大型建筑工程改造、擴建的關鍵技術綜合性研究

吳其宇

【摘要】伴隨當前經濟的快速發(fā)展，很多大型建筑工程已經無法滿足使用需要，面臨著改造擴建，大型建筑改造和擴建工程屬于大規(guī)模建設工程，具有周邊環(huán)境復雜、施工難度大等突出特點，因此，在大型建筑工程改造和擴建過程中，需要整合此類工程采用的關鍵技術，將這些技術有效的應用其中，從而保證大型建筑工程改造和擴建的質量。本文以東莞市民服務中心項目為例，對該工程項目改造及擴建的關鍵技術進行探究。

【關鍵詞】大型建筑工程;改造;擴建;關鍵技術【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

當前大型建筑工程之所以進行改造和擴建主要是因為其使用功能已無法滿足當前需求，近年來，人們對建筑工程方面的研究雖然比較廣泛，但對于大型建筑工程的改造和擴建技術研究比較少，能夠形成成熟的技術應用案例少之又少，導致大型建筑工程改造擴建缺乏關鍵技術支持及標準等方面出現難題。因此，本文結合東莞市民服務中心項目，該項目具有規(guī)模大、周邊環(huán)境復雜、實施難度大等特點，符合大型建筑工程的標準，并且通過查閱相關資料，并無類似綜合性改造擴建項目，通過對該改造和擴建項目的關鍵技術進行研究，能夠為今后開展類似項目的改造和擴建提供技術借鑒。

1、工程概況

東莞市民服務中心分為兩期項目，一期項目總該建面積達到7.7萬平方米，估算總造價達到3.6億元，主要有三部分組成：一是市級實體辦事大廳部分，設置服務窗口240個，建筑面積約2.88萬平方米;二是東實集團經營部分，建筑面積約1.92萬平方米;三是公共通道和配套用房部分，建筑面積約2.9萬平方米，項目最大高度36米，最大跨度約70米。二期項目地下室總建筑面積4.34萬平方米，總造價3.1億元，其中商業(yè)1.21萬平方米，人防地下室3.13萬平方米，地下可提供871個停車位，地上可提供212個停車位，總停車位1083個。

2、該改造及擴建項目的關鍵技術應用

2.1建筑屋面改造工程的關鍵技術應用

針對本項目建筑屋面工程需要對大跨度鋼結構建筑屋面進行組合設計，同時還要合理應用改造技術。結合原屋面現狀以及新建筑使用功能需求進行設計，形成多種屋面材料構成的組合屋面，為了滿足節(jié)能環(huán)保、消防排煙、采光良好以及外部美觀的要求，本工程項目在原屋面的基礎上進行了組合設計，屋面的中間部位設計成ETFE氣枕膜結構，屋面邊緣位置為鋁單板屋面，兩者之間的部位使用了鋁鎂錳金屬屋面，這套組合既能夠極大地減少建筑主體承受的負荷，確保建筑結構的安全性，亦能增加室內透光效果，有助于節(jié)能減耗。本項目考慮到ETFE氣枕膜的使用成本較高，所以本設計使用了鋁鎂錳金屬材料板相結合，使成本降低，該設計見圖1。

按照該設計方案對原屋面進行了如下改造：首先，在屋頂底鋪設二層防墜網和一層普通安全網，二層防墜網雙重保證施工作業(yè)人員的安全性，普通安全網防止小物件意外墜落傷人，待所有安全工作完成并嚴格檢查后才能將原有鋁屋面板及保溫隔熱材料拆除，其次在樓地面上安排專人負責看管地面，防止任何人員進入拆除施工作業(yè)范圍，多重保障施工作業(yè)的安全性。

安裝ETFE氣枕膜前，首先在屋頂底下加裝一層防火篷布，防火篷布防止焊接產生的焊渣落下引發(fā)火災，并在屋頂處加設簡易防雨雨蓬，防止雨水直接進入室入空間。其次在施工前將鋼結構的點位進行確認，然后對尺寸進行復核，安裝防雷接地裝置和通訊設備，并對二次鋼結構以及排水天溝進行安裝，之后需要進行防水材料以及氣枕施工就位，氣枕就位后需要安裝特制防鳥架、集成電路板、風壓機等裝置，所有安裝工作結束后還需要對電氣設備試運行;再次，對鋁鎂錳屋面進行施工，其施工順序依次為底板、檁條、無紡布、防水透氣膜、固定支座、玻璃絲綿、PVC防水卷材、鋁鎂錳屋面板;最后，對材料之間節(jié)點進行有效處理，并開展淋水試驗和相關檢測工作，完成上述工作后方可驗收。

2.2幕墻改造工程的關鍵技術應用

本工程研發(fā)了目前綜合改造設計和施工方法，在原有玻璃幕墻支承結構基礎上進行改造，設計了一層遮陽格柵體系，內部設計了一層節(jié)能玻璃幕墻，兩層構成了復合式幕墻體系，且該體系能夠實現節(jié)能、采光以及美觀的良好效果。該復合幕墻內層為節(jié)能玻璃幕墻，外層為遮陽格柵體系，重點設計外層遮陽格柵體系。本項目在對原幕墻進行改造的過程中，將原玻璃幕墻進行了無損拆除，然后安裝節(jié)能玻璃幕墻，最后對遮陽格柵體系進行安裝，遮陽格柵所用材料為鋁單板，該改造材料具有質輕的特點，不僅便于安裝，而且還能夠減輕主體結構的荷載。鋁單板幕墻制備前需要做好現場外框架尺寸測繪工作，然后根據測繪結果開展CAD深化設計，之后才進行鋁單板及橫梁加工制作，在安裝時，需要先對焊接鋼梁進行安裝，為了避免焊接處日后受雨水或潮濕空氣銹蝕，故在焊口位置采取防銹處理，完成防銹處理后便可對鋁單板進行安裝，安裝的順序應為主骨架上的鋁單板先安裝、橫梁鋁單板后安裝，完成鋁單板安裝后需要進行調整和清洗，從而完成幕墻工程的改造。此外，本項目在改造的過程中，將原玻璃幕墻替換為低輻射玻璃（Low-E玻璃）幕墻，該幕墻具備良好的隔熱性能和保溫性能，還能夠反射紅外線，減少輻射，具有節(jié)能環(huán)保的作用。

2.3內外新建基坑連接段穿越基礎梁施工技術

對該分項目進行改造主要是對本項目建筑的功能性進行改造，通過修建連接通道可實現辦公辦事效率的提升。若要對該項目進行成功改造，必須做好基坑支護工作，采用內外新建基坑連接段穿越基礎梁施工技術可將此任務有效完成，本項目采用的基坑支護體系包括樁頂槽鋼連梁、拉森鋼板樁、HW型鋼圍檁、封堵槽鋼以及鋼管對稱，支護體系各構件均按照設計圖實施工廠定制，故構件具備較高的標準化，構件連接方式為焊接，可保證支護體系的質量，在開展穿越基礎梁基坑支護時，首先需要對幕墻基礎梁以及鋼結構基礎梁的位置、尺寸以及埋設深度進行確定，然后進行土方平整，直至幕墻基礎梁地面下方20cm，接下來需要根據施工放線位置安裝導框、對拉森鋼板樁、樁頂槽鋼連梁、HW型鋼圍檁、鋼管對撐進行施工，然后對坡頂土方進行清理，并開展噴面防護和土方分層開挖，在對各層土方進行開挖時，應保證開挖高度控制在1m之內，直至挖至鋼結構基礎連梁底部后位置，然后封堵幕墻基礎梁底未支護鋼板樁空間，隨挖隨封直至達到基坑底部。

2.4裝配式改造工程關鍵技術應用

基于本項目實際情況和特點，依照國標和廣東省標裝配率評價標準計算的裝配率分別為82%和84.5%，且達到AA級裝配式建筑。從設計技術創(chuàng)新角度，開發(fā)了基于項目特點的主體結構標準化、隔墻系統(tǒng)裝配化、裝修和設備管線一體化的集成設計方法。

2.4.1主體結構標準化設計

主體結構標準化設計主要體現在構件和節(jié)點方面。構件方面，本項目使用的構件包括2225根型鋼梁和304根型鋼柱，柱截面包含兩種類型，梁截面類型之中所使用的兩種界面構件占比高達95%，通過構件標準化設計能夠實現構建數量和規(guī)格種類的減少，實現裝配的易建性。通過拆分設計，鋼構件的種類和規(guī)格得以減少，有利于規(guī)?；a和構件的質量控制，在安裝環(huán)節(jié)中，也更加利于安裝工人操作的便利性以及對構件的辨識度。本項目經設計優(yōu)化后，構件重量最大可達3.2t，只需使用常規(guī)起重機便能夠完成吊裝。節(jié)點方面，主體結構構件采用干式連接方式進行連接，如焊接和螺栓連接，在操作方面更加簡單方便，本項目構件連接方式共有19種，典型連接方式占比在90%以上。

2.4.2隔墻系統(tǒng)裝配化設計

本項目內隔墻類型為ALC墻板，其中，厚度為200mm的ALC墻板在分區(qū)墻中使用，厚度為100mm的ALC墻板在分室墻中使用。同常規(guī)砌塊對比來講，ALC墻板具有輕質、施工高效等優(yōu)勢，不僅能夠降低建筑自重，使基礎承載力減小，而且還鞥能夠實現造價降低，同時還具備良好的防水、隔熱效果，其強度也比較高。本工程設計的隔墻凈高達到5.5m，ALC墻板標長僅為2.8m，所以本項目充分利用了該墻板的可切割性進行了拼接處理，從而使整墻鋪設得以實現。

2.4.3裝修和設備管線一體化設計

本項目所涉管線數量眾多，不僅包括設備管線，而且還涵蓋了維護結構、內裝結構同主體結構之間形成的管線集成系統(tǒng)，所以在設計過程中需要將給排水管線、暖通管線、通風管線以及機電設備管線等排布走向進行設計，還要對接口進行開放式設計。所以對于裝修和設備管線一體化設計需要考慮的是集成設計和前置設計，在設計階段應該前置考慮區(qū)域用房功能需求，主要是不同行政單位對功能方面的個性化需求，從而設計出各行政單位功能需求均能夠予以滿足的空間布局。本項目在設計的前期階段，充分利用了BIM對該一體化設計進行支持，通過管線碰撞試驗保證了各管線分布合理。

2.5信息化管理技術的應用

針對既有建筑的升級改造特點，在本項目決策階段，采用了BIM技術強大的信息存儲功能以及統(tǒng)計分析功能，對各種方案下的BIM模型實施工程量統(tǒng)計，并對材料用量及價格進行綜合性分析，同時還利用了BIM軟件，實施協同設計、可視化設計、碰撞測試以及設計分析;在項目施工階段，利用BIM技術的4D施工模擬，保證施工質量的控制以及施工安全;在運維管理階段，利用BIM技術實現了設備運維管理以及室內導航，該工程項目將BIM技術應用于整個改擴建全生命周期管理工作之中，實現了該項目的信息化管理。

結語：

綜上所述，改擴建工程一般均為大型建筑工程項目，此類項目的內容非常復雜，不僅需要采用關鍵技術實現有效的設計和施工，而且還需要充分利用現代化技術手段，加強信息化管理，從而確保工程項目的質量和安全。

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