序
由于原建筑物层数增加，首先应交消防部门审核消防通道和消防设施，其次是规划部门审核加层后与周围建筑物之间的间距是否满足规划间距要求，是否会因加层使前楼对后楼遮挡，影响后楼采光，尤其周围是商品房，因前楼加高改为了业主购房时周围环境，通常是不允许的，有时加层后可能不存在遮挡和采光问题，但加层后可能改变了建筑物的功能，比如原建筑物为办公楼，加层后做为娱乐场所，因晚上活动时间较长，干扰周围居民，可能引起纠纷。所以建设单位拟在原建筑物上加层轻型钢结构必须经过审批程序，设计单位最好是初步设计审批后再进行施工图设计。
7 设计任务委托
要取得以上校核项目的原始资料，最好委托建筑物原设计单位设计，只有原设计单位，才能拥有原建筑物的地勘资料、计算资料、全套施工图纸以及施工中变更资料。对于建造年限较久，且原始资料已丢失的建筑物，如果盲目的、毫无根据的加层会给整体建筑物留下极大安全隐患。对于建设单位可能不了解设计程序，对盲目加层带来的不良后果估计不足，所以设计人员必须严把设计关，对将来使用者人身安全及财产安全负责。
工作中经常遇到，拟加层轻型钢结构的建设单位委托轻型钢结构专项设计资质的单位设计，我们认为轻型钢结构专项资质设计单位难以胜任，首先很难取得校核所需全套资料。也没有多专业综合设计能力，更不具备建筑、设备、消防的设计资质。只顾加层轻型钢结构本身的结构设计，不做全面校核则不能保证建筑物整体安全。
8 结语
不论是建设单位、设计单位、施工单位、消防及建设审批机构应各负其责，在保证建筑物及人身安全的前题下做好加层轻型钢结构工程每一环节，有科学依据的扩大建筑面积。
以上所提校核及相关问题可能有不妥之处，愿与业内人士共同探讨，使加层轻型钢结构工程更加科学与安全。
参考文献
1.GB 50009－2001 建筑结构荷载规范
2.GB 50007－2002 建筑地基基础设计规范
3.GB 50011－2001 建筑抗震设计规范
4.GB 50003－2001 砌体结构设计规范
5.GBJ16－87（2001年版） 建筑设计防火规范
6.GBJ50045－95（2001年版） 高层民用建筑防火规范
