楊書靈,張新先
國家林業(yè)和草原局林產(chǎn)工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)院,北京 100010
近年來我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,并于2019年出臺了舊城改造政策,老舊小區(qū)改造的步伐越來越快。《中華人民共和國城鄉(xiāng)規(guī)劃法》指出舊城區(qū)的改建,應(yīng)保護(hù)歷史文化遺產(chǎn)和傳統(tǒng)風(fēng)貌,合理確定拆遷和建設(shè)規(guī)模,有計(jì)劃地對危房集中、基礎(chǔ)設(shè)施落后等地段進(jìn)行改建。
《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》指出加快推進(jìn)城市更新,改造提升老舊小區(qū)、老舊廠區(qū)、老舊街區(qū)和城中村等存量片區(qū)、老舊廠區(qū)、老舊街區(qū)和城中村等存量片區(qū)功能,推進(jìn)提升老舊樓宇改造,積極擴(kuò)建新建停車場、充電樁。堅(jiān)持以“房子是用來住的,不是用來炒的”為定位,加快建立多主體供給,多渠道保障,租購并舉,夯實(shí)城市政府主體責(zé)任,穩(wěn)定地價(jià)、房價(jià)和預(yù)期。在相關(guān)政策的引導(dǎo)下,新建住宅項(xiàng)目的用地、立項(xiàng)審批控制日趨嚴(yán)格,政府工作的重心逐漸由新建項(xiàng)目轉(zhuǎn)向既有建筑的改擴(kuò)建上,建筑行業(yè)市場近年來也正迎來較大的變革,改建改造項(xiàng)目已成為城市建設(shè)的重要角色。此類項(xiàng)目包括廠房的改造、公共建筑的改造、住宅(宿舍)的改造。按對主體結(jié)構(gòu)的影響,可分為一般修繕和因消防要求、功能改變引起的改造。前者一般對結(jié)構(gòu)無影響,后者需要根據(jù)抗震鑒定報(bào)告,復(fù)核計(jì)算改造前后結(jié)構(gòu)的剛度和重力荷載代表值的變化情況,對原建筑進(jìn)行局部或整體加固。
老舊小區(qū)(宿舍)類建筑多建于20世紀(jì)50年代到80年代期間,大部分為砌體結(jié)構(gòu),承重體系為縱墻承重、縱橫墻共同承重等。此類建筑至今距建設(shè)期已至少40年,有的甚至已接近或超過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限?!督ㄖ拐痂b定標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50023—2009)規(guī)定:接近或超過設(shè)計(jì)年限,或需要繼續(xù)使用的建筑需要進(jìn)行抗震鑒定。相關(guān)的規(guī)范距最初設(shè)計(jì)幾經(jīng)變遷,現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對建筑的結(jié)構(gòu)安全性要求顯著提高。因此,老舊小區(qū)(宿舍)改造的同時(shí),加固設(shè)計(jì)和施工也經(jīng)常同時(shí)進(jìn)行。對于住宅或宿舍類建筑的加固項(xiàng)目,由于人員安置困難,內(nèi)部暫時(shí)無法加固,這就要求設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)加固方案時(shí),充分考慮建筑的使用功能和現(xiàn)狀的局限性,選擇合理的加固方案。
文章以北京市某科研機(jī)構(gòu)的研究生公寓為研究對象,該建筑建造于20世紀(jì)50年代,建筑面積為1756m2。該建筑原設(shè)計(jì)為三層磚混結(jié)構(gòu),后業(yè)主自行增加至四層,加層年代不詳??傞L度為32m,總寬度為13.2m,檐口高度為13.2m,層高均為3.3m。1~2層外墻厚均為370mm,內(nèi)墻厚均為240mm。1~2層樓面頂板為100mm混凝土現(xiàn)澆板,3層頂板為預(yù)制混凝土板,屋面為雙坡木屋蓋。承重模式為縱墻承重。標(biāo)準(zhǔn)層承重墻體布置圖如圖1所示。
圖1 標(biāo)準(zhǔn)層承重墻體布置圖(單位:mm)
原結(jié)構(gòu)無構(gòu)造柱和圈梁,唐山大地震后,該房屋曾進(jìn)行過結(jié)構(gòu)抗震加固。在外墻四角增設(shè)了構(gòu)造柱,在1~3層各層外墻外側(cè)增設(shè)了圈梁,建筑現(xiàn)狀實(shí)景圖如圖2所示。
圖2 建筑現(xiàn)狀實(shí)景圖
建筑原始結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)資料缺失,由鑒定機(jī)構(gòu)對該建筑進(jìn)行測繪及檢測,各層材料檢測強(qiáng)度推定值如下:磚墻部分,1~2層為MU20,3~4層為MU10;砂漿部分,1層為M5.2,2層為M0.9,3層為M1.5,4層為M1.4。
對該建筑從房屋高度和層數(shù)、抗震墻間距、墻體材料的實(shí)際強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間整體性連接構(gòu)造的可靠性,以及墻體抗震承載力進(jìn)行綜合分析,按后續(xù)使用年限30年、8度抗震設(shè)防的鑒定要求對該建筑的綜合抗震能力進(jìn)行兩級鑒定,具體鑒定分析結(jié)果如下。
(1)房屋高度和層數(shù)房屋實(shí)際高度為13.2m,小于19m,層數(shù)為4層,小于6層,滿足鑒定要求。
(2)結(jié)構(gòu)體系抗震橫墻最大間距為14.4m,大于7m,不滿足鑒定要求。
(3)墻體材料實(shí)際砌筑用磚實(shí)測強(qiáng)度推定值為1~2層為MU20,3~4層為MU10,大于MU7.5,滿足鑒定要求;2層實(shí)測砂漿強(qiáng)度利推定值為M0.9,小于M1,不滿足鑒定要求。
(4)整體性連接構(gòu)造3~4層內(nèi)墻均無圈梁,不滿足鑒定要求。
(5)墻體局部尺寸,部分承重門間墻寬度小于1.0m,不滿足鑒定要求。
根據(jù)墻體面積和實(shí)際磚、砂漿強(qiáng)度等級并考慮構(gòu)造影響,二級鑒定采用樓層綜合抗震能力指數(shù)在縱橫兩個(gè)方向分層進(jìn)行。計(jì)算結(jié)果表明,橫向樓層綜合抗震能力指數(shù)均小于0.9,磚墻實(shí)際的抗剪能力不滿足《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50023—2009)的要求。
該建筑的綜合安全性鑒定等級評定為Deu級,嚴(yán)重影響整體抗震性能。
建筑平面圖如圖3所示。對該建筑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,可以看出圖1中原結(jié)構(gòu)磚墻分別形成了4個(gè)砌體筒體,這種布置形式有利于提高結(jié)構(gòu)的抗震能力,雖然橫墻較少,但整體性較好。
圖3 建筑平面圖(單位:mm)
考慮到該建筑的特殊情況,加固設(shè)計(jì)時(shí)僅對外墻外側(cè)、走廊內(nèi)側(cè)墻體、樓梯間墻體及3軸單側(cè)墻體進(jìn)行板墻加固,各標(biāo)準(zhǔn)層加固平面圖如圖4所示。實(shí)際施工時(shí),可根據(jù)學(xué)生宿舍的使用情況,確定合理的施工順序和施工方案。
圖4 各標(biāo)準(zhǔn)層加固平面圖(單位:mm)
加固后的樓層綜合抗震能力指數(shù)計(jì)算公式如下:
式中:βs為加固后樓層或墻段的綜合抗震能力指數(shù);η為加固增強(qiáng)系數(shù);β0為樓層或墻段原有的抗震能力指數(shù);ψ1、ψ2分別為體系影響系數(shù)和局部影響系數(shù)。
經(jīng)計(jì)算,加固后的樓層綜合抗震能力指數(shù)最小值為1.05,大于1.0,加固后的抗震承載力滿足規(guī)范要求。由于梁、板的安全性等級為A級,且該建筑的使用功能未改變,此次加固暫未考慮房間內(nèi)梁、板的加固。另外,施工時(shí)需在補(bǔ)齊4層外圈梁,在3~4層建筑內(nèi)部增設(shè)水平支撐,以增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的剛度。
由于宿舍類、住宅類項(xiàng)目存在人員和物品安置困難,內(nèi)部加固難以實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn),在加固施工的同時(shí),原建筑功能仍在使用,這就需要設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)盡量選取外圍加固和不影響持續(xù)使用的方案。荷載控制盡量準(zhǔn)確,必要時(shí)采用新技術(shù)、新材料。該項(xiàng)目充分考慮了建筑的使用功能和業(yè)主的需求,從抗震概念入手,合理地控制了荷載和加固范圍,采取了切實(shí)有效、經(jīng)濟(jì)合理的抗震加固措施,最終提高了結(jié)構(gòu)的綜合抗震能力。