高層既有建筑功能轉換概述

張馨元

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201714089

摘要：在使用期內或者面臨使用期結束的建筑存在使用上的不適應性和功能上的可提升性，這類建筑安全性能偏低、耐久性差、能耗大、舒適性底，故需要對高層既有建筑改造使其使用功能更新并發(fā)揮新的作用，本文結合已有實際工程探索高層既有建筑功能轉換的改造加固方案。

關鍵詞：高層既有建筑；功能轉換；加固方法；工程案例

高層既有建筑的因為局部的使用功能的改變，需要對原有結構抽柱扒墻，通過對原有結構和改造方案的結構的內力計算并對比，得到結構局部傳力路徑的改變而引起的基礎荷載轉移及上部結構內力變化情況。滿足建筑物使用性和功能性，達到施工方法簡單目的，結合已有實際工程案例，總結多種加固方案。

1 高層既有建筑改造計算分析

采用結構計算軟件SATWE，分別對抽柱扒墻前后結構整體性能計算，以確定抽柱扒墻對結構的影響范圍和內力變化。通過計算分析，確定需要加固補強的范圍以及選擇合適的加固方式。分析結果：上部建筑結構傳力路徑改變，被抽柱扒墻部分所承受的荷載轉移到臨近的柱或墻上，臨近柱基礎荷載和框架柱內力增加，軸壓比增大；并且抽柱扒墻區(qū)梁的跨度增大，內力增大，梁跨高比增大，撓度增加；結構整體抗震性能發(fā)生變化。同時需要對以下因素進行驗算：驗算基礎是否需要加固，需要復查樁基承載力；驗算臨近框架柱是否需要加固，需要復查軸壓比；驗算臨近跨架梁是否需要加固，需要復查梁上彎矩；以及對結構周期、水平位移，對結構整體性能的影響。

結合實際的工程案例來分析抽柱加固和扒墻加固的設計方法以及加固方案的應用。

2 工程案例

2.1 抽柱加固

南京市浦口區(qū)某辦公樓[1]局部抽柱加固改造設計計算抽柱前、抽柱后未加固和抽柱后加固3種情況的結構受力，提出外加預應力撐桿、綜合加大截面、植筋技術和黏貼碳纖維布等多種加固設計方案。哈爾濱慧隆苑辦公樓[2]由于功能要求采用，對18層框架剪力墻結構的17、18層原結構進行抽柱設計，對所抽柱相關梁材料選擇、截面選擇、荷載取值與內力計算、預應力效應考慮、預應力筋與非預應力筋的選配以及抽柱后對其相鄰柱子的驗算與補強等問題進行了分析。針對煙臺市虹口大酒店裙樓[3]采用轉換梁、空腹桁架結構和桁架結構3種改造方案。并對3種方案進行了結構內力對比分析，結果表明桁架結構方案受力比較合理。最后采用在原框架梁上增設桁架結構對梁下中柱成功拆除，拆后單跨達到15.6m。寧波嘉和中心裙房抽柱改造加固設計[4]中對梁加固采取了上翻疊合梁方案、下置型鋼組合梁方案、外包凹形混凝土梁方案。江蘇省徐州市某大型公共場館[5]采用增設支點、增大梁截面和粘貼碳纖維布等方法成功拆除建筑物中軸線上3根柱。采用增大原梁截面和后張無黏結預應力筋的方法對某影院工程[6]拆除2根柱。珠海玻璃廠[7]采用在應抽柱兩側增設鋼托架一次成功拆除3根中柱，使得拆后單跨跨度達到26m。

2.2 扒墻加固

北京堅果國際公寓售樓處[8]運用托承重磚墻換組合截面梁柱改造技術，并驗證了該類結構改造新方案的優(yōu)越性和可行性。江陰市某三層磚混結構[9]在大空間改造中對部分磚砌體承重墻體進行拆除，采取鋼板加固承重梁和柱子，使局部磚墻承重結構體系轉換為梁、柱承重的框架結構體系。在某多層混凝土框架結構[10]的框架承重墻拆除改造中應用，采用體外有黏結預應力和U形增大截面相結合的方法進行了改造加固設計與施工。廣西南寧原民生路79號建筑物[11]改造采用了錨桿靜壓樁施工方法。鋼砌體組合墻梁結構[12]運用在砌體結構房屋改造托換，鋼砌體組合梁作為托換梁的新型托換技術，該技術為在原砌體墻頂外包角鋼，并用鋼綴板及螺栓將各角鋼彼此連接?？蚣芰翰捎脙戎妙A應力鋼桁架混凝土組合梁[13]，用鋼桁架的弦桿代替普通鋼筋，腹桿代替箍筋，在下弦桿內（內側）直線布置并張拉所需預應力筋。

3 有待研究的問題

1）高層既有建筑功能改造加固理論，抽柱扒墻改造設計原則，改造后房屋的抗震性能與抗震評價方法還不成熟。

2）既有房屋改造后結構后在罕遇地震作用下的倒塌機制及防倒塌措施研究。

4 結語

隨著時代的不斷發(fā)展進步，特別是為了滿足可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求，對既有建筑加固改造的范圍和方法已經(jīng)逐漸突破原有的主要屬于結構性加固改造的范疇，而是提升為一種“綜合性”的理念，不僅是從結構的安全性出發(fā)，還對既有建筑乃至于整個建筑區(qū)域從空間、功能和效能上進行改造，從而實現(xiàn)建筑空間的擴展、使用功能的提高、能耗的降低和使用舒適度的提升。既有建筑綜合性改造的最終目的，是滿足人們工作生活的需求，達到節(jié)能降耗的目標，符合可持續(xù)發(fā)展的理念。

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