公共建筑更新改造技術(shù)研究

孫 偉

（中鐵二十四局集團(tuán)安徽工程有限公司，安徽 合肥 230011）

0 引言

2021 年3 月國家“十四五”發(fā)展規(guī)劃和2035 年遠(yuǎn)景目標(biāo)提出要加快轉(zhuǎn)變城市發(fā)展方式，通過城市更新行動(dòng)，推動(dòng)空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化和品質(zhì)提升。這表明我國城市進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展階段，即由擴(kuò)張式發(fā)展向內(nèi)涵式發(fā)展轉(zhuǎn)變，由物質(zhì)為核心向以人為核心轉(zhuǎn)變，由增量向存量轉(zhuǎn)型。這對于既有建筑的更新改造提供難得的發(fā)展機(jī)遇。

劉建軍等[1]認(rèn)為建筑功能的變化必然引起對原有建筑進(jìn)行大規(guī)模的改造，由此也形成了以“結(jié)構(gòu)安全為主的加固＋局部建筑功能的改造”模式向以“大拆大改為主＋被動(dòng)性結(jié)構(gòu)加固”模式的轉(zhuǎn)變，結(jié)構(gòu)加固的難度與復(fù)雜性大大增加，這無疑對結(jié)構(gòu)工程師提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。程紹革[2]針對城市大型公共建筑加固改造中亟待解決的問題，提出了相應(yīng)的解決方案。佟旋[3]結(jié)合工程實(shí)例，介紹了老舊建筑和傳統(tǒng)風(fēng)貌建筑結(jié)構(gòu)改造設(shè)計(jì)和施工中的一些關(guān)鍵技術(shù)措施、方法。代曉麗[4]認(rèn)為設(shè)計(jì)師可利用BIM 技術(shù)、智能家居產(chǎn)品等現(xiàn)代化建筑設(shè)計(jì)與施工手段對老舊建筑進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，使其更加滿足人們的生活需求。

本文結(jié)合實(shí)例項(xiàng)目改造經(jīng)驗(yàn)，對公共建筑改造的特征進(jìn)行總結(jié)，對改造過程中遇到的難點(diǎn)和對應(yīng)解決措施進(jìn)行歸納，對施工中應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)關(guān)注的施工技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)介紹。

1 背景與原則

原建筑于2009 年正式投入使用，其中先后經(jīng)歷了三次不同用途的更新改造，目前已不具備使用功能。為提升固定資產(chǎn)的使用效率，盤活固定資產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，經(jīng)上級公司批準(zhǔn)，決定啟動(dòng)公司附樓更新改造工程，將公司附樓打造成集培訓(xùn)、住宿、餐飲、休閑為一體的職工培訓(xùn)中心。

本工程采用設(shè)計(jì)施工總承包模式，重點(diǎn)對附樓1～7 層進(jìn)行室內(nèi)更新改造。設(shè)計(jì)方案結(jié)合了原建筑的特點(diǎn)，在盡量不調(diào)整原結(jié)構(gòu)的原則下進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工。第一層大廳設(shè)計(jì)效果見圖1。

圖1 第一層大廳設(shè)計(jì)效果圖

在充分考慮環(huán)保、節(jié)能理念的基礎(chǔ)上，整體設(shè)計(jì)遵循建筑原有的可利用格局，盡可能利用舊物，力求達(dá)到既有資源和設(shè)計(jì)效果的有機(jī)結(jié)合。設(shè)計(jì)圖紙以現(xiàn)代、清爽、穩(wěn)重為基調(diào)，以淺灰色為色彩主軸，結(jié)合建筑的整體色彩體系，以達(dá)到設(shè)計(jì)內(nèi)外的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

2 公共建筑更新改造工程施工的主要特征

2.1 原建筑的復(fù)雜性

由于該工程已投入使用近15 年之久，使用過程中經(jīng)多次改造，與最初交付使用時(shí)差異較大，內(nèi)部結(jié)構(gòu)形式和使用裝飾裝修材料較為復(fù)雜，在施工過程中需要結(jié)合實(shí)體驗(yàn)證，設(shè)計(jì)單位根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行設(shè)計(jì)深化和調(diào)整。

2.2 新的功能要求與原建筑結(jié)構(gòu)的矛盾性

公共建筑更新改造最基本的目標(biāo)是滿足使用功能要求。本工程在進(jìn)行到報(bào)告廳部分施工時(shí)，發(fā)現(xiàn)由于原結(jié)構(gòu)多采用小跨度梁，導(dǎo)致現(xiàn)場存在較多承重柱，區(qū)域分隔變得較為零碎。按照原設(shè)計(jì)圖紙，難以滿足使用功能要求。經(jīng)過多次變更調(diào)整，報(bào)告廳最終調(diào)整到在第二層最東側(cè)，以最大可能地減少原結(jié)構(gòu)形式對設(shè)計(jì)意圖實(shí)現(xiàn)的不利影響。

2.3 部分原有結(jié)構(gòu)和基層的可利用性

基于前期確定的更新改造的原則，盡量不改變主體結(jié)構(gòu)，對建筑物原有部分充分利用，其中第四、六、七層僅對天面和墻面進(jìn)行乳膠漆翻新和線路改造，而木地板及地磚、部分房間乳膠漆成色較好的天面和墻面等均進(jìn)行保留利用。

2.4 現(xiàn)場調(diào)查的不確定性

由于原建筑使用功能發(fā)生了多次轉(zhuǎn)變，設(shè)計(jì)圖紙和過程控制資料的缺失，導(dǎo)致設(shè)計(jì)文件的形成依據(jù)具有極大的不確定性。同時(shí)又由于原建筑結(jié)構(gòu)形式的限制，導(dǎo)致現(xiàn)有場地難以與設(shè)計(jì)文件所依據(jù)的原始條件一致，間接地導(dǎo)致設(shè)計(jì)意圖無法完全實(shí)現(xiàn)。通過在施工過程中拆除工作的不斷深入，對原建筑結(jié)構(gòu)和材料了解的不斷加深，設(shè)計(jì)單位結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況對設(shè)計(jì)文件進(jìn)行深度優(yōu)化，施工單位對施工方案進(jìn)行同步調(diào)整。

3 公共建筑更新改造工程施工中存在的問題及應(yīng)對措施

3.1 新舊結(jié)構(gòu)間如何固定問題

由于原建筑的運(yùn)行年限較長，部分墻體面層和結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生松散脫落和破壞，在更新改造工作開展前需要先對原建筑物部分進(jìn)行有效加固或部分拆除，確保在后期施工過程中能夠與新施工的構(gòu)筑物形成良好的整體性。

3.1.1 填充墻與原結(jié)構(gòu)連接

填充墻與原結(jié)構(gòu)之間的連接方式主要分為剛性連接和柔性連接。

（1）剛性連接在施工中主要采用斜砌頂緊、豎向設(shè)置拉結(jié)筋的方法使填充墻與框架結(jié)構(gòu)形成良好的整體性。植筋后應(yīng)當(dāng)通過抗拉拔試驗(yàn)來判定植筋效果是否符合要求，當(dāng)填充墻墻長大于5m 時(shí)，墻頂與梁宜有拉結(jié)，施工現(xiàn)場較為常見的一種拉結(jié)做法是在填充墻頂部采用鋼卡件進(jìn)行連接固定。

（2）柔性連接是指將填充墻與框架結(jié)構(gòu)留有一定間隙以減輕填充墻對主體結(jié)構(gòu)的約束作用。施工中常采用的一種柔性連接方式是將填充墻與框架結(jié)構(gòu)采用鋼筋拉結(jié)、間隙采用聚苯乙烯泡沫塑料板或聚氨酯發(fā)泡材料填充。在一般施工過程中，與剛性連接相比較，其對工期、工程造價(jià)以及結(jié)構(gòu)的整體性等方面缺點(diǎn)較為明顯，在更新改造項(xiàng)目中應(yīng)用較少。

3.1.2 輕鋼龍骨隔墻與原結(jié)構(gòu)連接

輕鋼龍骨隔墻與原框架結(jié)構(gòu)通過U 型固定夾固定連接，為避免原混凝土結(jié)構(gòu)與金屬構(gòu)件直接接觸，現(xiàn)場通常采用在U 型固定夾與混凝土結(jié)構(gòu)間墊玻璃棉墊或密封膠條后用射釘或膨脹螺栓固定的做法。對于潮濕和土質(zhì)松軟的地面，應(yīng)設(shè)置素混凝土墻墊。

3.1.3 后加鋼結(jié)構(gòu)梁與鋼筋混凝土柱的連接

后加鋼結(jié)構(gòu)梁與鋼筋混凝土柱的連接方式主要取決于T 型連接板與柱的連接錨栓的固定形式，按照工作原理和構(gòu)造的不同可分為機(jī)械錨栓和化學(xué)錨栓，主受力構(gòu)件中常采用的擴(kuò)底型機(jī)械膨脹錨栓就屬于機(jī)械錨栓中的一種。錨栓安裝完畢后，再用螺母把T 型連接板安裝在螺桿上，T 型連接板應(yīng)提前焊接成型，避免現(xiàn)場焊接的高溫對錨栓應(yīng)力的影響，后將鋼梁的腹板與T 型板用高強(qiáng)螺栓連接，這樣形成的鉸接點(diǎn)不會限制鋼梁的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而降低鋼梁承受荷載后的彎曲變形對鋼筋混凝土柱的不利影響。后加鋼梁與鋼筋混凝土柱連接示意見圖2。

圖2 后加鋼梁與鋼筋混凝土柱連接示意圖

3.2 新舊標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生變化、過程資料缺失

由于建筑施工時(shí)設(shè)計(jì)文件多采用紙質(zhì)圖紙，不易保存，且施工過程資料也一并缺失，這將是改造過程中的一個(gè)較為棘手的問題。設(shè)計(jì)單位在進(jìn)行圖紙?jiān)O(shè)計(jì)時(shí)結(jié)合現(xiàn)行規(guī)范從對結(jié)構(gòu)進(jìn)行加強(qiáng)和減少結(jié)構(gòu)上部荷載兩個(gè)方面考慮，確定設(shè)計(jì)方案遵循“結(jié)構(gòu)加固與輕量化設(shè)計(jì)并重”的原則。

3.2.1 輕量化設(shè)計(jì)

在進(jìn)行報(bào)告廳圖紙?jiān)O(shè)計(jì)時(shí)，考慮到后期使用人數(shù)達(dá)140 余人，為減少樓面荷載，樓面選用 PVC 塑膠地板。除少部分涉水區(qū)域外，室內(nèi)分隔墻體全部使用輕鋼龍骨隔墻。圖3 為現(xiàn)場采用的輕鋼龍骨隔墻施工圖。

圖3 輕鋼龍骨隔墻現(xiàn)場施工圖

3.2.2 主體結(jié)構(gòu)加固

現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)個(gè)別主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件的尺寸和配筋已經(jīng)無法滿足現(xiàn)階段標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求，建設(shè)單位組織檢測單位對原有結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)體檢測，設(shè)計(jì)單位依據(jù)檢測成果，在餐廳及后廚區(qū)域增加多處鋼結(jié)構(gòu)柱和鋼結(jié)構(gòu)梁以抵抗上部荷載，在進(jìn)行建筑的加固工程時(shí)，設(shè)計(jì)人員不僅要從建筑總體 進(jìn)行考慮，更要注重重點(diǎn)部位的加固，唯有如此，才能夠大 幅地提升建筑的抗震能力，實(shí)現(xiàn)建筑質(zhì)量的飛躍[5]。

3.3 原有墻面和地板滲水治理

由于原建筑物廢棄時(shí)間較長，滲水部位具有一定的隱蔽性，現(xiàn)場技術(shù)人員通過蓄水和淋水試驗(yàn)對原建筑4～7 層房間進(jìn)行墻面和天花滲漏排查，現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)較多處衛(wèi)生間墻面滲水，對滲漏水原因進(jìn)行分析，判斷為衛(wèi)生間地面和墻面防水層失效導(dǎo)致，為減少工程量，加快工期，控制成本，選擇采用在衛(wèi)生間底部墻面磚和墻面間隙壓注高性能防水膠的施工方法。

滲漏水治理是一項(xiàng)較為長期和復(fù)雜的工程，特別對于舊樓更新改造項(xiàng)目，是更新改造工程施工中的重難點(diǎn)內(nèi)容。

4 主要施工工藝和質(zhì)量控制要點(diǎn)

4.1 墻面巖板鋪裝

墻面巖板大面積鋪貼為近些年興起的一種施工方法，和傳統(tǒng)飾面磚相比其對基層要求較為苛刻，由于一層大廳兩側(cè)墻面較高，且選用的巖板尺寸較大，現(xiàn)場施工采用五金剛掛件和AB 膠干掛的方式進(jìn)行鋪裝。

4.1.1 施工工藝流程

基層處理→巖板排版→放線彈線→埋板安裝→鋼骨架制作安裝→鋼骨架上插入固定螺栓、鑲不銹鋼固定掛件→巖板開槽→用AB 結(jié)構(gòu)膠嵌下層石材的上槽→插連接掛件→嵌入上層石材下槽→臨時(shí)固定上層石材，鑲不銹鋼掛件→用AB 結(jié)構(gòu)膠固定→修理保護(hù)→驗(yàn)收。

4.1.2 施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

（1）鋼骨架所用龍骨規(guī)格、型號必須經(jīng)過力學(xué)計(jì)算確定。

（2）當(dāng)墻體內(nèi)沒有混凝土圈梁且結(jié)構(gòu)梁之間的間距大于4m 時(shí)，可以采用穿墻螺栓固定埋板的方法在中間部位增加墻體的連接點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。

（3）石材掛件一般位于兩塊石材板之間，掛件的上下短槽剛好同時(shí)固定兩個(gè)板塊，對于在石材底部、頂部以及其他特殊造型部位，可采用挑件固定石材。

（4）在安裝大型巖板等石材時(shí)應(yīng)當(dāng)制定專項(xiàng)施工方案，并依照規(guī)定履行審批程序。

4.2 防水施工

對于衛(wèi)生間、廚房、陽臺等構(gòu)筑物而言，防水工程施工應(yīng)作為更新改造工程的重點(diǎn)施工內(nèi)容。由于建筑物運(yùn)行時(shí)間較長，內(nèi)部防水層大多已經(jīng)受損，培訓(xùn)中心第一至三層的衛(wèi)生間和廚房均采用涂膜防水施工方法。

4.2.1 施工工藝流程

基層清理→細(xì)部附加層施工→防水高度確定 涂膜防水層施工→做防水試驗(yàn)

4.2.2 施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

現(xiàn)場采用的涂膜防水施工應(yīng)當(dāng)滿足以下要點(diǎn)：

（1）基層表面應(yīng)平整清潔，不得有松動(dòng)、空鼓、泛砂、開裂等缺陷，涂膜防水施工前還應(yīng)對基層的含水率進(jìn)行檢測，符合設(shè)計(jì)要求后再進(jìn)行涂膜防水施工。

（2）應(yīng)在地漏、潔具根部、墻角等特殊部位進(jìn)行防水附加層施工，以確保其防水性能。

（3）防水層應(yīng)從地面開始施工，后延伸到墻面，且高出地面250mm；淋浴間墻面的防水層不得低于2 000m，且不低于淋浴噴淋口高度[6]。

（4）防水工程完成后必須做第一次蓄水試驗(yàn)，待地面面層完成后進(jìn)行第二次蓄水試驗(yàn)，兩次蓄水時(shí)間均不得低于24h。

4.3 輕鋼龍骨隔墻施工

4.3.1 施工工藝流程

定位放線→安裝天地龍骨→安裝豎龍骨→安裝通貫龍骨→設(shè)備設(shè)施管線安裝→安裝橫撐龍骨→門窗等洞口制作→安裝罩面板（一側(cè)）→安裝填充材料（巖棉）→安裝罩面板（另一側(cè)）→驗(yàn)收。

4.3.2 施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

（1）應(yīng)按彈線位置固定沿地、沿頂龍骨及邊框龍骨，龍骨的邊線應(yīng)當(dāng)與彈線重合。龍骨的端部應(yīng)安裝牢固，龍骨與基體的固定點(diǎn)間距應(yīng)不大于1m。

（2）在地龍骨下方應(yīng)當(dāng)鋪設(shè)寬度宜為10mm 的橡膠墊。

（3）在安裝另一側(cè)罩面板前應(yīng)對隔墻內(nèi)設(shè)備管線進(jìn)行驗(yàn)收，符合驗(yàn)收條件后再進(jìn)行封閉。

（4）安裝通貫龍骨時(shí)，低于3m 的隔墻安裝一道，3～5m隔墻應(yīng)當(dāng)安裝兩道。

4.4 輕鋼龍骨石膏板吊頂施工

4.4.1 施工工藝流程

對基層進(jìn)行處理→確定標(biāo)高、龍骨排板放線→吊桿、吊件安裝→主龍骨安裝→沿邊龍骨安裝→次龍骨安裝→橫撐龍骨安裝→龍骨進(jìn)行調(diào)平→對隱蔽工程進(jìn)行驗(yàn)收→紙面石膏板安裝→螺釘防銹處理→填補(bǔ)板縫→貼防裂網(wǎng)→刮第一遍膩?zhàn)?、進(jìn)行打磨→刮第二遍膩?zhàn)?、進(jìn)行打磨→刷乳膠漆底漆→進(jìn)行打磨 →刷第一道面漆→刷第二道面漆→現(xiàn)場清理→驗(yàn)收。

4.4.2 施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

（1）在進(jìn)行基層處理時(shí)應(yīng)當(dāng)排查、清除原吊頂內(nèi)多余管線和設(shè)備，封堵原吊頂內(nèi)多余孔洞，剔除基層松散部位，采用水泥砂漿修補(bǔ)找平，原建筑多余吊桿剪除后，利用水泥砂漿進(jìn)行永久封閉處理。

（2）吊桿與建筑結(jié)構(gòu)連接必須牢固，對于在燈具、風(fēng)口等處須用次龍骨進(jìn)行加固，龍骨吊桿不得與水管、大型燈具、通風(fēng)等設(shè)備吊桿混用。

（3）在安裝主副龍骨前應(yīng)注意燈孔、噴淋、風(fēng)口、檢修口等位置，避免在安裝設(shè)備時(shí)相互沖突，破壞龍骨。

（4）在彈線時(shí)，應(yīng)當(dāng)保證頂爆釘?shù)拈g距保持在800～1 000mm 之間，不應(yīng)與燈具、空調(diào)、消防噴淋等發(fā)生沖突，造成設(shè)備的損壞。

（5）封板前吊頂內(nèi)所有管線、消防設(shè)備等必須進(jìn)行測試和驗(yàn)收合格，避免在封板后出現(xiàn)線路不通、設(shè)備故障、消防管道漏水等問題造成返工。

（6）當(dāng)石膏板天花吊頂長度大于15m 時(shí)，應(yīng)當(dāng)預(yù)留伸縮縫，并且伸縮縫的兩邊應(yīng)設(shè)置在獨(dú)立的龍骨上。

（7）自攻螺絲帽頭宜深入吊頂石膏板表面0.5～1.0mm 深度，并且應(yīng)進(jìn)行防銹處理。

5 結(jié)論

公共建筑的更新改造應(yīng)當(dāng)以工程建設(shè)背景和原則為依據(jù)，充分了解公共建筑更新改造工程四個(gè)主要特征，通過設(shè)計(jì)和施工技術(shù)的持續(xù)反饋和緊密結(jié)合，重點(diǎn)解決新舊結(jié)構(gòu)間固定、新舊標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生變化等問題。工程總承包單位應(yīng)加強(qiáng)過程控制，重點(diǎn)關(guān)注巖板安裝、防水施工等工程的施工。充分發(fā)揮設(shè)計(jì)施工總承包優(yōu)勢，高標(biāo)準(zhǔn)完成工程目標(biāo)。