老舊廠房增設藝術陽臺加固設計研究

張由，曹淑上，楊記峰，丁金堂

（重慶市建筑科學研究院，重慶400042）

老舊廠房增設藝術陽臺加固設計研究

張由，曹淑上，楊記峰，丁金堂

（重慶市建筑科學研究院，重慶400042）

由于結構使用用途和業(yè)態(tài)的改變，在老舊廠房改造中往往需要新增外懸挑陽臺。該文主要介紹了老舊廠房增設藝術陽臺加固改造技術，包括增設懸挑陽臺藝術化設計技術、外包鋼箱梁加固設計技術和新舊構件連接加固技術。

老舊廠房改造；藝術化設計；外包鋼箱梁；新舊構件連接

0 引言

重慶作為老牌工業(yè)城市，在經濟轉型、節(jié)能減排、產業(yè)升級和淘汰過剩產能的發(fā)展大趨勢下，很多老舊工業(yè)廠房被空置、廢棄甚至變賣。而同時重慶作為山地城市，城市中心地帶用地尤為緊張，寸土寸金，將老舊空置廠房改造后再利用成為必然。

根據(jù)廠房改變后的用途、業(yè)態(tài)變化往往會對廠房原結構進行改建、擴建和加固處理。增設懸挑陽臺是經常遇到的改建、加固項目之一，新增陽臺影響建筑外立面，因而新增陽臺的建筑美觀和結構安全同等重要。本文介紹了增設懸挑陽臺的藝術化設計技術、外包鋼箱梁加固設計技術和新舊構件連接加固技術。

圖1 標準層建筑平面示意圖（單位：mm）

圖2 新增陽臺典型平面布置圖（單位：mm）

1 工程概況

原重慶印制二廠印刷車間現(xiàn)擬將該棟廠房改造為商業(yè)用途，因業(yè)態(tài)需要，將在二層(A)/(11)-(17)處新增懸挑陽臺，該廠房為五層框架結構，樓板為預制板，于20世紀70年代建成并投入使用至今，該工程已服役40多年，廠房標準層建筑平面圖如圖1所示。

新增懸挑陽臺外挑1.28m，陽臺長4.6m，新增陽臺典型平面布置如圖2所示。

2 方案設計

2.1 增設懸挑陽臺藝術化設計

新增懸挑陽臺不僅要滿足使用需求和結構安全要求，更要凸顯新增陽臺自身的建筑美觀和與整個原建筑的搭配。

根據(jù)印制二廠改造的整個基調：體現(xiàn)老舊工業(yè)歷史記憶、凸顯新舊文化對話、彰顯藝術氣息。因此，對增設懸挑陽臺藝術化設計尤為重要。

陽臺的藝術化處理主要體現(xiàn)在陽臺的整個造型和外裝飾陽臺板上。每個新增陽臺平面尺寸為4.6m×1.28m，大小適中；陽臺板采用雕孔考頓鋼，上部搭配黃色和橙色雨棚，彰顯藝術氣息的同時，凸顯了新舊文化的對話。建成后效果如圖3所示。

圖3 新增懸臂陽臺現(xiàn)場照

2.2 外包鋼箱梁加固

根據(jù)新增陽臺建筑布置和使用要求，陽臺為懸臂結構。新增懸臂陽臺與原結構的連接部位為連梁，截面尺寸小，內部鋼筋配置少。新增陽臺后，該處原連梁從非受力構件變?yōu)閺澟な芰嫾?/p>

2.2.1 陽臺結構布置方案

采用新增懸臂H型鋼，將陽臺所有荷載傳遞到原連梁處，結構布置如圖4所示。其中，GL2截面尺寸為HM250×175×7×11，GL3截面尺寸為HM150×100×6×9。

圖4 新增陽臺結構布置圖（單位：mm）

2.2.2 原連梁外包鋼箱梁加固方案

新增懸挑陽臺后，原結構連梁從非受力構件變?yōu)橥瑫r承受彎矩和扭矩的受力構件。在《混凝土結構加固設計規(guī)范》GB 50367-2013[1]中有很多方法，如增大截面加固法、外包型鋼加固法等，但對于受扭構件加固，該規(guī)范中未明確使用哪種方法，也未提供相應計算公式。為同時解決受彎和受扭承載能力不足的加固，該方案采用外包鋼箱梁的方法對原連梁進行加固。

原結構連梁采用外包鋼箱梁加固后，計算思路如下：新增懸臂陽臺所有恒載和活載均由外包鋼箱梁承擔，不考慮原結構連梁受力貢獻，僅考慮原結構連梁對新增鋼箱梁的填實后，新增鋼箱梁不會發(fā)生局部和整體失穩(wěn)（可不計算新增鋼箱梁的局部穩(wěn)定和整體穩(wěn)定），外包鋼箱梁理論計算則依據(jù)《鋼結構設計規(guī)范》GB50017-2003[2]，可較準確計算出鋼箱梁的應力。加固后連梁截面如圖5所示。

圖5 連梁外包鋼箱梁加固截面圖（單位：mm）

采用Midas/civil進行建模分析，采用梁單元進行模擬，共82個節(jié)點、90個單元，結構計算結果如圖6所示。計算結果表明：外包鋼箱梁最大應力約為38MPa，最大應力截面為與原框架梁交接處截面。

圖6 結構應力云圖

為實現(xiàn)該方法，最主要從兩個方面出發(fā)：①外包鋼箱梁應與原混凝土梁緊密結合（鋼箱梁與原混凝土梁間注膠），以保證新增鋼箱梁不發(fā)生失穩(wěn)破壞；②外包鋼箱梁與原框架柱應有可靠連接，實現(xiàn)方法在下節(jié)詳細論述。

2.3 新舊構件連接加固

新增陽臺懸臂鋼梁（GL2）與外包鋼箱梁加固后的連梁（GL1）采用高強螺栓和對接焊縫組合的連接方式，新增陽臺通過懸臂的GL2將荷載傳遞到鋼箱梁上，由外包鋼箱梁獨立承擔新增陽臺荷載，如圖7所示。

圖7 GL2與GL1節(jié)點處理大樣（單位：mm）

加固后的原連梁通過外包鋼箱梁將荷載傳遞到原框架柱，經計算分析，新增陽臺后，原框架柱結構安全性滿足要求，故不需要對原框架柱進行加固，新增鋼箱梁通過節(jié)點板與原框架柱連接，如圖8、圖9所示。

圖8 GL1與原框架柱節(jié)點連接立面圖（單位：mm）

圖9 GL1與原框架柱節(jié)點連接剖面圖（單位：mm）

3 結論

在既有結構中增設懸挑陽臺等功能性構件或改變既有結構的使用用途已成為當前結構改造的主要內容之一。對于老舊廠房，新增懸挑陽臺不僅要滿足使用需求和結構安全要求，更要凸顯新增陽臺自身的建筑美觀和與整個原建筑的搭配。

新增懸挑藝術陽臺建筑外觀漂亮，體現(xiàn)老舊工業(yè)歷史記憶，凸顯新舊文化對話，彰顯藝術氣息。通過外包鋼箱梁對原混凝土梁進行加固，傳力途徑明確，計算依據(jù)可靠，通過新舊構件連接加固，保證新舊構件節(jié)點連接可靠，值得運用推廣。

責任編輯：孫蘇，李紅

[1]四川省建筑科學研究院.GB 50367-2013混凝土結構加固設計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.

[2]建設部.GB 50017-2003鋼結構設計規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，2003.

新報摘

未來5年，重慶這些老廠房老建筑將變身文創(chuàng)基地

近日，重慶市將從規(guī)劃新建和提質升級著手，實施文化產業(yè)集聚類項目30余個，總投資將達570億元。而在其中，大量都市核心區(qū)內的老倉庫，廠房，老建筑，將變身文化產業(yè)集聚區(qū)。

目前，重慶已經建成N18文創(chuàng)園、黃桷坪藝術園區(qū)、喵兒石文創(chuàng)園、藝渡創(chuàng)文創(chuàng)園、501藝術基地。而“十三五”期間，京渝文創(chuàng)園、金山意庫、枇杷山后街影視文創(chuàng)園、長安1862、沙磁文創(chuàng)園、印制二廠文創(chuàng)園、工業(yè)博覽園將相繼建成。這意味著，未來5年內重慶還有大量老建筑老廠房變臉。這些項目大都位于渝中區(qū)、沙坪壩區(qū)、江北區(qū)、大渡口等都市功能核心區(qū)。譬如，依托重鋼工業(yè)遺存而建的重慶工業(yè)文化博覽園，就將在改造利用舊廠房的基礎上,有機結合新建工程,濃縮重慶工業(yè)史,于2016年底建成。

重慶市文化委相關負責人表示，合理利用城市中閑置的廠房、倉庫、老建筑等進行改造裝修，一方面降低開發(fā)成本，另一方面為文創(chuàng)人才提供利于創(chuàng)新創(chuàng)意的大型空間。同時，對面臨老工業(yè)基地轉型、城市發(fā)展空間極度有限的山城重慶來說，盤活存量房產發(fā)展文化產業(yè)集聚區(qū)，是促進舊城改造、城市更新和文脈傳承的重要途徑和良好選擇。

（摘自：《重慶時報》）

Study on Reinforcement Design of Art Balcony Adding for Old Factory

For the transformation of the functions and operation format of the structure,a hanging balcony is always added to the old factory in renovation. This paper mainly introduces the reinforcement technology of adding an artistic balcony to the old factory building,including the artistic design technology of adding a hanging artistic balcony,the reinforcement design technology for a steel box girder and the reinforcement technology of new and old components connection.

transformation of old factory;artistic design;externally-wrapped steel box girder;new and old components connection

TU399

A

1671-9107（2017）06-0059-03

基金論文：該文為重慶市建設科技計劃項目“老舊工業(yè)廠房改造再利用技術及工程管理綜合研究”（項目編號：城科字2015第（1-36）號）系列研究論文之一。

10.3969／j.issn.1671-9107.2017.06.059

2017-05-09

張由(1987-)，男，重慶人，研究生，工程師，主要從事建筑結構檢測鑒定、加固設計和加固施工等工作。