無論一線、二線城市，建筑加固改造項目逐年增多，土地資源的稀缺性，五、六十年代超過設計使用年限的老房屋，安全儲備不足的舊建筑，隨著抗震標準的提高，許多不能滿足新設防抗震要求的現(xiàn)有房屋，都需要進行加固改造；且一個城市的發(fā)展，都有百年甚至千年的歷史，各自獨特的城市格局和風貌，簡單的房屋拆除新建，將會破壞城市原有格局，切斷城市文化的傳承，變成千篇一律的現(xiàn)代模式。

 

加固改造不僅可以增加建筑的安全性，延長建筑物的使用年限，而且可以滿足城市文化的延續(xù)，對舊建筑改造加固的同時，給予舊建筑新的生命活力，也保留了城市的記憶。

 

加固改造項目成本控制可分為兩個階段，方案階段和施工方法優(yōu)選階段。加固改造方案階段主要考慮建筑、結構方案、后續(xù)使用年限、計算方法和參數(shù)等；施工方法主要為加大截面、粘剛、粘碳纖維等具體的加固施工措施。本文從方案階段入手，簡要分析加固改造成本的優(yōu)化和控制。

 

 

一、 改造方案對成本的影響

 

舊建筑改造上宜遵循“經(jīng)濟、實用、美觀”的原則，力求功能合理、空間順暢、實用高效，以常規(guī)的、合理的技術手段，取得最佳的經(jīng)濟效應，以降低加固改造成本。

 

舊建筑加固改造，在成本方面應在最大可能的不拆除和改變原有結構的基礎上進行修葺，并在舊建筑上增加一些新的結構以滿足新的使用要求，因此作為加固改造項目，主體建筑物最好基本保留，這也是成本控制的最主要部分。

 

國外典型案例如德國魯爾工業(yè)區(qū)的改造轉型，魯爾區(qū)改造最大的特點，就是大面積保留了原址的廠房和設置，并賦予它們新的功能。原來的油罐改造成潛水俱樂部的訓練基地；原來存放焦煤的巨大水泥構筑物被改造成了一個攀巖訓練場，水泥巖壁上增設了適合不同水平的攀巖者路徑，吸引了各種年齡的攀巖愛好者；這里還有許多舊廠房的利用頗有創(chuàng)意，有的被出租給了電影制片者當電影場景，有的能舉辦別開生面的婚禮晚會，有的演繹成了震撼人心的當代“雕塑公園”；高爐等工業(yè)設施可以讓游人安全地攀登、眺望，廢棄的高架鐵路可改造成為公園中的游步道，并被處理為大地藝術的作品。夜晚，燈光藝術點綴的巨大高爐成為一道奇特的風景，吸引著游人的目光，給人無盡想象。

 

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煤氣罐改建而成的博物館

 

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由洗煤車間改建而成的魯爾博物館

 

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煉鐵高爐化身為觀光塔

 

魯爾區(qū)創(chuàng)意性的改造方案，不僅使這份不可多得的人類歷史遺產(chǎn)華麗轉身并重放異彩，而且基本保留原有建筑物主體結構，經(jīng)濟效應非常明顯。

 

 

二、后續(xù)使用年限對成本的影響

 

建筑物后續(xù)設計使用年限同樣是影響加固改造成本的主要因素之一。

 

現(xiàn)舉一較為典型的實例予以說明，以北京某改造類公寓為例，擬改造的現(xiàn)有建筑用地性質(zhì)為工業(yè)用地，其原設計使用功能為辦公，建造年代為2001年，距今已使用17年，結構體系為鋼筋混凝土框架結構。該物業(yè)狀態(tài)為租賃，租賃年限30年。擬將該建筑改造為公寓用途，與之前辦公相比，結構增加的荷載主要有：建筑隔墻、地暖面層、裙房屋頂增設屋頂花園以及主樓屋頂新增消防水箱等設備。在結構加固初設階段，設計單位分別按照后續(xù)使用50年和30年的地震動參數(shù)進行了加固計算，在其它設計條件及計算參數(shù)均相同的情況下，地震作用對結構抗震豎向構件加固量的影響情況詳見表1。對比可見，后續(xù)使用30年的結構框架柱、梁的加固數(shù)量比后續(xù)使用50年的減少70%左右，總的加固費用減少56%左右。

 

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不同后續(xù)使用年限的結構加固量對比

 

注：后續(xù)使用50年對應的地震參數(shù)取自《建筑抗震設計規(guī)范》，后續(xù)使用30年對應的水平地震影響系數(shù)最大值按《建筑抗震鑒定標準》條文說明第1.0.1條進行0.75的折減。

 

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不同設計年限的加固成本對比

 

由上述例子可以看出，加固改造項目后續(xù)設計使用年限的選取對成本影響很大，因此需合理確定后續(xù)設計使用年限。

 

加固后混凝土結構的設計使用年限，應按《混凝土結構加固設計規(guī)范》GB 50367-2013第3.1.7條確定：

 

1) 結構加固后的使用年限，應由業(yè)主和設計單位共同商定。

 

2) 當結構的加固材料中含有合成樹脂或其他聚合物成分時，其結構加固后的使用年限宜按30年考慮；當業(yè)主要求結構加固后的使用年限為50年時，其所使用的膠合聚合物的粘結性能，應通過耐長期應力作用能力的檢驗。

 

3) 使用年限到期后，當重新進行的可靠性鑒定認為該結構工作正常，仍可繼續(xù)延長其使用年限。

 

4) 對使用膠粘方法或摻有聚合物材料加固的結構、構件，尚應定期檢查其工作狀態(tài)；檢查的時間間隔可由設計單位確定，但第一次檢查時間不應遲于10年。

 

5) 當為局部加固時，應考慮原建筑物剩余設計使用年限對結構加固后設計使用年限的影響。

 

加固后砌體結構的設計使用年限，按《砌體結構加固設計規(guī)范》GB 50702-2011 第3.1.8條規(guī)定：“一般情況下，宜按30年考慮”。

 

加固后鋼結構的繼續(xù)使用期無規(guī)范相關規(guī)定。

 

 

三、新增荷載對成本的影響

 

相比上面兩項整體的影響因素，下面幾項為細節(jié)上的一些優(yōu)化做法。

 

建筑物使用功能的改變，一般會導致荷載的變化，如隔墻的增加、地面建筑做法加厚、使用空間活荷載的增加等，加固改造設計時，應盡量使改造后的恒、活荷載不超過原設計荷載。具體可采用如下措施：

 

1) 隔墻材料盡量采用輕質(zhì)隔墻，自重不超過1KN/m²；采用砌塊隔墻時，建議選擇大孔輕集料混凝土砌塊或加氣混凝土砌塊，自重不宜超過7KN/m²；

 

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輕鋼龍骨隔墻

 

2) 依據(jù)新的建筑使用功能，復核原地面建筑做法厚度，優(yōu)化原設計恒荷載，如地面建筑做法需增加時，盡量采用輕質(zhì)材料如泡沫混凝土、蛭石砂漿等。

 

3) 原建筑為廠房或?qū)嶒炇視r，頂板吊掛有時取2.0~2.5KN/m²，可依據(jù)后續(xù)使用功能優(yōu)化此部分荷載。

 

 

四、樓板采用塑性算法

 

目前鋼筋混凝土現(xiàn)澆板的內(nèi)力計算時，大部分采用彈性理論。工程實踐證明，現(xiàn)澆板的塑性理論和計算結果是安全可靠的，且比彈性理論節(jié)約25%左右樓板鋼筋。加固改造項目中，樓板塑性算法滿足新的使用功能時，沒有必要對樓板進行加固改造，以節(jié)約改造成本。

 

建議加固改造項目樓板計算按《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2010）第5.4節(jié)進行塑性內(nèi)力重分布復核分析。

 

 

五、簡化設備、水箱等重荷載傳力途徑

 

一般結構體系中，恒、活荷載的傳力途徑為：

 

樓板 → 梁 → 柱或墻 → 基礎

 

如新增設備或水箱直接位于樓板之上，需對樓板、梁、柱墻、基礎復核并加固，當屋頂新增設備位于柱頂或墻頂時，可以避免對梁、板的加固，因此建議屋頂新增設備盡量放置于墻、柱位置。如無法達到此要求時，建議設置架空鋼結構設備基礎，將屋頂設備重量直接傳遞于墻、柱，室內(nèi)水箱可通過水箱基礎和利用地面建筑面層做法厚度新增上反鋼筋混凝土梁或鋼梁，避免水箱荷載傳遞于樓板之上，減少對樓板的加固改造，優(yōu)化加固成本。

 

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樓板、梁、柱的加固改造

 

 

六、總結

 

加固改造項目和新建項目相比，有很大的局限性，加固改造成本的優(yōu)化需根據(jù)現(xiàn)場實際情況，從改造方案入手，充分考慮后續(xù)使用功能和年限要求，細致入微的簡化局部荷載和加固量，并考慮后期施工的可行性和周期，才能在“經(jīng)濟、實用、美觀”的前提下，創(chuàng)造出經(jīng)典的作品。