提高設備管線免拆率的既有建筑結構加固技術

□文/張 陽 張淑朝

近年來，既有建筑加固改造工程越來越多，在既有建筑結構加固施工過程中，為準確實施承重構件加固，往往須對原有建筑相應位置的設備管線進行一定數量的拆除；無論是設備管線的拆除亦或是后續恢復施工，均會產生機械設備、人力、物力等方面的消耗，施工工期也會相應延長，都難以滿足節能、節地、節水、節材和環境保護的綠色施工要求[1]。本文以天津市某校舍加固工程為例，在滿足相關規范要求的基礎上，通過合理優化調整加固設計方案，提高了設備管線的免拆率，實現了既有建筑結構加固綠色施工。

1 工程概況

某校舍加固改造工程共涉及19棟既有單體建筑，總建筑面積51 933 m2，擬加固建筑均為B、C 類[2]。以往校舍加固建筑多為A 類建筑，但近兩年校舍加固建筑逐漸轉向B、C 類建筑，A、B、C 類建筑的后續使用年限不同，構造措施設置及復核驗算執行標準亦不同，本工程均依據建筑抗震鑒定標準相應內容實施抗震加固[2]。此次加固工程呈現出建設年代更近，教學設備配套更加齊全，重要設備管線更多，加固實施中限制條件更多等新特點、新趨勢。為縮短工期、節約工程造價，實現綠色施工，在結構加固設計過程中，應合理提高既有校舍建筑設備、管線的免拆率。

2 詳勘及建模

2.1 詳勘現場

在詳讀各單體建筑鑒定報告的基礎上，結合此次提高既有校舍結構加固中設備管線免拆率的任務要求，進行詳細的現場查勘，統計收集整理相關承重構件結構加固信息，對查找出的問題點進行分析匯總，見表1。

表1 現場查勘匯總

2.2 建筑物現狀問題

本次擬加固建筑均為乙類建筑，工程所在地位于8 度（0.20g）分區，依據規范相關內容確定抗震設防烈度、抗震驗算參數及抗震構造措施執行的相關要求[3～4]。

根據加固實施前現場查勘、鑒定報告及初步驗算情況，結合表1，此次工程19 棟既有單體建筑的加固應解決如下問題：砂漿強度、砌體強度等級普遍偏低，不滿足抗震計算要求；結構抗震構造措施不滿足相關規范要求；墻體構件裂縫，鋼筋混凝土構件保護層開裂、脫落、露筋問題；梁、板、柱等重要構件混凝土強度偏低，不滿足抗震復核驗算要求；鋼筋配置，如框架柱構件箍筋間距、鋼筋直徑，不滿足相關規范要求；樓梯間、走廊等重要疏散區域不滿足現行荷載規范要求。

由于單體建筑較多，計算不能逐一展開論述，列舉其中一個典型案例進行結構復核驗算及免拆加固方案制定過程詳述。

3 免拆加固實施

3.1 典型建筑

該建筑建于1999 年，為主體四層（局部五層）磚混結構教學樓。建筑平面呈近似矩形，長度為69.28 m，寬度為17.28 m，建筑面積為4 307 m2。采用墻下鋼筋混凝土條形基礎，局部為滿堂筏板基礎；樓（屋）蓋采用預制混凝土梁、板結構，局部樓板采用現澆鋼筋混凝土板結構；屋面為SBS卷材防水不上人平頂。

設計后續使用年限為40 a，建筑結構的安全等級為二級，抗震設防類別為乙類；地震分組為第二組；按抗震設防烈度7 度（0.15g）抗震驗算，按8 度（0.20g）采取抗震措施。

墻體砌筑用磚均為MU10，墻體砌筑砂漿強度一層為M7.5，二層為M5，三層為M7.5，四層為M5；局部五層為M2.5；鋼筋混凝土構件的混凝土強度均為C20。根據原結構設計施工圖及現場查勘實測結果建立PKPM結構計算模型。見圖1。

圖1 現場詳勘實測及加固方案布置

3.2 原擬定加固方案

依據現行抗震設計規范和抗震鑒定標準的規定輸入計算參數，對不滿足復核驗算要求的墻體構件進行鋼筋網水泥砂漿面層加固。此方案能夠有效提高墻體構件的抗震承載力，但由于該建筑內大開間教室較多，教室內橫墻于講臺一側普遍設置多媒體設備及黑板等教學設施和管路，教室內縱墻于樓道一側亦設置設備和管路；實施單面鋼筋網水泥砂漿面層加固不能保證墻體抗震承載力驗算通過，因此實施雙面鋼筋網水泥砂漿面層進行墻體加固。對雙面鋼筋網加固方案進行抗震承載力復合驗算，見圖2。

圖2 原加固方案驗算結果

其首層內縱墻、內橫墻抗震能力指數分別為1.61、1.93，綜合抗震能力指數為2.34，可以滿足結構抗震要求，但是須拆除諸多教室教學設施，相關的管線和設施亦會拆除，加固完成后的恢復造價成本較高，工期也會延長。

3.3 確定合理免拆加固方案

調整后的免拆加固實施方案須保證諸多教室內橫墻于講臺一側的多媒體設備、黑板等教學設施和管路免于拆除，內縱墻于樓道一側設備和管路免于拆除。

經詳細分析和反復驗算，方案調整為黑板背對一側內橫墻、內縱墻于教室內一側進行單面鋼筋混凝土板墻加固。該方案并不是簡單將雙面鋼筋網改為單面板墻，而是需要對板墻厚度及強度、鋼筋配置和細部節點進行合理調整設置。見圖3。

圖3 加固方案對比

對調整后的單面板墻加固方案進行抗震承載力復合驗算，見圖4。

圖4 調整后加固方案驗算結果

首層內縱墻、內橫墻抗震能力指數分別為1.41、1.69，綜合抗震能力指數為1.64。該方案墻體構件的抗震能力指數雖較原方案略有下降，但仍能夠滿足抗震加固復核驗算要求，而且可以使多媒體設備、黑板等教學設備和管路免于拆除。

4 免拆加固實施效果

此次加固工程的19 棟既有建筑主體結構抗震承載能力全部滿足抗震復核驗算要求及構造措施提高一度設防的要求。經統計測算，此次結構加固過程中重要設備管線的免拆率到達92.3%，工期縮短了15 d，有效節約工程造價超過590 萬元，減少了拆除及恢復施工造成的不必要的環境污染及設備管線、建筑材料浪費，一定程度上實現了結構加固綠色施工。

5 結論

1）既有建筑結構加固工程，可通過采用合理的加固方法提高原有設備管線免拆率，從而在一定程度上實現綠色施工。

2）既有建筑結構加固設計前，應結合擬加固建筑的房屋鑒定報告詳細查勘現場，匯總加固實施相關信息，重點查勘原有設備管線的布置情況和具體位置，以確保后續免拆加固實施的準確性。

3）免拆加固方案的選取，應以能夠滿足相關規范承載力復核驗算要求為前提，通過比選不同方案的驗算結果和免拆效果，確定更為合理的方案。□■