既有廠房改造實訓樓的關鍵技術研究

竇 林，吳德寶，熊 偉

（中建八局第三建設有限公司，江蘇南京 210046）

1 工程概況

該工程為既有廠區(qū)改擴建校區(qū)，廠區(qū)內原工業(yè)廠房為特種薄膜生產(chǎn)主車間，于2005 年竣工。建筑面積約14404.56m2，建筑平面呈矩形，建筑高度22.4m。擬將原廠房改造為實訓樓，建成與西側新建體育館相連，將實現(xiàn)器械健身、羽毛球、體操、武術場地訓練以及大學飛機模擬倉模擬振動顛簸的教學場景。

2 可行性研究

2.1 房屋安全性鑒定

2.1.1 地基基礎

地基基礎較穩(wěn)定，建筑物位移未超過規(guī)范允許的限制范圍，未發(fā)現(xiàn)不均勻沉降引起的上部結構異常現(xiàn)象。基礎形式不滿足《建筑抗震設計規(guī)范》GB50011 相關條文的規(guī)定，該工程地基基礎安全性等級評定為C 級、使用性等級評定為B 級。

2.1.2 上部承重結構

上部結構承載力進行了復核驗算，混凝土梁、柱構件抗力與荷載效應比值均≥0.95，安全性等級評為B 級。根據(jù)承重結構使用狀況和結構水平位移，經(jīng)現(xiàn)場抽樣檢測，部分構件碳化深度超出構件鋼筋保護層厚度，鋼筋有銹蝕現(xiàn)象；部分混凝土梁有多條豎向裂縫，且縫寬達到C 級構件要求；實測頂點側向位移值滿足A 級傾斜限值，使用性等級評定為C 級。

2.1.3 圍護結構

屋面滲水現(xiàn)象嚴重，外墻部分墻體缺失，墻體有多處接頭縫。圍護系統(tǒng)安全性、使用性等級均評定為C 級。

2.2 方案的可行性進行討論及評審

（1）按現(xiàn)方案原廠房可保留部分土建結構約5000m2，須新建部分約8800m2。拆除后剩余單體的可靠性，已經(jīng)影響加建方案。

（2）原廠房需取得合法手續(xù)并進行抗震專項鑒定。

（3）原廠房外觀質量基本穩(wěn)定，但根據(jù)鑒定結果應采取加固修補措施；原有建筑部分采用樁基，部分采用天然地基基礎，不符合現(xiàn)行抗震規(guī)范要求，且加層后原有基礎需進行加固處理，改造后的上部結構體系存在平面不規(guī)則、錯層等不規(guī)則項。

（4）改造后的建筑應滿足現(xiàn)行綠建規(guī)范的要求。

（5）為了保證改造工程順利進行，在保證主要使用功能的前提下，建筑方案宜進行修改，對建筑立面適當簡化。

（6）應針對新建面積大于保留面積，且保留部分尚需進行加固和改造的實際情況，充分評估經(jīng)濟性和可實施性，作出決策。

（7）應實事求是地確定改造后的使用年限，使用過程中加強監(jiān)測。

2.3 改造建議

（1）對不同基礎類型造成的抗震不利采取技術處理措施。

（2）加強填充墻體與主體結構的拉結措施，且應注意避免形成短柱；存在錯層及高低跨結構，應采取有效措施，對于由于錯層引起的短柱和矮墻，則應特別予以加強。

3 改造設計

對既有廠房進行三維掃描，采用BIM 逆向建模。首先設計建筑的立面效果，其次進行內部深化的設計，最后在模型基礎上形成整個實訓樓的建筑設計方案。原改造設計方案充分考慮立面效果，將原廠房低跨屋面抬高和增加建筑造型，使原高低跨屋面形成整體的效果，努力打造舊房改造典范工程，如圖1 所示。

經(jīng)可行性研究以及專家的建議，為保障廠房在改造后的結構安全，在保證使用功能前提下，對建筑立面進行簡化。改造實訓樓經(jīng)結構初步計算決定采用以下建筑方案進行廠房改造，結構加固量最少，改造成本最低，原廠房利用率最高，原有建筑利用面積8820m2，原有建筑利用率達到61.23%。該工程將游泳館上部夾層取消，功能移至實訓樓，而實訓樓通過增加夾層面積，降低建造成本，同時對原廠房進行最大化利用。考慮屋面構架由于采用后錨固植筋技術進行錨固，植筋膠容易老化的情況，以及新柱植入舊柱的可行性等多種因素，將南、東立面8.6m 高柱構架和屋頂懸挑造型取消，東面R-AA 軸屋面不抬高，19～31 軸高跨和32～40 軸低跨原彩鋼板屋面系統(tǒng)除原鋼梁保留其余換新，東側輔房屋面抬高一層與西側屋面形成整體。基礎加固采用200×200靜壓錨桿預制鋼筋混凝土方樁和加大基礎底面積的方式，在加層處和擴建處筑新增柱基；錯層按實際建筑計算，形成的短柱全長包鋼加固，如圖2 所示。

圖1 廠房改造實訓樓設計模型

圖2 實訓樓立面簡化

4 改造施工

4.1 舊房拆除

因西側新建體育館占地影響，原廠房1～18 軸部分需拆除，而整個廠房拆除擬分兩部進行。

第一步拆除與本次改造無關的結構單元，廠房11 軸伸縮縫以西部分，為體育館建造騰出施工場地；考慮抗風性影響，臨時增加抗風柱，柱基尺寸 200×350×500，預埋 6 根 M24 錨栓，柱間距為 5.0m，抗風柱采用 Q235B，型號 HM488×300×11×18；系桿采用 Q235，￠89×3 圓管；墻面鍍鋅檁條采用 Q235，型號 C160×60×20×2.2；面層采用彩鋼板進行封閉。

第二步根據(jù)施工相關進度拆除廠房12～18 軸；同步拆除18軸以東鋼屋面部分，拆除鋼屋面時。圍護結構拆除時，注意廠房排架柱需要保留，圍護墻采用搭設外腳手架進行人工拆除。

4.2 加固措施

4.2.1 地基基礎

加強建筑物沉降觀測。觀測要求：加固施工之前開始觀測，每施工一層觀測一次，建成以后第一年每兩個月觀測一次，第二年起每三個月觀測一次，第三年起六個月觀測一次，直至沉降穩(wěn)定。

4.2.2 主體結構

碳化深度超出鋼筋保護層厚度的構件應鑿去鋼筋保護層，去除松散混凝土至堅實處，經(jīng)灑水清潔干凈，再以專用環(huán)氧樹脂修補砂漿修復鋼筋保護層。碳化深度未到達鋼筋保護層厚度的構件，用環(huán)氧樹脂涂層封閉構件表面，以隔絕空氣進入構件。對于缺陷體積較大時，采用高強度灌漿料支模澆筑進行修復。

4.2.3 圍護結構

原有外墻砌體、屋面防水拆除重做。

5 結語

既有廠房改造實訓樓，通過BIM 模型進行多方案比選、論證，最終確定建筑立面簡化的方案設計。由此可見，改造加固工程，以結構安全為前提，目的在于滿足使用功能。不提倡過多的考慮立面效果，而增加無關的改造，引起建筑自身的荷載加大，再通過加固修補措施來處理。

合理利用原廠房進行改造，降低工程的建造成本，同時面臨改造加固使用年限會打折扣的問題。加固材料植筋膠、樹脂膠經(jīng)過長期應力作用，其耐久性也面臨考驗。工程竣工交付后需要加強對結構構件的檢查、檢測工作，對校方今后使用帶來一定的負擔。