提高设备管线免拆率的既有建筑结构加固技术

□文/张 阳 张淑朝

近年来，既有建筑加固改造工程越来越多，在既有建筑结构加固施工过程中，为准确实施承重构件加固，往往须对原有建筑相应位置的设备管线进行一定数量的拆除；无论是设备管线的拆除亦或是后续恢复施工，均会产生机械设备、人力、物力等方面的消耗，施工工期也会相应延长，都难以满足节能、节地、节水、节材和环境保护的绿色施工要求[1]。本文以天津市某校舍加固工程为例，在满足相关规范要求的基础上，通过合理优化调整加固设计方案，提高了设备管线的免拆率，实现了既有建筑结构加固绿色施工。

1 工程概况

某校舍加固改造工程共涉及19栋既有单体建筑，总建筑面积51 933 m2，拟加固建筑均为B、C 类[2]。以往校舍加固建筑多为A 类建筑，但近两年校舍加固建筑逐渐转向B、C 类建筑，A、B、C 类建筑的后续使用年限不同，构造措施设置及复核验算执行标准亦不同，本工程均依据建筑抗震鉴定标准相应内容实施抗震加固[2]。此次加固工程呈现出建设年代更近，教学设备配套更加齐全，重要设备管线更多，加固实施中限制条件更多等新特点、新趋势。为缩短工期、节约工程造价，实现绿色施工，在结构加固设计过程中，应合理提高既有校舍建筑设备、管线的免拆率。

2 详勘及建模

2.1 详勘现场

在详读各单体建筑鉴定报告的基础上，结合此次提高既有校舍结构加固中设备管线免拆率的任务要求，进行详细的现场查勘，统计收集整理相关承重构件结构加固信息，对查找出的问题点进行分析汇总，见表1。

表1 现场查勘汇总

2.2 建筑物现状问题

本次拟加固建筑均为乙类建筑，工程所在地位于8 度（0.20g）分区，依据规范相关内容确定抗震设防烈度、抗震验算参数及抗震构造措施执行的相关要求[3～4]。

根据加固实施前现场查勘、鉴定报告及初步验算情况，结合表1，此次工程19 栋既有单体建筑的加固应解决如下问题：砂浆强度、砌体强度等级普遍偏低，不满足抗震计算要求；结构抗震构造措施不满足相关规范要求；墙体构件裂缝，钢筋混凝土构件保护层开裂、脱落、露筋问题；梁、板、柱等重要构件混凝土强度偏低，不满足抗震复核验算要求；钢筋配置，如框架柱构件箍筋间距、钢筋直径，不满足相关规范要求；楼梯间、走廊等重要疏散区域不满足现行荷载规范要求。

由于单体建筑较多，计算不能逐一展开论述，列举其中一个典型案例进行结构复核验算及免拆加固方案制定过程详述。

3 免拆加固实施

3.1 典型建筑

该建筑建于1999 年，为主体四层（局部五层）砖混结构教学楼。建筑平面呈近似矩形，长度为69.28 m，宽度为17.28 m，建筑面积为4 307 m2。采用墙下钢筋混凝土条形基础，局部为满堂筏板基础；楼（屋）盖采用预制混凝土梁、板结构，局部楼板采用现浇钢筋混凝土板结构；屋面为SBS卷材防水不上人平顶。

设计后续使用年限为40 a，建筑结构的安全等级为二级，抗震设防类别为乙类；地震分组为第二组；按抗震设防烈度7 度（0.15g）抗震验算，按8 度（0.20g）采取抗震措施。

墙体砌筑用砖均为MU10，墙体砌筑砂浆强度一层为M7.5，二层为M5，三层为M7.5，四层为M5；局部五层为M2.5；钢筋混凝土构件的混凝土强度均为C20。根据原结构设计施工图及现场查勘实测结果建立PKPM结构计算模型。见图1。

图1 现场详勘实测及加固方案布置

3.2 原拟定加固方案

依据现行抗震设计规范和抗震鉴定标准的规定输入计算参数，对不满足复核验算要求的墙体构件进行钢筋网水泥砂浆面层加固。此方案能够有效提高墙体构件的抗震承载力，但由于该建筑内大开间教室较多，教室内横墙于讲台一侧普遍设置多媒体设备及黑板等教学设施和管路，教室内纵墙于楼道一侧亦设置设备和管路；实施单面钢筋网水泥砂浆面层加固不能保证墙体抗震承载力验算通过，因此实施双面钢筋网水泥砂浆面层进行墙体加固。对双面钢筋网加固方案进行抗震承载力复合验算，见图2。

图2 原加固方案验算结果

其首层内纵墙、内横墙抗震能力指数分别为1.61、1.93，综合抗震能力指数为2.34，可以满足结构抗震要求，但是须拆除诸多教室教学设施，相关的管线和设施亦会拆除，加固完成后的恢复造价成本较高，工期也会延长。

3.3 确定合理免拆加固方案

调整后的免拆加固实施方案须保证诸多教室内横墙于讲台一侧的多媒体设备、黑板等教学设施和管路免于拆除，内纵墙于楼道一侧设备和管路免于拆除。

经详细分析和反复验算，方案调整为黑板背对一侧内横墙、内纵墙于教室内一侧进行单面钢筋混凝土板墙加固。该方案并不是简单将双面钢筋网改为单面板墙，而是需要对板墙厚度及强度、钢筋配置和细部节点进行合理调整设置。见图3。

图3 加固方案对比

对调整后的单面板墙加固方案进行抗震承载力复合验算，见图4。

图4 调整后加固方案验算结果

首层内纵墙、内横墙抗震能力指数分别为1.41、1.69，综合抗震能力指数为1.64。该方案墙体构件的抗震能力指数虽较原方案略有下降，但仍能够满足抗震加固复核验算要求，而且可以使多媒体设备、黑板等教学设备和管路免于拆除。

4 免拆加固实施效果

此次加固工程的19 栋既有建筑主体结构抗震承载能力全部满足抗震复核验算要求及构造措施提高一度设防的要求。经统计测算，此次结构加固过程中重要设备管线的免拆率到达92.3%，工期缩短了15 d，有效节约工程造价超过590 万元，减少了拆除及恢复施工造成的不必要的环境污染及设备管线、建筑材料浪费，一定程度上实现了结构加固绿色施工。

5 结论

1）既有建筑结构加固工程，可通过采用合理的加固方法提高原有设备管线免拆率，从而在一定程度上实现绿色施工。

2）既有建筑结构加固设计前，应结合拟加固建筑的房屋鉴定报告详细查勘现场，汇总加固实施相关信息，重点查勘原有设备管线的布置情况和具体位置，以确保后续免拆加固实施的准确性。

3）免拆加固方案的选取，应以能够满足相关规范承载力复核验算要求为前提，通过比选不同方案的验算结果和免拆效果，确定更为合理的方案。□■