建筑物改造工程中结构设计及施工方案的确定

第３２卷第１６期　Ｖ０１．３２　Ｎｏ．１６　・４６・　２　０　０　６年８月　山　西　建　筑　ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ　Ａｕｇ．２００６　文章编号：１００９．６８２５（２００６）１６．００４６．０２　建筑物改造工程中结构设计及施工方案的确定　薛瑞清　摘要：从是否需要抗震加固、水暖电的改造、建筑使用功能三方面介绍了确定结构设计方案需要考虑的问题，阐明了施　工方案的确定方法，以期能为改造工程设计提供借鉴。　关键词：结构设计，施工方案，抗震加固，既有建筑　中图分类号：ＴＵ３１８　文献标识码：Ａ　随着人们物质、文化生活水平的提高，人们对既有建筑的使　工程改造的可行性以及对改造提出性要求的问题。　用功能及设备要求越来越高，而许多既有建筑物的使用时间不　１　结构设计方案的确定　长、拆除重建不经济、近年来需要改造的建筑物越来越多。　１）既有建筑结构是否要进行抗震加固及抗震加固方案。　既有建筑结构的存在，在很大程度上了建筑改造的内　熟悉既有建筑物竣工图纸、现场勘察、分析对既有建筑物的　容，否则费工、费时、费材料，失去了对既有建筑物改造的意义，回　鉴定报告，按照ＧＢ　５００２３—９５建筑抗震鉴定标准及ＪＧＪ　１１６—９８建　到拆建的老路上去了。结构改造设计方案的确定对业主的决策　筑抗震加固技术规程等现行规范、规程要求进行抗震计算分析，　是十分重要的，在结构改造设计的方案扩初阶段，应该整体分析　并满足其要求的构造措施。特别对于有屋顶增层、层间增夹层以　既有建筑结构在抗震、强度、耐久性等方面的鉴定报告，通过对既　及进行结构构件托换的改造工程必须根据新增结构与既有建筑　有建筑物竣工图的阅读、现场勘察、分析工程改造的内容，来确定　结构的连接方式（刚接、铰接等）确定合适的计算模型进行抗震计　测应力与理论计算应力之比较见表４（弹性模量取３．５×１０４　ＭＰａ）。　２）从表２可以看出，试验梁在１００％荷载作用下的实测弹性挠　第三级加载即１００％加载时跨中截面上、下测点的实测弹性应变　度小于理论计算挠度，校验系数为０．６９，小于１。相当于在１００％　及残余应变见表５。　控制设计弯矩作用下，试验梁的实测弹性挠度为一１１．０７　ＩＴｎＴＩ，其　表４各级荷载下空心板梁混凝土应力实测值与理论值的比较　相对挠度为其跨度的１／１　７１６，远小于《桥规》规定的Ｌ／６００，说明　荷载等级　测试位置　实测应力以　理论应力良　校验系数　该板梁的实际刚度是足够的，且有一定的安全储备。　％　№　以／ａ，　３）由表３可以看出，在１００％荷载作用并卸载后，试验梁的　７０　上缘　３．８Ｏ　４．６８　０．８１　下缘　一３．３８　—４．６８　０　７２　最终相对残余挠度（卸载后１０　ｍｉｎ）为一１．２３％，小于交通部颁标　９０　上缘　４．７９　６．０２　０．８Ｏ　准《公路旧桥承载能力鉴定方法》（试行）规定的值（２０％），说明试　下缘　一４．５７　—６．０２　０．７６　验梁弹性工作正常。　１ｏ０　上缘　５．７４　６．６９　Ｏ－８６　下缘　一５．３６　—６．６９　０．８Ｏ　４）从表４可以看出，在各级荷载作用下，试验梁在跨中截面　表５　１００％加载时空心板梁实测应变及残余应变　上、下缘的实测混凝土压、拉应力校验系数均小于１．０，说明在各　测试位置　总应变　弹性挠度　残余挠度　相对残余　级荷载作用下，试验梁混凝土实测强度满足试验荷载要求。　ｇｔ　￡ｅ，｝￡　ｇｓ／ｍ　／ｅ￡×１００％　５）从表５可以看出，试验梁在１００％荷载作用并卸载后，跨　上缘　１８３　１６４　１９　１０　３８　中截面上、下缘的实测混凝土压、拉应变的相对残余应变分别为　下缘　一１６８　—１５３　—１５　８．９３　１０．３８％和８．９３％，小于交通部颁标准《公路旧桥承载能力鉴定　３．４．３裂缝　方法》（试行）规定值（２０％），进一步说明该板梁弹性工作效率正　试验前、整个加载、卸载试验过程中和试验结束后，均未发现　常。　受力裂缝，说明试验梁满足抗裂性要求。　５结语　４试验分析　通过上述静载试验工作及其分析，得到以下结论：　１）从图２的Ｍ一厂曲线可看到，加载过程中三级荷载对应的　根据交通部颁标准《公路旧桥承载能力鉴定方法》（试行）和　挠度基本呈一条直线，说明该箱梁在最大试验荷载范围内，基本　《公路桥涵设计规范》，经检测该空心板梁的刚度、强度和抗裂性　处在线弹性工作状态。　均满足设计和规范要求。　Ｓｔａｔｉｃ　ｆｏｒｃｅ　ｌｏａｄ　ｔｅｓｔ　ｏｎ　ｐｒｅｃａｓｔ　ｈｏｌｌｏｗ　ｓｌａｂ　ｂｅａｍ　ｏｆ　ｂｒｉｄｇｅ　ＺＨＯＵ　Ｊｉｎｇ－ｌｕｎ　ＳＵ　Ｌｉ－ｘｉｎ　．Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｗｉｔｈ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ｉｔ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｐｕｒｐｏｓｅｓ　ａｎｄ　ｃｏｎｔｅｎｔｓ　ｏｆ　ｌｏａｄ　ｔｅｓｔ，ｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｓ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｓｔａｔｉｃ　ｆｏｒｃｅ　ｌａｏｄ　ｔｅｓｔ，ａｎｄ　ａｎａｌｙｚｅｓ　ｉｔｓ　ｒｓｅｕｌｔ　ｔｏ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｉｒｇｉｄｉｔｙ，ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｎａｄ　ｎａｔｉ—ｃｒａｃｋ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆ　ｈｏｌｌｏｗ　ｓｌａｂ　ｂｅａｍ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｍｉｅｃｔ　ｌａｌ　ｃｏｍｆｏｒｔ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｎａｄ　ｃｏｄｅ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｈｏｌｌｏｗ　ｓｌａｂ　ｂｅａｍ，ｓｔａｔｉｃ　ｆｏｒｃｅ　ｌａｏｄ　ｔｅｓｔ，ｄｅ玎ｅｃｔｉｏｎ，ｌａｏｄｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ　收稿日期：２００６．０２．１８　作者简介：薛瑞清（１９７３一），女，工程师，厦门大学建筑设计研究院，福建厦门３６１００５　维普资讯 http://www.cqvip.com

荤　背　算分配。　薛瑞清：建筑物改造工程中结构设计及施工方案的确定　・４７・　体工程完工后一段时间将连接构件连接上的施工方案，以保证沉　增落地结构与既有建筑无论是连接还是分开，均应考虑基础　结构设计及施工方案。　２）根据给水排水、暖气通风、强电弱电等专业改造的内容来　降的均匀性。　确定结构加固改造方案。　既有建筑物的改造很大一部分投资是对设备的改造，设备的　持力层应力的相互影响，验算二者的沉降差异，以便采取相应的　改造包括原有设备系统更新换代及增加大量的新的设备系统。　原有设备系统的更新换代要尽量按原系统的布置方式进行，　２施工方案的确定　以便尽量避免改动既有建筑结构。新增加的设备系统必须与这　建筑物改造工程的施工内容包括既有建筑楼地面、屋面面层　方面有关的专业协调确定布置方案，以便满足既有建筑结构要　的拆除，墙体内外饰面的拆除，非结构构件、结构构件的拆除及加　求，否则管道布置会与墙、柱、梁、板发生较大矛盾，引起对既有建　固，增加结构及构件，水、暖气通风、强电弱电等设备的安装等。　筑结构损伤并增加加固工作量。既有建筑未设设备吊装孔或运　既有建筑物的存在，使得工程施工方案不同于一般新建筑工程，　输通道的，必须考虑设备就位的可能性，设置设备吊装孔，确定运　确定施工方案时应全面考虑对既有建筑物的影响。　输要求的结构加固方案。　一般情况下，先拆除既有建筑物的楼地面、屋面面层以及墙　３）根据建筑使用功能改变、建筑使用功能增加的内容来确定　体内外饰面来御荷，再对既有建筑结构进行加固，增加结构构件，　结构加固改造方案。　然后再拆除非结构构件及结构构件。由于非结构构件及结构构　建筑使用功能改变包括既有建筑楼地面使用功能的改变及　件的拆除通常是局部的，非结构构件及结构构件的外荷载，而结　既有建筑楼地面改作楼、电梯间；建筑使用功能的增加主要包括　构构件的内力是相互影响的，所以非结构构件及结构构件的拆除　屋顶增层、层间增夹层以及新增落地结构。　顺序不当会引起既有建筑结构构件内力的重分布，影响结构构件　楼地面使用功能的改变及屋顶增层，要考虑装饰荷载及活荷　的承载力，甚至使结构构件模型与实际不符，严重者导致结构构　载的改变，尽量考虑拆除原建筑饰面，新装饰面层采用轻质材料，　件承载力局部失效，各个击破，危及整个既有建筑结构的安全。　换用轻质墙体材料等来抵消功能改变而增加的设计荷载，否则要　因此设计文件中应注明非结构构件及结构构件的拆除时间及顺　确定结构构件的加固方案。　序，要求使用的工具及方法。　既有建筑楼地面改作楼、电梯间、层间增夹层以及屋顶增层　先选取受力较小及对既有建筑结构受力影响较小的构件进　必须考虑对既有建筑结构在抗震性能方面的影响。既有建筑楼　行试拆除，取得施工经验并达到设计预定的要求后，方可进行正　地面及转角处；层间增夹层及屋顶增层要考虑是否与既有建筑结　式拆除。施工期间对既有建筑结构及新增结构在竖向及水平方　构的比例连接以及连接方式，增层在既有建筑平面上的位置、与　向位移、内力进行检测，以验明结构计算模型的可靠性，并确保结　既有建筑平面面积的比例以及增层的层数对既有建筑的抗震性　能的影响，特别是屋顶增层后的鞭端效应。既有建筑楼地面改作　构安全及施工安全。　各专业设备的安装必须在既有建筑结构加固后或加固过程　楼、电梯间、层间增夹层及屋顶增层的传力构件利用既有建筑结　中进行，各工种相互配合，设备安装不应影响结构加固及结构构　构的构件传力时，要考虑既有建筑结构是否要加固及加固方案，　件的增加，各设备孔洞尽量利用原孔洞，不能利用时应在设计阶　要验算地基基础的承载力及沉降的均匀性，地基计算可考虑地基　段各专业相互配合，提前考虑，不得随意开洞。　土层压缩固结后承载力的提高。　新增落地结构要考虑对既有建筑在不均匀沉降方面的影响　以及对既有建筑在抗震性能方面的影响。若新增落地结构与既　有建筑结构的基础距离较近，一般采用人工挖孔灌注桩基础较　好，桩底端置于对既有建筑地基影响范围以下的持力层或置于坚　硬基岩上，桩护壁采用现浇钢筋混凝土护壁，必要时加强护壁刚　度及护壁施工工艺要求，以减小施工过程中对既有建筑地基基础　的影响；若增落地结构与既有建筑结构的基础距离较远，可采用　基础、条基等基础形式，但此时若基础持力层埋置较深　开挖　基坑放坡时要考虑对既有建筑结构柱的稳定性，基坑放坡土的侧　压力对柱的影响，柱周边土揭除时柱的长细比等因素。根据增落　３结语　改造工程与新建工程相比，结构设计难度大，工程施工复杂，　特别是设计上要考虑的问题较多。要考虑既有建筑结构现状，尽　量不损伤既有建筑结构；要考虑新增结构与既有建筑结构的连接　方案，考虑新增结构的传力路线以及整个结构的计算模型；要考　虑施工方案，方便施工，以及施工过程中保证既有建筑结构的安　全、施工安全，文中列出了一般改造工程需要考虑的问题，希望能　为改造工程（装饰改造工程）设计提供参考。　参考文献：　［１］ＧＢ　５００２３—９５，建筑抗震鉴定标准［Ｓ］，　地结构面积大小，选取与既有建筑结构分缝相连接的方案，要连　就要连牢，要分缝就要彻底分开。若增落地结构高宽比较大不能　满足抗震构造及计算要求时，就必须与既有建筑结构相连。此时　若增落地结构基础不是支承在基岩上，则此时可选取落地结构主　［２］ＪＧＪ　１２３—２０００，既有建筑地基基础加固技术规范［ｓ］．　［３］ＣＥＣＳ　２５：９０，混凝土结构加固技术规范［Ｓ］．　［４］ＧＢ　５００１１—２００１，混凝土结构设计规范［Ｓ］．　［５］ＧＢ　５００１０—２００２，建筑抗震设计规范［Ｓ］．　Ｓｅｔｔｉｎｇ　ｏｆ　ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｓｃｈｅｍｅ　ｉｎ　ｂｕｉｌｄｉｎｇ　ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ＸＵＥ　Ｒｕｉ－ｑｉｎｇ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｓｈｏｕｌｄ　ｂｅ　ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ　ｉｎ　ｓｅｔｔｉｎｇ　ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｄｅｓｉｇｎ　ｓｃｈｅｍｅ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｎｅｅｄｉｇ　ｏｆ　ａｓｅｉｎｓｍｉｃ　ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ，ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｗａｔｅｒ　ｐｉｐｅ，ｈｅａｔｉｇ　ａｎｄ　ｐｏｗｅｒ　ｓｕｐｐｌｎｙ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｂｕｉｌｄｉｎｇ，ａｎｄ　ｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｓ　ｓｅｔｔｉｇ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｃｏｎ—ｎ　ｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｓｃｈｅｍｅ，ｗｈｉｃｈ　ｔＯ　ｏｆｆｅｒ　ａ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｆｏｒ　ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｄｅｓｉｇｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｄｅｓｉｇｎ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｓｃｈｅｍｅ，ａｓｅｉｓｍｉｃ　ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｇ，ｅｓｔａｂｌｎｉｓｈｅｄ　ｂｕｉｌｄｉｇ　ｎ