欣都大廈改造設(shè)計(jì)實(shí)踐

張熙江 （安徽省建筑設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230001）

近二十余年，房地產(chǎn)業(yè)發(fā)展波浪起伏，潮起潮落，在一段時(shí)間內(nèi)留下不少爛尾樓，如何讓這些“爛尾樓”煥發(fā)青春，是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員面臨的課題。

本工程原為“商之都大廈”，位于安徽省合肥市，由北京市建筑設(shè)計(jì)院1993年設(shè)計(jì)，1995年施工至5層停工。1997年初由商之都大酒店籌建辦委托安徽省建筑設(shè)計(jì)研究院改造設(shè)計(jì)，將商之都大廈5層以上改為商之都大酒店，1998年施工至30層停工。后大樓使用功能改為寫(xiě)字樓，于2001年建至33層停工。2005年新的開(kāi)發(fā)商進(jìn)入，因房地產(chǎn)市場(chǎng)需求的改變，建設(shè)單位要求對(duì)原大樓功能全面改造，6層以下，維持商業(yè)功能不變，6層以上改為公寓和辦公，并要求加層。

本樓為框架-核心筒結(jié)構(gòu)，原結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)層尺寸29×29m，核心筒尺寸12.6×12.6m。兩層地下室，負(fù)二層底板板面標(biāo)高-7.8m，基礎(chǔ)采用人工挖孔樁。6層以下為梁、板結(jié)構(gòu)，6～22層為預(yù)應(yīng)力板（有邊框架梁和暗梁）結(jié)構(gòu)，23層及以上為梁板結(jié)構(gòu)。本工程核心外筒厚度600～400，外框架柱截面1200×1000～1000×1000（加層后收至 600×900）；600×1200～600×900。墻、柱鋼筋混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C50～C30，普通梁板混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，預(yù)應(yīng)力大板的混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40。

根據(jù)建設(shè)單位提供的安徽省建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)站關(guān)于《合肥市欣都大廈工程質(zhì)量檢測(cè)報(bào)告》（2005J184），對(duì)原結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)如下。

①外觀質(zhì)量。除少數(shù)構(gòu)件（部分梁和剪力墻）漲模外，抽檢的梁柱截面尺寸均能滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。梁、柱箍筋，板底、板面鋼筋存在漏筋、銹蝕缺陷。樓板存在板角斜向裂縫、板中部斜向裂縫、板縱向或橫向裂縫、筒體四角斜裂縫、施工縫裂縫、銹蝕裂縫等裂縫現(xiàn)象。

②鋼筋銹蝕檢測(cè)與評(píng)估。抽檢部位的混凝土碳化深度均小于在相應(yīng)部位的混凝土保護(hù)層厚度，構(gòu)件主筋處于不易銹蝕狀態(tài)，但柱、梁、板鋼筋因保護(hù)層厚度不均勻，部分出現(xiàn)鋼筋外露，輕微銹蝕。根據(jù)計(jì)算得到剩余碳化年數(shù)均大于50年，即在工程合理使用50年內(nèi)，碳化深度不會(huì)超過(guò)混凝土保護(hù)層厚度。

③鋼筋安裝位置檢測(cè)。抽檢梁、柱、剪力墻、板的鋼筋間距基本滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范偏差要求。

④混凝土強(qiáng)度。抽檢梁、柱、剪力墻、板的混凝土強(qiáng)度等級(jí)均基本滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)要求。

⑤鋼筋的力學(xué)性能及預(yù)埋件質(zhì)量。抽檢的鋼筋試件，檢測(cè)的各項(xiàng)指標(biāo)均滿足相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)要求。預(yù)埋件表面有輕微銹蝕。

⑥預(yù)應(yīng)力工程。抽檢的預(yù)應(yīng)力筋根數(shù)與設(shè)計(jì)相同、間距基本滿足設(shè)計(jì)值。外露錨具和鋼絞線有一定程度的銹蝕，但尚沒(méi)有對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生大的影響，經(jīng)過(guò)一定處理可以滿足設(shè)計(jì)要求。預(yù)應(yīng)力張拉端存在較為普遍的歪斜、夾片錯(cuò)位現(xiàn)象，甚至有預(yù)應(yīng)力筋未張拉現(xiàn)象。對(duì)預(yù)應(yīng)力筋實(shí)際應(yīng)力的檢測(cè)，在隨機(jī)檢測(cè)的18根預(yù)應(yīng)力筋中，低于設(shè)計(jì)應(yīng)力值的共有11束，其中最低的應(yīng)力值僅為設(shè)計(jì)應(yīng)力的60%。

本工程多次停工、修改設(shè)計(jì)、加層、功能變換。本次建設(shè)單位要求加層至34層（大屋面高125.5m），計(jì)算結(jié)果表明，在改變建筑功能，加層后原結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)、剪力墻、框架柱能滿足規(guī)范要求，局部梁、板需要加固處理。

合肥市抗震設(shè)防烈度為7。（0.1g），地震分組為第一組，剪力墻抗震等級(jí)為二級(jí)、框架抗震等級(jí)為二級(jí)。經(jīng)計(jì)算，本工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本參數(shù)如下。

①計(jì)算周期成果（選取前三個(gè)振型）

振型號(hào) 周期 振動(dòng)方向角 平動(dòng)系數(shù)(X+Y) 扭轉(zhuǎn)系數(shù)1 2.7 8 5 5 1 0.3 7 1.0 0(0.9 7+0.0 3) 0.0 0 2 2.6 7 7 0 1 0 0.1 8 1.0 0(0.0 3+0.9 7) 0.0 0 3 1.3 8 1 4 2 8.8 1 0.0 0(0.0 0+0.0 0) 1.0 0

地震作用最大的方向=8.466。（度）周期比：0.495

②X，Y方向最小剛度比為1.0，1.0.

③樓層的位移、彎矩、剪力

最小樓層抗剪承載力之比X向 Y向 X向 Y向 X向 Y向 X向 Y向 X向 Y向9 6.7 9 6.5 1.8 1 1.8 6 1/1 2 0 2 1/1 2 1 4 1.2 1 1.2 6 0.8 1 0.8 1有效質(zhì)量系數(shù)(%)基底剪力與重力比Q/G e(%)最大層間位移角地震作用規(guī)定水平力作用下最大層間位移比

本樓多次加層、功能變換，原結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)能否滿足規(guī)范要求是設(shè)計(jì)關(guān)鍵。

本樓原設(shè)計(jì)基礎(chǔ)采用人工挖孔樁，外柱采用柱下單樁，內(nèi)筒采用樁筏基礎(chǔ)，樁布置在剪力墻下。荷載增加對(duì)單樁承臺(tái)配筋無(wú)影響；經(jīng)計(jì)算，筏板沖切、剪切、配筋滿足計(jì)算和規(guī)范要求。人工挖孔樁直徑大，樁身強(qiáng)度富裕，經(jīng)復(fù)核，樁身強(qiáng)度能滿足《建筑樁基技術(shù)規(guī)范要求》（JGJ-94-94）（基樁成樁工藝系數(shù)取0.9）。原基礎(chǔ)設(shè)計(jì)采用89版《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ-7-89），89版地基規(guī)范計(jì)算樁采用的是設(shè)計(jì)值，本次設(shè)計(jì)大量采用輕質(zhì)墻體，經(jīng)驗(yàn)算，樁承載力能滿足規(guī)范要求。

因1～6層商業(yè)已經(jīng)投入使用，為避免框架柱加固，本工程設(shè)計(jì)時(shí)除內(nèi)筒局部采用空心磚外，其余內(nèi)分隔墻及外墻均采用輕質(zhì)隔墻。設(shè)計(jì)要求輕質(zhì)內(nèi)墻重量（含粉刷）折算成樓板均布荷載不大于1.0kN/m2，要求輕質(zhì)外墻墻面荷載（含墻重、窗重、空調(diào)板）不大于1.5kN/m2。要求現(xiàn)澆板施工采用隨澆隨抹光技術(shù)以減小面層自重。改造后本工程框架柱最大軸壓比0.88（箍筋B12，間距100），配筋滿足計(jì)算和構(gòu)造要求。

6層以上，建筑功能改變?yōu)楣⒑娃k公，建筑要求增加（移位）電梯，需要對(duì)核心筒改造，涉及到核心筒（主要核心筒內(nèi)部剪力墻）剪力墻的補(bǔ)洞、開(kāi)洞，樓板補(bǔ)洞、開(kāi)洞。剪力墻、樓板補(bǔ)洞采用植筋技術(shù)，新老混凝土連接面鑿毛清洗干凈后，刷一層混凝土界面劑，采用比原設(shè)計(jì)高一級(jí)的鋼筋混凝土澆筑。剪力墻開(kāi)洞采用粘貼鋼板法加固。樓板開(kāi)洞采用洞邊加梁或粘貼碳纖維布加固。

因建筑功能改變，建筑要求已施工結(jié)構(gòu)6層以上四周自軸線懸挑1.7m。為加快施工進(jìn)度和減輕自重，設(shè)計(jì)采用鋼梁加鋼筋混凝土板。懸挑梁如采用型鋼梁，不僅鋼材截面大，與原結(jié)構(gòu)的連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)也較困難。本設(shè)計(jì)巧妙的利用建筑空間，將懸挑鋼梁改為由框架柱、水平梁、斜撐組成的三角架結(jié)構(gòu)，受力合理，既節(jié)約了鋼材，后置埋件變?yōu)閮蓧K，加大了埋件錨筋的間距，后置埋件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、連接可靠。后置埋件與原結(jié)構(gòu)的連接采用植螺栓工藝，與普通化學(xué)錨栓相比，加大了螺桿的長(zhǎng)度，更加安全可靠。為確保錨筋能滿足使用，設(shè)計(jì)文件要求作異位試驗(yàn)確定錨栓的極限承載力和原位檢測(cè)后植螺栓的施工質(zhì)量。

局部封閉洞口需增設(shè)跨度12m的鋼筋混凝土框架梁。新加框架梁與原框架柱的連接采用半剛接設(shè)計(jì)。梁截面450×1000，加大梁底配筋量，部分梁底筋植入框架柱，部分梁底筋延伸至柱邊截?cái)?。設(shè)計(jì)要求框架梁負(fù)筋、腰筋全部植入框架柱中。新老混凝土連接，確保剪力傳遞是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，設(shè)計(jì)中在新老混凝土連接面設(shè)剪力槽，加大腰筋配筋量。梁柱連接面剪力計(jì)算參考中國(guó)有色工程設(shè)計(jì)研究總院主編的《混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)造手冊(cè)》第329頁(yè)7.5.11，7.5.12公式計(jì)算。

30、31層夾層采用鋼梁加混凝土板結(jié)構(gòu)，鋼梁與墻、梁、柱為鉸接。鋼梁與原結(jié)構(gòu)連接采用植螺栓工藝。屋面以上構(gòu)架采用鋼結(jié)構(gòu)。

根據(jù)《合肥市欣都大廈工程質(zhì)量檢測(cè)報(bào)告》（2005J184），對(duì)原結(jié)構(gòu)存在質(zhì)量缺陷采用如下處理措施。

①鋼筋混凝土保護(hù)層質(zhì)量、鋼筋銹蝕問(wèn)題處理。

鑿除漏筋部位的松散混凝土，除銹，清洗干凈后刷一層混凝土界面劑，缺陷面積較大、較深則采用C30微膨脹混凝土澆筑；缺陷面積較小、較淺處，用M15水泥砂漿內(nèi)摻聚丙烯纖維粉刷修補(bǔ)。原結(jié)構(gòu)所有柱、墻、梁、板采用M10水泥砂漿內(nèi)摻聚丙烯纖維粉20厚。

②樓板裂縫處理。

樓板裂縫采用高壓化學(xué)注漿，板面、板底采用環(huán)氧樹(shù)脂封閉。對(duì)于影響結(jié)構(gòu)安全的裂縫，采用粘貼碳纖維布加固。

③預(yù)應(yīng)力樓板處理。

對(duì)所有的預(yù)應(yīng)力鋼筋均重新張拉，張拉控制應(yīng)力1029N/mm2。所有歪斜、夾片錯(cuò)位、銹蝕的錨具均重新更換。預(yù)應(yīng)力板新開(kāi)洞應(yīng)保留原結(jié)構(gòu)鋼筋，嚴(yán)禁截?cái)囝A(yù)應(yīng)力筋。

本工程改造設(shè)計(jì)采用植筋、植螺栓、粘貼鋼板、粘貼碳纖維布等多種加固技術(shù)措施，涉及面廣、加固量大，設(shè)計(jì)中充分考慮了結(jié)構(gòu)的安全性和施工可行性的結(jié)合，使得本工程順利完工。欣都大廈改造于2007年竣工至今，已經(jīng)使用10余年，印證了本設(shè)計(jì)的可靠性、安全性。