既有建筑斜向交叉异形GRC板保护性拆除施工技术

武念铎 孙 璠 董俊杰 余少乐 吕 奎

中国建筑第八工程局有限公司总承包公司 上海 200240

随着我国科学技术和经济建设的快速发展、人们生活水平的提高，人们越发关注建筑物的安全、环保、经济耐久等问题。然而，随着时间的推移，既有建筑的结构与功能无法满足人们的需求。因此，如何高效进行既有建筑的加固、改造及修复，是结构工程领域的热点问题之一[1]。

现阶段，对于既有住宅、酒店及办公楼的改造，国内研究成果较多。吴二军等[2]针对城市老旧小区改造，提出了首层顶升增层、地下和地下一体空间开发、社区绿色与智能改造等改造新模式[2]；张玉明等[3]针对砌体结构房屋加固改造中拆墙托换问题，提出了一种新型托换结构体系；鲁晓通等[4]介绍了针对砌体结构的钢筋网-砂浆加固法的设计思路和施工方法；文献[5-8]则对既有框架结构的改造进行了研究。

然而，目前国内对于既有公共建筑和历史保护性建筑的研究较少[9-10]，且公共建筑和历史保护性建筑的造型奇异、结构复杂、施工难度大，故对于该类工程的施工，可借鉴的案例少、借鉴意义有限。

为填补既有公共建筑改造技术领域的空白，以上海世博会法国馆改造工程为依托，总结了斜向交叉异形GRC板的拆除技术，以期为相似工程提供参考依据。

1 工程概况

法国馆总建筑面积7 620 m2，高20 m，局部21 m，局部地下1层，地上4层，局部5层；平面形式为“回”字形（图1），外立面的斜向交叉异形GRC板（图2）总尺寸为64.4 m×70.4 m。

图1 法国馆

图2 斜向交叉异形GRC板

为建设世博文化公园，提升空间品质，延续世博精神，需在保持法国馆建筑外观的情况下，对其进行改造和修复。因此，需对既有斜向交叉异形GRC板进行保护性拆除，对外观和力学性能的检测与鉴定以及对破损板件进行修复。本文总结了GRC板的保护性拆除技术。

2 拆除顺序

经现场复核，多块GRC板老化严重，并存在裂缝、缺角等破损情况。为防止在GRC板拆除过程中，由于GRC板老化、破损等导致的板件脱钩，从而对未拆除的GRC板造成破坏，故应从下层至上层，分层拆除GRC板，且拆除的GRC板应直接缓慢地落于地面，而非采用汽车吊从上部吊出。为了实现该拆除顺序，需要先拆除顶层GRC板，并将自制的由卷扬机和辅助支架组成的拆除装置固定在承重钢结构的上弦杆上（图3），从而实现对其余GRC板的保护性运送。综上，拆除顺序为：先拆除顶层GRC板，随后从下层至上层，分层拆除。

法国馆外立面的斜向交叉异形GRC板数量多、形状复杂，为保证GRC拆除并修复后，可顺利在原位安装，采用犀牛软件建立了法国馆的数字化模型（图4），并对GRC板进行编号。现场保护性拆除施工时，每拆除一块GRC板，需对应数字模型对板块进行编号。

图3 自制外立面拆除装置

图4 法国馆数字化模型

3 拆除工艺

基于既有GRC板与承重钢结构的连接现状，确定的拆除流程如下：设备盖板拆除、钢结构背板拆除、斜向交叉异形GRC板拆除、GRC板保护性运送。

3.1 设备盖板拆除

设备盖板如图5所示。由图5可见，设备盖板通过螺栓与焊接在承重钢结构上的L形板件相连，L形板件通过焊接与承重钢结构连接。因此，为拆除设备盖板，只需拆除设备盖板与L形板的连接螺栓即可。

图5 设备盖板拆除

然而，经现场探查，由于结构使用年限较久，且设备盖板长期暴露在自然环境中，设备盖板与L形板的连接螺栓锈蚀严重，无法拧动。考虑到后续将更换外立面灯光设备，L形板亦可拆除，因此，现场采用切割机沿L形板与承重钢结构连接处，将L形板与设备盖板一起拆除。

3.2 钢结构背板拆除

原设计采用塑料板作为承重钢结构的防护材料（图6），且塑料板与承重钢结构通过膨胀螺栓连接。然而，经现场勘查，所有塑料板与承重钢结构均通过胶黏合。针对实际情况，采用撬棍对承重钢结构的塑料背板进行破坏性拆除。

3.3 斜向交叉异形GRC板拆除

根据斜向交叉异形GRC板的尺寸，板件的每一肢上均预埋了2～4个连接键，承重钢结构在对应位置上亦有连接键，承重钢结构的连接键通过对穿螺栓与承重钢结构连接，GRC板的连接键通过螺栓与承重钢结构的连接键连接（图7）。因此，拆除GRC板与承重结构所有连接键上的螺栓，即可拆除GRC板。

图6 钢结构背板拆除

图7 GRC板与钢结构连接

为防止在拆卸螺栓或连接键的过程中，连接键受力不均衡或连接键受力集中导致螺栓无法拆卸或连接键损坏的情况，在GRC板拆卸前，需进行以下措施：

1）在GRC板上部两肢和交叉处的下方搭设共3根辅助钢管，辅助钢管与GRC板紧密贴合，并与内、外脚手架临时连接固定（图8）。在拆除GRC板与承重钢结构的连接后，GRC板的自重由辅助钢管承担，而非其余未拆除的连接承担，保证其余未拆除连接可顺利拆除施工；在拆除GRC板与承重钢结构的所有连接后，可由2名工人将GRC板沿辅助钢管挪离承重钢结构，并绑扎吊带，省工省力。

2）在拆除某一肢的一个螺栓或连接键后，沿顺时针或逆时针方向，拆除下一肢的一个连接键。不应一次性拆除斜向交叉异形GRC板某一肢的全部螺栓或连接键。

根据现场探勘，部分承重钢结构的连接键、斜向交叉异形GRC板的连接键及二者的连接螺栓存在锈蚀。根据锈蚀严重情况，现场拆除施工办法如下：

1）螺栓和连接键锈蚀情况较轻，可拧动螺栓，采用套筒扳手将螺栓拆除。

2）螺栓和连接键锈蚀情况较重，此时，由于无法拧动螺栓，且GRC板的连接键为预埋件，若损坏，后期的修补工作将耗时费力，故采用切割机切除承重钢结构上的连接键。

由于GRC板在更换或修复后，要重新安装复位，故针对上述第2种情况，若承重钢结构上的对穿螺栓锈蚀情况较轻，则采用套筒扳手拆除对穿螺栓，更换连接键；若对穿螺栓锈蚀情况较重，则平行于被破坏的连接键补焊一个连接键。通过上述措施，保证GRC板在更换或修复后，能够精准安装复位。

GRC板拆除后，显露出的承重钢结构及连接键如图9所示。

图8 辅助钢管

图9 钢结构和连接键

3.4 GRC板保护性运送

由于GRC板在修复后会继续使用，故要严格保证GRC板在拆除后运输至堆场的过程中无磕碰，避免GRC板破损。现场采取的措施如下：

1）在断开GRC板与承重钢结构的连接后，由2名工人拖住GRC板，并将GRC板沿辅助钢管方向缓慢向外移动，直至GRC板与承重钢结构完全脱开。

2）采用毛毯等织物对GRC板进行包裹（图10），以防在运送过程中的磕碰导致GRC板破损；绑扎吊带，绑扎时需在吊带与GRC板两肢接触处添加L形钢板，将GRC板承受的集中力变为均布力，防止GRC板被压坏，同时，防止吊带被GRC板磨坏。

3）对于顶层GRC板，直接采用汽车吊缓慢地将其运送至地面；对于其余GRC板，采用自制外立面拆除装置将其从承重钢结构和留有足够空隙的双排脚手架之间缓慢地送至地面。

4）在地面采用劳动车将GRC板运至堆场，GRC板置于垫木之上，并上覆地毯，对GRC板进行保护（图11）。

图10 GRC板保护性运送

图11 GRC板堆场

4 结语

既有建筑的拆除、加固及改造技术是城市更新中的核心技术之一，然而现有针对公共建筑的拆除、加固及改造技术的研究成果较少。上海世博会法国馆外立面斜向交叉异形GRC板数量多、形状多变、年久失修、老化严重，且由于板件修复后继续使用，需保护性拆除，故工程施工过程复杂、难度大。

本文以该上海世博会法国馆改造工程为依托，详细介绍了GRC板的拆除顺序、拆除方法及拆除后保护性运送等保护性拆除施工全过程。

经上海世博会法国馆改造工程的实际验证，拆除施工过程顺利，板件拆除后几乎无损伤，故该施工过程可为相似工程的施工提供参考。