建筑物改造結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的問題

郭　卿

摘要:我國既有建筑數(shù)量多、能耗高且圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性差。如何根據(jù)既有建筑物的特點(diǎn)來研究節(jié)能改造的優(yōu)化方案對我國的節(jié)能工作、環(huán)境保護(hù)具有重大的意義。本文對此進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞:建筑物 設(shè)計(jì) 能耗

一、前言

既有建筑結(jié)構(gòu)的存在,在很大程度上限制了建筑改造的內(nèi)容,否則費(fèi)工、費(fèi)時(shí)、費(fèi)材料,失去了對既有建筑物改造的意義,回到拆建的老路上去了。結(jié)構(gòu)改造設(shè)計(jì)方案的確定對業(yè)主的決策是十分重要的,在結(jié)構(gòu)改造設(shè)計(jì)的方案擴(kuò)初階段,應(yīng)該整體分析既有建筑結(jié)構(gòu)在抗震、強(qiáng)度、耐久性等方面的鑒定報(bào)告,通過對既有建筑物竣工圖的閱讀、現(xiàn)場勘察、分析工程改造的內(nèi)容,來確定工程改造的可行性以及對改造提出限制性要求等問題。

二、建筑物改造結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的問題

1. 有建筑結(jié)構(gòu)是否要進(jìn)行抗震加固及抗震加固方案。熟悉既有建筑物竣工圖紙、現(xiàn)場勘察、分析對既有建筑物的鑒定報(bào)告,按照《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》及《建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程》等現(xiàn)行規(guī)范、規(guī)程要求進(jìn)行抗震計(jì)算分析,并滿足其要求的構(gòu)造措施。特別對于有屋頂增層、層間增夾層以及進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)件托換的改造工程必須根據(jù)新增結(jié)構(gòu)與既有建筑結(jié)構(gòu)的連接方式(剛接、鉸接等)確定合適的計(jì)算模型進(jìn)行抗震計(jì)算分析。

2. 根據(jù)給水排水、暖氣通風(fēng)、強(qiáng)電弱電等專業(yè)改造的內(nèi)容來確定結(jié)構(gòu)加固改造方案。既有建筑物的改造很大一部分投資是對設(shè)備的改造,設(shè)備的改造包括原有設(shè)備系統(tǒng)更新?lián)Q代及增加大量的新的設(shè)備系統(tǒng)。

3. 根據(jù)建筑使用功能改變、建筑使用功能增加的內(nèi)容來確定結(jié)構(gòu)加固改造方案。建筑使用功能改變包括既有建筑樓地面使用功能的改變及既有建筑樓地面改作樓、電梯間;建筑使用功能的增加主要包括屋頂增層、層間增夾層以及新增落地結(jié)構(gòu)。樓地面使用功能的改變及屋頂增層,要考慮裝飾荷載及活荷載的改變,盡量考慮拆除原建筑飾面,新裝飾面層采用輕質(zhì)材料,換用輕質(zhì)墻體材料等來抵消功能改變而增加的設(shè)計(jì)荷載,否則要確定結(jié)構(gòu)構(gòu)件的加固方案。既有建筑樓地面改作樓、電梯間、層間增夾層以及屋頂增層必須考慮對既有建筑結(jié)構(gòu)在抗震性能方面的影響。既有建筑樓地面改作樓、電梯間、層間增夾層及屋頂增層的傳力構(gòu)件利用既有建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)件傳力時(shí),要考慮既有建筑結(jié)構(gòu)是否要加固及加固方案,要驗(yàn)算地基基礎(chǔ)的承載力及沉降的均勻性,地基計(jì)算可考慮地基上層壓縮固結(jié)后承載力的提高。新增落地結(jié)構(gòu)要考慮對既有建筑在不勻均沉降方面的影響以及對既有建筑在抗震性能方面的影響。若新增落地結(jié)構(gòu)與既有建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)距離較近,一般采用人工挖孔灌注樁基礎(chǔ)較好,樁底端置于對既有建筑地基影響范圍以下的持力層或置于堅(jiān)硬基巖上,樁護(hù)壁采用現(xiàn)澆鋼筋硅護(hù)壁,必要時(shí)加強(qiáng)護(hù)壁剛度及護(hù)壁施工工藝要求,以減小施工過程中對既有建筑地基基礎(chǔ)的影響;若增落地結(jié)構(gòu)與既有建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)距離較遠(yuǎn),可采用獨(dú)立基礎(chǔ)、條基等基礎(chǔ)形式,但此時(shí)若基礎(chǔ)持力層埋置較深,開挖基坑放坡時(shí)要考慮對既有建筑結(jié)構(gòu)柱的穩(wěn)定性,基坑放坡土的側(cè)壓力對柱的影響,柱周邊土揭除時(shí)柱的長細(xì)比等因素。根據(jù)增落地結(jié)構(gòu)面積大小,選取與既有建筑結(jié)構(gòu)分縫或相連接的方案,要連就要連牢,要分縫就要徹底分開。增落地結(jié)構(gòu)與既有建筑無論是連接還是分開,均應(yīng)考慮基礎(chǔ)持力層應(yīng)力的相互影響,驗(yàn)算二者的沉降差異,以便采取相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工方案。

4. 施工方案的確定。建筑物改造工程的施工內(nèi)容包括既有建筑樓地面、屋面面層的拆除,墻體內(nèi)外飾面的拆除,非結(jié)構(gòu)構(gòu)件、結(jié)構(gòu)構(gòu)件的拆除及加固,增加結(jié)構(gòu)及構(gòu)件,水、暖氣通風(fēng)、強(qiáng)電弱電等設(shè)備的安裝等。既有建筑物的存在,使得工程施工方案不同于一般新建工程,確定施工方案時(shí)應(yīng)全面考慮對既有建筑物的影響。一般情況下,先拆除既有建筑物的樓地面、屋面面層以及墻體內(nèi)外飾面來卸荷,再對既有建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固,增加結(jié)構(gòu)構(gòu)件,然后再拆除非結(jié)構(gòu)構(gòu)件及結(jié)構(gòu)構(gòu)件。由于非結(jié)構(gòu)構(gòu)件及結(jié)構(gòu)構(gòu)件的拆除通常是局部的,非結(jié)構(gòu)構(gòu)件通常是結(jié)構(gòu)的外荷載,而結(jié)構(gòu)構(gòu)件的內(nèi)力是相互影響的,所以非結(jié)構(gòu)構(gòu)件及結(jié)構(gòu)構(gòu)件的拆除順序不當(dāng)會引起既有建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力的重分布,影響結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力,甚至使結(jié)構(gòu)計(jì)算模型與實(shí)際不符,嚴(yán)重者導(dǎo)致結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力局部失效,各個(gè)擊破,危及整個(gè)既有建筑結(jié)構(gòu)的安全。因此設(shè)計(jì)文件中應(yīng)注明非結(jié)構(gòu)構(gòu)件及結(jié)構(gòu)構(gòu)件的拆除時(shí)間及順序,要求使用的工具及方法。先選取受力較小及對既有建筑結(jié)構(gòu)受力影響較小的構(gòu)件進(jìn)行試拆除,取得施工經(jīng)驗(yàn)并達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)定的要求后,方可進(jìn)行正式拆除。應(yīng)進(jìn)行施一「期間對既有建筑結(jié)構(gòu)及新增結(jié)構(gòu)在豎向及水平方向位移、內(nèi)力檢測,以驗(yàn)明結(jié)構(gòu)計(jì)算模型的可靠性,并確保結(jié)構(gòu)安全及施工安全。各專業(yè)設(shè)備的安裝必須在對既有建筑結(jié)構(gòu)加固后或加固過程中進(jìn)行,各工利,相互配合,設(shè)備安裝不應(yīng)影響結(jié)構(gòu)加固及結(jié)構(gòu)構(gòu)件的增加,各設(shè)備孔洞盡量利用原孔洞,不能利用時(shí)應(yīng)在設(shè)計(jì)階段各專業(yè)相互配合,提前考慮,不得隨意開洞。

5. 新技術(shù)、新材料的應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,國內(nèi)外技術(shù)的交流,以及改造工程市場的需求,用于改造工程的新技術(shù)、新材料不斷出現(xiàn)并應(yīng)少月二J二工程實(shí)踐,如結(jié)構(gòu)粘結(jié)材料、結(jié)構(gòu)加固高強(qiáng)輕質(zhì)材料、體外預(yù)應(yīng)力的應(yīng)用,抗震耗能機(jī)構(gòu),輕質(zhì)圍護(hù)材料的應(yīng)用,新的施工工藝的應(yīng)用等。改造工程方案及擴(kuò)初設(shè)計(jì)一階段就要注意收集這方面的資料及工程應(yīng)用情況,選取合適的新技術(shù)新材料,以使得改造工程經(jīng)濟(jì)、省時(shí)的實(shí)施。

三、結(jié)語

改造工程與新建工程相比,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度大,工程施工復(fù)雜,特別是設(shè)計(jì)上要考慮的問題較多。要考慮既有建筑結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀,盡量不損傷既有建筑結(jié)構(gòu);要考慮新增結(jié)構(gòu)與既有建筑結(jié)構(gòu)的連接方案,考慮新增結(jié)構(gòu)的傳力路線以及整個(gè)結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型;要考慮施工方案,方便施工,以及施工過程中保證既有建筑結(jié)構(gòu)的安全、施工安全。

參考文獻(xiàn):

[1]張敬書,現(xiàn)行抗震加固方法及發(fā)展趨勢,工程抗震與加固改造,2005.

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