建筑结构加固改造成本控制研究

2020-11-27  来自: 惠州市余庆堂加固科技有限公司 浏览次数:119

旧建筑改造上宜遵循“经济实用美观”的原则,力求功能合理、空间顺畅、实用效率,以常规的、合理的技术手段,取得的经济效应,以降低加固改造成本。


旧建筑加固改造,在成本方面应在可能的不拆除和改变原有结构的基础上进行修葺,并在旧建筑上增加一些新的结构以满足新的使用要求,因此作为加固改造项目,主体建筑物很好基本保留,这也是成本控制的主要部分。


国外典型案例如德国鲁尔工业区的改造转型,鲁尔区改造特点,就是大面积保留了原址的厂房和设置,并赋予它们新的功能。原来的油罐改造成潜水俱乐部的训练基地;原来存放焦煤的巨大水泥构筑物被改造成了一个攀岩训练场,水泥岩壁上增设了适合不同水平的攀岩者路径,吸引了各种年龄的攀岩爱好者;这里还有许多旧厂房的利用颇有创意,有的被出租给了电影制片者当电影场景,有的能举办别开生面的婚礼晚会,有的演绎成了震撼人心的当代“雕塑公园”;高炉等工业设施可以让游人安全地攀登、眺望,废弃的高架铁路可改造成为公园中的游步道,并被处理为大地艺术的作品。夜晚,灯光艺术点缀的巨大高炉成为一道奇特的风景,吸引着游人的目光,给人无尽想象。

结构加固

 煤气罐改建而成的博物馆


结构加固

由洗煤车间改建而成的鲁尔博物馆

结构加固


炼铁高炉化身为观光塔


鲁尔区创意性的改造方案,不仅使这份人类历史遗产华丽转身并重放异彩,而且基本保留原有建筑物主体结构,经济效应非常明显。




二、后续使用年限对成本的影响


建筑物后续设计使用年限同样是影响加固改造成本的主要因素之一。


现举一较为典型的实例予以说明,以北京某改造类公寓为例,拟改造的现有建筑用地性质为工业用地,其原设计使用功能为办公,建造年代为2001年,距今已使用17年,结构体系为钢筋混凝土框架结构。该物业状态为租赁,租赁年限30年。拟将该建筑改造为公寓用途,与之前办公相比,结构增加的荷载主要有:建筑隔墙、地暖面层、裙房屋顶增设屋顶花园以及主楼屋顶新增消防水箱等设备。在结构加固初设阶段,设计单位分别按照后续使用50年和30年的地震动参数进行了加固计算,在其它设计条件及计算参数均相同的情况下,地震作用对结构抗震竖向构件加固量的影响情况详见表1。对比可见,后续使用30年的结构框架柱、梁的加固数量比后续使用50年的减少70%左右,总的加固费用减少56%左右。

结构加固


不同后续使用年限的结构加固量对比


注:后续使用50年对应的地震参数取自《建筑抗震设计规范》,后续使用30年对应的水平地震影响系数值按《建筑抗震鉴定标准》条文说明第1.0.1条进行0.75的折减。

结构加固

不同设计年限的加固成本对比


由上述例子可以看出,加固改造项目后续设计使用年限的选取对成本影响很大,因此需合理确定后续设计使用年限。


加固后混凝土结构的设计使用年限,应按《混凝土结构加固设计规范》GB 50367-2013第3.1.7条确定:


1) 结构加固后的使用年限,应由业主和设计单位共同商定。


2) 当结构的加固材料中含有合成树脂或其他聚合物成分时,其结构加固后的使用年限宜按30年考虑;当业主要求结构加固后的使用年限为50年时,其所使用的胶合聚合物的粘结性能,应通过耐长期应力作用能力的检验。


3)  使用年限到期后,当重新进行的可靠性鉴定认为该结构工作正常,仍可继续延长其使用年限。


4) 对使用胶粘方法或掺有聚合物材料加固的结构、构件,尚应定期检查其工作状态;检查的时间间隔可由设计单位确定,但次检查时间不应迟于10年。


5) 当为局部加固时,应考虑原建筑物剩余设计使用年限对结构加固后设计使用年限的影响。


加固后砌体结构的设计使用年限,按《砌体结构加固设计规范》GB 50702-2011 第3.1.8条规定:“一般情况下,宜按30年考虑”。


加固后钢结构的继续使用期无规范相关规定。

相比上面两项整体的影响因素,下面几项为细节上的一些优化做法。


建筑物使用功能的改变,一般会导致荷载的变化,如隔墙的增加、地面建筑做法加厚、使用空间活荷载的增加等,加固改造设计时,应尽量使改造后的恒、活荷载不超过原设计荷载。具体可采用如下措施:


1) 隔墙材料尽量采用轻质隔墙,自重不超过1KN/m²;采用砌块隔墙时,建议选择大孔轻集料混凝土砌块或加气混凝土砌块,自重不宜超过7KN/m²;


结构加固轻钢龙骨隔墙


2) 依据新的建筑使用功能,复核原地面建筑做法厚度,优化原设计恒荷载,如地面建筑做法需增加时,尽量采用轻质材料如泡沫混凝土、蛭石砂浆等。


3) 原建筑为厂房或实验室时,顶板吊挂有时取2.0~2.5KN/m²,可依据后续使用功能优化此部分荷载。




四、楼板采用塑性算法


目前钢筋混凝土现浇板的内力计算时,大部分采用弹性理论。工程实践证明,现浇板的塑性理论和计算结果是安全可靠的,且比弹性理论节约25%左右楼板钢筋。加固改造项目中,楼板塑性算法满足新的使用功能时,没有必要对楼板进行加固改造,以节约改造成本。


建议加固改造项目楼板计算按《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)第5.4节进行塑性内力重分布复核分析。



五、简化设备、水箱等重荷载传力途径


一般结构体系中,恒、活荷载的传力途径为:


楼板 → 梁 → 柱或墙 → 基础


如新增设备或水箱直接位于楼板之上,需对楼板、梁、柱墙、基础复核并加固,当屋顶新增设备位于柱顶或墙顶时,可以避免对梁、板的加固,因此建议屋顶新增设备尽量放置于墙、柱位置。如无法达到此要求时,建议设置架空钢结构设备基础,将屋顶设备重量直接传递于墙、柱,室内水箱可通过水箱基础和利用地面建筑面层做法厚度新增上反钢筋混凝土梁或钢梁,避免水箱荷载传递于楼板之上,减少对楼板的加固改造,优化加固成本。

结构加固楼板、梁、柱的加固改造



六、总结


加固改造项目和新建项目相比,有很大的局限性,加固改造成本的优化需根据现场实际情况,从改造方案入手,充分考虑后续使用功能和年限要求,细致入微的简化局部荷载和加固量,并考虑后期施工的可行性和周期,才能在“经济、实用、美观”的前提下,创造出经典的作品。



本文转载 :远洋设计汇



关键词: 结构加固   包钢加固   旧房改造   厂房加固