建筑物加層改造施工設計與難點對策應用研究——以蘇州三星液晶顯示器FAB廠房擴建項目為例

河元哲

上海三現凈化裝飾工程有限公司（200233）

0 引言

近年來，企業因實際生產需要，對建筑物開展了大量加層改造工程。房屋加層能夠在不增加房屋占地面積的基礎上增加房屋的使用面積，投資少，效率高，不影響建筑使用即可完成加層施工，優勢明顯。但是建筑物加層改造施工存在一定技術難度。任何一個加層改造施工都要對建筑物進行現場勘探，得到實際建筑場地細致、全面的檢查、計算和復核工作，評估建筑物整體安全性，設計科學合理的加層改造技術，檢驗加層方案和層數的可靠性。在多數技術問題中，一般有以下兩種方式:①對建筑物地基進行勘探，提出加層結構相對應的地基處理方案；②對建筑物結構進行核算、加固，對加層部分的結構加以處理。文章以蘇州三星液晶顯示器FAB廠房擴建項目為例，探討具體建筑物加層改造施工設計方案。

1 蘇州FIC上部收尾(二期)工程項目概述

蘇州FIC上部收尾（二期）工程項目位于蘇州工業園區方洲路338號，總用地面積為572 033 m2，其中FAB廠房（224 m×364 m×29.8(H））面積約為302 200 m2。本項目主要施工內容是(一期)廠房內部的4層加建（格構梁土建施工53 856 m2），工程一期竣工后一年半后在3層加建格構梁層結構和4樓潔凈室等其他收尾（裝修及機電工程）作業（140 267 m2）。結構形式為RC框架結構。

該工程為蘇州三星液晶顯示科技有限公司FAB廠房擴建項目（加建1層）中土建工程。預計加層施工計劃時間為2014/11/08-2015/09/05，歷時10個月，其中土建工程的工期為2014/12/15-2015/04/20，對該施工廠房進行細致勘探，根據實地情況設計了新的加層施工方案，縮短了施工時間，提高了施工效率，實際完成時間為2015/03/08，比計劃完成時間提前了43 d。

2 建筑物加層改造工程施工技術條件

2.1 建筑物加層改造地基基礎條件判定

根據本工程情況對地基承載力進行核算，可以采用的方法有公式計算法、規范比較法、區域經驗法以及建筑物指標規范查表法等。本項目在一期建設時期已完成加層部分的結構設計及上部荷載設計。加層施工對于地基沒有特別的影響，增加了對于地基沉降的觀測活動，驗證不需要對地基采取更多加固施工。本次加層施工未對地基采取措施[1]。

2.2 上部結構條件

原建筑在改建時不需要進行大開間要求，增加層數在不超過3層的情況下，可以在原本墻體上砌筑材料，架設樓板和層板。如果原本的結構體系很難承受加層負荷，還需要將原本的橫墻承重改造為縱墻承重，橫墻和縱墻都能夠均勻承受新加層負荷，最大限度發揮結構承載力[2]。加層工程設計使用要有限選擇輕質材料，如空心磚，砌塊，輕型防水材料，輕型保溫材料等，減輕新加層整體重量。這樣的方案效率高、工期短、經濟性好[3]。除此之外，根據建筑實際條件，還可以使用架空梁法、外加框架結構加層法、增加輕質墻、增加輕鋼結構、在大跨度框架結構上直接加層等方式來進行建筑物的加層施工。

根據本工程實際情況，地基穩固，不需要進行地基加固流程。建筑整體結構較為穩定，可以直接采用在原墻體上砌筑材料的方式進行加層。但是工程施工過程中也存在一些問題，需要根據工程實際情況進行施工工藝調整。

3 工程存在的問題及解決方案

3.1 本工程加層施工管理存在的問題

3.1.1 施工現場管理困難

本工程主要特點為廠房3層室內空間加建一層格構梁層（即4層）。廠房1、2層的生產線需在二期施工期間持續正常運營，因此施工過程中必須防止出現噪聲和震動、空氣污染、火災、漏水等影響生產及損壞生產設備等情況。為防止這些情況發生，土建工程開工前事先進行了震動影響測評，對可能接觸的原有設施進行保護措施，檢查樓面開裂部位并進行防水修復。施工過程中，減少了室內加工量，低速運行施工裝備，以達到最大限度的降噪效果；對施工區間和辦公區間實施氣密化，并在作業時間啟動換氣扇；運營消防監視團，現場配備滅火器，嚴格禁止工人攜帶易燃易爆物品進場，嚴禁吸煙，并持續給工人進行消防安全教育；在原有管線等設施附近作業時，安排專人進行監督及管理。

3.1.2 人力調集困難

除以上問題之外，本工程的重點和難點在于格構梁土建階段恰逢春節，再加上施工在室內空間進行，造成格構梁作業面臨光照不足、材料搬運困難、作業面潔凈度要求高、作業難度大、危險系數高、勞動力不足、人工費上漲等一系列難題。雖難題眾多，但業主的工期必須要保證。在這種情況下，格構梁作業一旦延期，將會導致潔凈室后期所有收尾作業無法及時啟動，嚴重影響整個工期計劃和生產線的正常投入[4]。

3.2 問題的解決方案

在這種前提下為有效進行格構梁土建工程，為保證施工安全和工期，提出了如下3個方面建議，最后這些方案都被采納并實施。

3.2.1 采用格構梁底部滿鋪模板方式

二期格構梁施工時建議格構梁底部采用滿鋪模板的方式，原因如下:相比根據格構梁的位置鋪設腳踏板、安裝防護欄、鋪設安全網的常規施工方式，滿鋪模板所需的安全防護材料最簡化，只需模板和木材；安全系數更高，排除高處墜落的危險；極大地擴張了作業空間，工人和材料動線更為清晰，便于存放施工材料，提高了工作效率；更有利于快速啟動后續作業。因采用了新的格構梁施工模式，原本施工過程中，加層結構的承重不足，很難做到多人施工，材料的運載量和重量都有嚴格的限制，降低了工作效率。采用新的結構，不僅整體結構在承重方面更強，人員及物料的動線方面也更加科學合理，整體效率得以提高。

原方案如圖1所示，改進方案如圖2所示。

圖1 格構梁底部不滿鋪模板方案（單位:mm）

圖2 格構梁底部滿鋪模板改進方案（單位:mm）

3.2.2 增加材料入口

在甲方提出使用4處材料搬入口后，考慮到作業面積大（廠房規模:224 m×364 m）、材料搬入難度大、耗費時間、吊裝設備過負荷作業等因素，經計算物量和吊裝所需時間，提議增加到8處材料搬入口（6處鋼平臺，8處施工電梯）。該8處材料搬入口，分布在單層的3個方向上。分別為鋼平臺與承重10 t的施工電梯材料運輸口2處，鋼平臺與承重5 t的施工電梯材料運輸口4處，承重10 t的施工電梯材料運輸口2處。該8處材料運輸口在建筑兩側分別有1個運輸口是只能運出，不能運入的；其他6處運輸口均可以運出運入材料。因此材料運輸的動線安排要根據材料運輸口的功能來設計。

3.2.3 引入鋼管架體

為更加明確材料需求量以及作業動線，也為確保以上方案的可行性，再次提議事先在一跨主梁（15 m×18 m）范圍內進行樣板施工（Mock-up施工）。通過Mock-up施工總結了一些經驗，且在后續施工時得到了改善。Mock-up時采用的是鋼管架體，但考慮到工期緊以及材料供應問題本工程時投入了鍍鋅盤扣式架體施工。通過Mock-up也證實了上部施工時對下層生產線的震動以及漏水的影響，降低了風險，保證了后期施工的順利進行。投入的架體采用鍍鋅盤扣式架體，因鍍鋅盤扣式架體的模數統一，采用盤扣式架體也解決了當時市場上普通鋼管架體供應難的問題。采用盤扣式架體既減少了材料的投入，有減少了室內運輸的量。

4 建筑物加層改造施工改進方案最終成效

在滿鋪模板方式下土建工期相比原計劃工期（常規方式下的工期）整整縮短了43 d，對后續工程潔凈裝修以及機電工程的盡早插入創造了有利的條件。而且施工過程中有效防止了安全施工的發生。雖然采用滿鋪模板方式和增加材料搬入口、實施樣板施工等產生了一定費用，但對整個項目成本綜合分析后發現整體成本反而下降了4%，證明這一方案的推行有助于提供本工程的施工效率并帶來更好的經濟性。

5 結論與建議

綜上所述，隨著建筑加層施工技術的不斷進步，通過對廠房進行加層改造施工可以提高建筑的利用率。加層改造工程需要對建筑物的目前使用價值、施工條件、加層使用價值進行核算核查，還要注意加層施工之后建筑物是否存在外立面造型不美觀的問題，符合建筑整體要求。加層施工要根據建筑物條件進行對應的施工設計，選擇合適的施工方案，采用靈活的結構思路，創造出符合實際條件的結構體系，運用科學合理的施工方案，將建筑加層工程完成得堅固耐用、安全穩定。