欣都大廈改造設(shè)計實踐

張熙江 （安徽省建筑設(shè)計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)計院1993年設(shè)計，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)計研究院改造設(shè)計，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字樓，于2001年建至33層停工。2005年新的開發(fā)商進(jìn)入，因房地產(chǎn)市場需求的改變，建設(shè)單位要求對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)度等級為C50～C30，普通梁板混凝土強(qiáng)度等級為C30，預(yù)應(yīng)力大板的混凝土強(qiáng)度等級為C40。

根據(jù)建設(shè)單位提供的安徽省建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢測站關(guān)于《合肥市欣都大廈工程質(zhì)量檢測報告》（2005J184），對原結(jié)構(gòu)評價如下。

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鋼筋銹蝕檢測與評估。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)，碳化深度不會超過混凝土保護(hù)層厚度。

③鋼筋安裝位置檢測。抽檢梁、柱、剪力墻、板的鋼筋間距基本滿足設(shè)計及規(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)度等級均基本滿足設(shè)計強(qiáng)度等級要求。

⑤鋼筋的力學(xué)性能及預(yù)埋件質(zhì)量。抽檢的鋼筋試件，檢測的各項指標(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)計相同、間距基本滿足設(shè)計值。外露錨具和鋼絞線有一定程度的銹蝕，但尚沒有對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生大的影響，經(jīng)過一定處理可以滿足設(shè)計要求。預(yù)應(yīng)力張拉端存在較為普遍的歪斜、夾片錯位現(xiàn)象，甚至有預(yù)應(yīng)力筋未張拉現(xiàn)象。對預(yù)應(yīng)力筋實際應(yīng)力的檢測，在隨機(jī)檢測的18根預(yù)應(yīng)力筋中，低于設(shè)計應(yīng)力值的共有11束，其中最低的應(yīng)力值僅為設(shè)計應(yīng)力的60%。

本工程多次停工、修改設(shè)計、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，剪力墻抗震等級為二級、框架抗震等級為二級。經(jīng)計算，本工程結(jié)構(gòu)設(shè)計基本參數(shù)如下。

①計算周期成果（選取前三個振型）

振型號 周期 振動方向角 平動系數(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)計關(guān)鍵。

本樓原設(shè)計基礎(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。荷載增加對單樁承臺配筋無影響；經(jīng)計算，筏板沖切、剪切、配筋滿足計算和規(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)計采用89版《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GBJ-7-89），89版地基規(guī)范計算樁采用的是設(shè)計值，本次設(shè)計大量采用輕質(zhì)墻體，經(jīng)驗算，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)計時除內(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、開洞，樓板補(bǔ)洞、開洞。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)計高一級的鋼筋混凝土澆筑。剪力墻開洞采用粘貼鋼板法加固。樓板開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)點設(shè)計也較困難。本設(shè)計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)計簡單、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，加大了螺桿的長度，更加安全可靠。為確保錨筋能滿足使用，設(shè)計文件要求作異位試驗確定錨栓的極限承載力和原位檢測后植螺栓的施工質(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。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斷。設(shè)計要求框架梁負(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)計的關(guān)鍵，設(shè)計中在新老混凝土連接面設(shè)剪力槽，加大腰筋配筋量。梁柱連接面剪力計算參考中國有色工程設(shè)計研究總院主編的《混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)造手冊》第329頁7.5.11，7.5.12公式計算。

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)量檢測報告》（2005J184），對原結(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)氧樹脂封閉。對于影響結(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、夾片錯位、銹蝕的錨具均重新更換。預(yù)應(yīng)力板新開洞應(yīng)保留原結(jié)構(gòu)鋼筋，嚴(yán)禁截斷預(yù)應(yīng)力筋。

本工程改造設(shè)計采用植筋、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)計的可靠性、安全性。