建筑物改造結構設計應考慮的問題

郭　卿

摘要:我國既有建筑數(shù)量多、能耗高且圍護結構的保溫隔熱性差。如何根據(jù)既有建筑物的特點來研究節(jié)能改造的優(yōu)化方案對我國的節(jié)能工作、環(huán)境保護具有重大的意義。本文對此進行了探討。

關鍵詞:建筑物 設計 能耗

一、前言

既有建筑結構的存在,在很大程度上限制了建筑改造的內容,否則費工、費時、費材料,失去了對既有建筑物改造的意義,回到拆建的老路上去了。結構改造設計方案的確定對業(yè)主的決策是十分重要的,在結構改造設計的方案擴初階段,應該整體分析既有建筑結構在抗震、強度、耐久性等方面的鑒定報告,通過對既有建筑物竣工圖的閱讀、現(xiàn)場勘察、分析工程改造的內容,來確定工程改造的可行性以及對改造提出限制性要求等問題。

二、建筑物改造結構設計應考慮的問題

1. 有建筑結構是否要進行抗震加固及抗震加固方案。熟悉既有建筑物竣工圖紙、現(xiàn)場勘察、分析對既有建筑物的鑒定報告,按照《建筑抗震鑒定標準》及《建筑抗震加固技術規(guī)程》等現(xiàn)行規(guī)范、規(guī)程要求進行抗震計算分析,并滿足其要求的構造措施。特別對于有屋頂增層、層間增夾層以及進行結構構件托換的改造工程必須根據(jù)新增結構與既有建筑結構的連接方式(剛接、鉸接等)確定合適的計算模型進行抗震計算分析。

2. 根據(jù)給水排水、暖氣通風、強電弱電等專業(yè)改造的內容來確定結構加固改造方案。既有建筑物的改造很大一部分投資是對設備的改造,設備的改造包括原有設備系統(tǒng)更新?lián)Q代及增加大量的新的設備系統(tǒng)。

3. 根據(jù)建筑使用功能改變、建筑使用功能增加的內容來確定結構加固改造方案。建筑使用功能改變包括既有建筑樓地面使用功能的改變及既有建筑樓地面改作樓、電梯間;建筑使用功能的增加主要包括屋頂增層、層間增夾層以及新增落地結構。樓地面使用功能的改變及屋頂增層,要考慮裝飾荷載及活荷載的改變,盡量考慮拆除原建筑飾面,新裝飾面層采用輕質材料,換用輕質墻體材料等來抵消功能改變而增加的設計荷載,否則要確定結構構件的加固方案。既有建筑樓地面改作樓、電梯間、層間增夾層以及屋頂增層必須考慮對既有建筑結構在抗震性能方面的影響。既有建筑樓地面改作樓、電梯間、層間增夾層及屋頂增層的傳力構件利用既有建筑結構的構件傳力時,要考慮既有建筑結構是否要加固及加固方案,要驗算地基基礎的承載力及沉降的均勻性,地基計算可考慮地基上層壓縮固結后承載力的提高。新增落地結構要考慮對既有建筑在不勻均沉降方面的影響以及對既有建筑在抗震性能方面的影響。若新增落地結構與既有建筑結構的基礎距離較近,一般采用人工挖孔灌注樁基礎較好,樁底端置于對既有建筑地基影響范圍以下的持力層或置于堅硬基巖上,樁護壁采用現(xiàn)澆鋼筋硅護壁,必要時加強護壁剛度及護壁施工工藝要求,以減小施工過程中對既有建筑地基基礎的影響;若增落地結構與既有建筑結構的基礎距離較遠,可采用獨立基礎、條基等基礎形式,但此時若基礎持力層埋置較深,開挖基坑放坡時要考慮對既有建筑結構柱的穩(wěn)定性,基坑放坡土的側壓力對柱的影響,柱周邊土揭除時柱的長細比等因素。根據(jù)增落地結構面積大小,選取與既有建筑結構分縫或相連接的方案,要連就要連牢,要分縫就要徹底分開。增落地結構與既有建筑無論是連接還是分開,均應考慮基礎持力層應力的相互影響,驗算二者的沉降差異,以便采取相應的結構設計及施工方案。

4. 施工方案的確定。建筑物改造工程的施工內容包括既有建筑樓地面、屋面面層的拆除,墻體內外飾面的拆除,非結構構件、結構構件的拆除及加固,增加結構及構件,水、暖氣通風、強電弱電等設備的安裝等。既有建筑物的存在,使得工程施工方案不同于一般新建工程,確定施工方案時應全面考慮對既有建筑物的影響。一般情況下,先拆除既有建筑物的樓地面、屋面面層以及墻體內外飾面來卸荷,再對既有建筑結構進行加固,增加結構構件,然后再拆除非結構構件及結構構件。由于非結構構件及結構構件的拆除通常是局部的,非結構構件通常是結構的外荷載,而結構構件的內力是相互影響的,所以非結構構件及結構構件的拆除順序不當會引起既有建筑結構構件內力的重分布,影響結構構件的承載力,甚至使結構計算模型與實際不符,嚴重者導致結構構件承載力局部失效,各個擊破,危及整個既有建筑結構的安全。因此設計文件中應注明非結構構件及結構構件的拆除時間及順序,要求使用的工具及方法。先選取受力較小及對既有建筑結構受力影響較小的構件進行試拆除,取得施工經(jīng)驗并達到設計預定的要求后,方可進行正式拆除。應進行施一「期間對既有建筑結構及新增結構在豎向及水平方向位移、內力檢測,以驗明結構計算模型的可靠性,并確保結構安全及施工安全。各專業(yè)設備的安裝必須在對既有建筑結構加固后或加固過程中進行,各工利,相互配合,設備安裝不應影響結構加固及結構構件的增加,各設備孔洞盡量利用原孔洞,不能利用時應在設計階段各專業(yè)相互配合,提前考慮,不得隨意開洞。

5. 新技術、新材料的應用。隨著科學技術的進步,國內外技術的交流,以及改造工程市場的需求,用于改造工程的新技術、新材料不斷出現(xiàn)并應少月二J二工程實踐,如結構粘結材料、結構加固高強輕質材料、體外預應力的應用,抗震耗能機構,輕質圍護材料的應用,新的施工工藝的應用等。改造工程方案及擴初設計一階段就要注意收集這方面的資料及工程應用情況,選取合適的新技術新材料,以使得改造工程經(jīng)濟、省時的實施。

三、結語

改造工程與新建工程相比,結構設計難度大,工程施工復雜,特別是設計上要考慮的問題較多。要考慮既有建筑結構現(xiàn)狀,盡量不損傷既有建筑結構;要考慮新增結構與既有建筑結構的連接方案,考慮新增結構的傳力路線以及整個結構的計算模型;要考慮施工方案,方便施工,以及施工過程中保證既有建筑結構的安全、施工安全。

參考文獻:

[1]張敬書,現(xiàn)行抗震加固方法及發(fā)展趨勢,工程抗震與加固改造,2005.

[2]徐春霞,建筑節(jié)能和環(huán)保應用技術,北京:中國電力出版社,2006.