老舊廠房增設(shè)藝術(shù)陽臺(tái)加固設(shè)計(jì)研究

張由，曹淑上，楊記峰，丁金堂

（重慶市建筑科學(xué)研究院，重慶400042）

老舊廠房增設(shè)藝術(shù)陽臺(tái)加固設(shè)計(jì)研究

張由，曹淑上，楊記峰，丁金堂

（重慶市建筑科學(xué)研究院，重慶400042）

由于結(jié)構(gòu)使用用途和業(yè)態(tài)的改變，在老舊廠房改造中往往需要新增外懸挑陽臺(tái)。該文主要介紹了老舊廠房增設(shè)藝術(shù)陽臺(tái)加固改造技術(shù)，包括增設(shè)懸挑陽臺(tái)藝術(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)、外包鋼箱梁加固設(shè)計(jì)技術(shù)和新舊構(gòu)件連接加固技術(shù)。

老舊廠房改造；藝術(shù)化設(shè)計(jì)；外包鋼箱梁；新舊構(gòu)件連接

0 引言

重慶作為老牌工業(yè)城市，在經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型、節(jié)能減排、產(chǎn)業(yè)升級(jí)和淘汰過剩產(chǎn)能的發(fā)展大趨勢(shì)下，很多老舊工業(yè)廠房被空置、廢棄甚至變賣。而同時(shí)重慶作為山地城市，城市中心地帶用地尤為緊張，寸土寸金，將老舊空置廠房改造后再利用成為必然。

根據(jù)廠房改變后的用途、業(yè)態(tài)變化往往會(huì)對(duì)廠房原結(jié)構(gòu)進(jìn)行改建、擴(kuò)建和加固處理。增設(shè)懸挑陽臺(tái)是經(jīng)常遇到的改建、加固項(xiàng)目之一，新增陽臺(tái)影響建筑外立面，因而新增陽臺(tái)的建筑美觀和結(jié)構(gòu)安全同等重要。本文介紹了增設(shè)懸挑陽臺(tái)的藝術(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)、外包鋼箱梁加固設(shè)計(jì)技術(shù)和新舊構(gòu)件連接加固技術(shù)。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)層建筑平面示意圖（單位：mm）

圖2 新增陽臺(tái)典型平面布置圖（單位：mm）

1 工程概況

原重慶印制二廠印刷車間現(xiàn)擬將該棟廠房改造為商業(yè)用途，因業(yè)態(tài)需要，將在二層(A)/(11)-(17)處新增懸挑陽臺(tái)，該廠房為五層框架結(jié)構(gòu)，樓板為預(yù)制板，于20世紀(jì)70年代建成并投入使用至今，該工程已服役40多年，廠房標(biāo)準(zhǔn)層建筑平面圖如圖1所示。

新增懸挑陽臺(tái)外挑1.28m，陽臺(tái)長(zhǎng)4.6m，新增陽臺(tái)典型平面布置如圖2所示。

2 方案設(shè)計(jì)

2.1 增設(shè)懸挑陽臺(tái)藝術(shù)化設(shè)計(jì)

新增懸挑陽臺(tái)不僅要滿足使用需求和結(jié)構(gòu)安全要求，更要凸顯新增陽臺(tái)自身的建筑美觀和與整個(gè)原建筑的搭配。

根據(jù)印制二廠改造的整個(gè)基調(diào)：體現(xiàn)老舊工業(yè)歷史記憶、凸顯新舊文化對(duì)話、彰顯藝術(shù)氣息。因此，對(duì)增設(shè)懸挑陽臺(tái)藝術(shù)化設(shè)計(jì)尤為重要。

陽臺(tái)的藝術(shù)化處理主要體現(xiàn)在陽臺(tái)的整個(gè)造型和外裝飾陽臺(tái)板上。每個(gè)新增陽臺(tái)平面尺寸為4.6m×1.28m，大小適中；陽臺(tái)板采用雕孔考頓鋼，上部搭配黃色和橙色雨棚，彰顯藝術(shù)氣息的同時(shí)，凸顯了新舊文化的對(duì)話。建成后效果如圖3所示。

圖3 新增懸臂陽臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)照

2.2 外包鋼箱梁加固

根據(jù)新增陽臺(tái)建筑布置和使用要求，陽臺(tái)為懸臂結(jié)構(gòu)。新增懸臂陽臺(tái)與原結(jié)構(gòu)的連接部位為連梁，截面尺寸小，內(nèi)部鋼筋配置少。新增陽臺(tái)后，該處原連梁從非受力構(gòu)件變?yōu)閺澟な芰?gòu)件。

2.2.1 陽臺(tái)結(jié)構(gòu)布置方案

采用新增懸臂H型鋼，將陽臺(tái)所有荷載傳遞到原連梁處，結(jié)構(gòu)布置如圖4所示。其中，GL2截面尺寸為HM250×175×7×11，GL3截面尺寸為HM150×100×6×9。

圖4 新增陽臺(tái)結(jié)構(gòu)布置圖（單位：mm）

2.2.2 原連梁外包鋼箱梁加固方案

新增懸挑陽臺(tái)后，原結(jié)構(gòu)連梁從非受力構(gòu)件變?yōu)橥瑫r(shí)承受彎矩和扭矩的受力構(gòu)件。在《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50367-2013[1]中有很多方法，如增大截面加固法、外包型鋼加固法等，但對(duì)于受扭構(gòu)件加固，該規(guī)范中未明確使用哪種方法，也未提供相應(yīng)計(jì)算公式。為同時(shí)解決受彎和受扭承載能力不足的加固，該方案采用外包鋼箱梁的方法對(duì)原連梁進(jìn)行加固。

原結(jié)構(gòu)連梁采用外包鋼箱梁加固后，計(jì)算思路如下：新增懸臂陽臺(tái)所有恒載和活載均由外包鋼箱梁承擔(dān)，不考慮原結(jié)構(gòu)連梁受力貢獻(xiàn)，僅考慮原結(jié)構(gòu)連梁對(duì)新增鋼箱梁的填實(shí)后，新增鋼箱梁不會(huì)發(fā)生局部和整體失穩(wěn)（可不計(jì)算新增鋼箱梁的局部穩(wěn)定和整體穩(wěn)定），外包鋼箱梁理論計(jì)算則依據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50017-2003[2]，可較準(zhǔn)確計(jì)算出鋼箱梁的應(yīng)力。加固后連梁截面如圖5所示。

圖5 連梁外包鋼箱梁加固截面圖（單位：mm）

采用Midas/civil進(jìn)行建模分析，采用梁?jiǎn)卧M(jìn)行模擬，共82個(gè)節(jié)點(diǎn)、90個(gè)單元，結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果如圖6所示。計(jì)算結(jié)果表明：外包鋼箱梁最大應(yīng)力約為38MPa，最大應(yīng)力截面為與原框架梁交接處截面。

圖6 結(jié)構(gòu)應(yīng)力云圖

為實(shí)現(xiàn)該方法，最主要從兩個(gè)方面出發(fā)：①外包鋼箱梁應(yīng)與原混凝土梁緊密結(jié)合（鋼箱梁與原混凝土梁間注膠），以保證新增鋼箱梁不發(fā)生失穩(wěn)破壞；②外包鋼箱梁與原框架柱應(yīng)有可靠連接，實(shí)現(xiàn)方法在下節(jié)詳細(xì)論述。

2.3 新舊構(gòu)件連接加固

新增陽臺(tái)懸臂鋼梁（GL2）與外包鋼箱梁加固后的連梁（GL1）采用高強(qiáng)螺栓和對(duì)接焊縫組合的連接方式，新增陽臺(tái)通過懸臂的GL2將荷載傳遞到鋼箱梁上，由外包鋼箱梁獨(dú)立承擔(dān)新增陽臺(tái)荷載，如圖7所示。

圖7 GL2與GL1節(jié)點(diǎn)處理大樣（單位：mm）

加固后的原連梁通過外包鋼箱梁將荷載傳遞到原框架柱，經(jīng)計(jì)算分析，新增陽臺(tái)后，原框架柱結(jié)構(gòu)安全性滿足要求，故不需要對(duì)原框架柱進(jìn)行加固，新增鋼箱梁通過節(jié)點(diǎn)板與原框架柱連接，如圖8、圖9所示。

圖8 GL1與原框架柱節(jié)點(diǎn)連接立面圖（單位：mm）

圖9 GL1與原框架柱節(jié)點(diǎn)連接剖面圖（單位：mm）

3 結(jié)論

在既有結(jié)構(gòu)中增設(shè)懸挑陽臺(tái)等功能性構(gòu)件或改變既有結(jié)構(gòu)的使用用途已成為當(dāng)前結(jié)構(gòu)改造的主要內(nèi)容之一。對(duì)于老舊廠房，新增懸挑陽臺(tái)不僅要滿足使用需求和結(jié)構(gòu)安全要求，更要凸顯新增陽臺(tái)自身的建筑美觀和與整個(gè)原建筑的搭配。

新增懸挑藝術(shù)陽臺(tái)建筑外觀漂亮，體現(xiàn)老舊工業(yè)歷史記憶，凸顯新舊文化對(duì)話，彰顯藝術(shù)氣息。通過外包鋼箱梁對(duì)原混凝土梁進(jìn)行加固，傳力途徑明確，計(jì)算依據(jù)可靠，通過新舊構(gòu)件連接加固，保證新舊構(gòu)件節(jié)點(diǎn)連接可靠，值得運(yùn)用推廣。

責(zé)任編輯：孫蘇，李紅

[1]四川省建筑科學(xué)研究院.GB 50367-2013混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2013.

[2]建設(shè)部.GB 50017-2003鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2003.

新報(bào)摘

未來5年，重慶這些老廠房老建筑將變身文創(chuàng)基地

近日，重慶市將從規(guī)劃新建和提質(zhì)升級(jí)著手，實(shí)施文化產(chǎn)業(yè)集聚類項(xiàng)目30余個(gè)，總投資將達(dá)570億元。而在其中，大量都市核心區(qū)內(nèi)的老倉(cāng)庫(kù)，廠房，老建筑，將變身文化產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)。

目前，重慶已經(jīng)建成N18文創(chuàng)園、黃桷坪藝術(shù)園區(qū)、喵兒石文創(chuàng)園、藝渡創(chuàng)文創(chuàng)園、501藝術(shù)基地。而“十三五”期間，京渝文創(chuàng)園、金山意庫(kù)、枇杷山后街影視文創(chuàng)園、長(zhǎng)安1862、沙磁文創(chuàng)園、印制二廠文創(chuàng)園、工業(yè)博覽園將相繼建成。這意味著，未來5年內(nèi)重慶還有大量老建筑老廠房變臉。這些項(xiàng)目大都位于渝中區(qū)、沙坪壩區(qū)、江北區(qū)、大渡口等都市功能核心區(qū)。譬如，依托重鋼工業(yè)遺存而建的重慶工業(yè)文化博覽園，就將在改造利用舊廠房的基礎(chǔ)上,有機(jī)結(jié)合新建工程,濃縮重慶工業(yè)史,于2016年底建成。

重慶市文化委相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，合理利用城市中閑置的廠房、倉(cāng)庫(kù)、老建筑等進(jìn)行改造裝修，一方面降低開發(fā)成本，另一方面為文創(chuàng)人才提供利于創(chuàng)新創(chuàng)意的大型空間。同時(shí)，對(duì)面臨老工業(yè)基地轉(zhuǎn)型、城市發(fā)展空間極度有限的山城重慶來說，盤活存量房產(chǎn)發(fā)展文化產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)，是促進(jìn)舊城改造、城市更新和文脈傳承的重要途徑和良好選擇。

（摘自：《重慶時(shí)報(bào)》）

Study on Reinforcement Design of Art Balcony Adding for Old Factory

For the transformation of the functions and operation format of the structure,a hanging balcony is always added to the old factory in renovation. This paper mainly introduces the reinforcement technology of adding an artistic balcony to the old factory building,including the artistic design technology of adding a hanging artistic balcony,the reinforcement design technology for a steel box girder and the reinforcement technology of new and old components connection.

transformation of old factory;artistic design;externally-wrapped steel box girder;new and old components connection

TU399

A

1671-9107（2017）06-0059-03

基金論文：該文為重慶市建設(shè)科技計(jì)劃項(xiàng)目“老舊工業(yè)廠房改造再利用技術(shù)及工程管理綜合研究”（項(xiàng)目編號(hào)：城科字2015第（1-36）號(hào)）系列研究論文之一。

10.3969／j.issn.1671-9107.2017.06.059

2017-05-09

張由(1987-)，男，重慶人，研究生，工程師，主要從事建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)鑒定、加固設(shè)計(jì)和加固施工等工作。