建筑改造中检测鉴定及加固策略的实践思考

张志聪

（杭州中联筑境建筑设计有限公司北京分公司，北京 100043）

0 引言

工业遗存改造项目具有其特殊性和复杂性，原工业建构筑年代久远，且经过了长时间的工业生产过程直到最后停产荒废，建筑结构也随之产生了较多的破损、腐蚀等病害。更新改造设计保留原有结构，一方面是对于老工业遗存的历史尊重，另一方面是尽量保留下工业遗存原有的结构特征风貌、时代记忆[1]。例如，西十东奥天车广场的改造完整保留了原有风貌，如图1所示。原结构的检测鉴定作为重要的前置设计条件，用于评定原结构安全等级并指导后续的结构加固设计。结构加固设计采取的不同加固策略和措施，则很大程度上影响到工程投资、建设周期，以及原有的工业风貌特征能否被忠实的保留等等关键问题。

图1 西十冬奥天车广场改造后实景

1 工业遗存改造项目结构检测鉴定的必要性及重要性

我国大多工业建筑始建于20 世纪90 年代甚至更早，且工业建筑工作环境较一般民用建筑更为严酷，经过几十年使用、闲置以及维护不到位，结构及工艺构件均会出现不同程度的钢构件锈蚀、挠曲、混凝土构件的裂缝、保护层剥落等影响结构构件继续承载服役的病害[2]。另外，部分工业建构筑物也可能存在原施工时偷工减料，以及现场实际情况与原始施工图纸不符的情况。故而，结构检测鉴定是改造更新设计重要的前置条件，其必要性及重要性列述如下。

（1）了解并掌握结构是否仍然可以服役、是否具有较高且相对经济的改造价值。

（2）了解并掌握原结构的整体结构安全性能。

（3）了解并掌握原结构的具体构造、配筋等实际情况，以及与现行规范要求的匹配度。

（4）部分工业遗存混凝土强度过低、实配或构造配筋缺失较多此类结构如强制保留经济性较差，可能造成工程建造成本的大幅增加。

2 建筑结构检测鉴定概述

2.1 结构检测鉴定主要工作内容

检测鉴定会根据不同建构筑物的现状情况以及后续使用需求，确定工业遗存现有结构的工作状态及与原设计吻合程度，同时进行有针对性的一系列技术操作，例如，检查病害、分析成因、并且需要给出相应合理的结构加固处理建议。后续根据现场调查、检测分析结果，进行承载力、变形验算，对结构安全性、正常使用性、耐久性等进行评价判断，对改造的设计策略、使用功能、空间改变、立面更新或再造等给予坚定的支撑。

2.2 检测技术手段的选择策略

以钢筋混凝土结构为例，想要全面了解掌握现状结构的混凝土强度、内部构造配筋等详细信息，常规的结构检测技术手段，通常需要对原结构进行一定的凿除破坏，将内部钢筋直接暴露，以利于检测并确认钢筋配置[3]。但这种方式对于原结构会造成不同程度的破坏，检测完成后需要进行砂浆保护层的修补，从而损失掉了原始的工业风貌及历史印迹。

对于历史价值较高、工业风貌较为突出的原结构部分，不适于采用这种检测手段，可采用钢筋检测仪、电磁、射线等新的无损检测技术替代。但另一方面无损检测技术同时有作业周期长、成本较高等劣势，故而结构检测应针对不同的具体情况，选择确定最相适宜的检测技术。

3 工业遗存改造中检测鉴定和加固设计的影响因素

3.1 详细、有针对性的检测任务书

由于原工业遗存可能停产荒废多年，各建构筑物结构形式各不相同，且建构筑物间大多贯穿或被依附了繁杂的工艺管道系统，为了全面掌握工业遗存现实状态，摸清其结构安全隐患，为后续更新保护改造设计提供有力的技术依据，应该有系统的对现状工业遗存结构进行详细踏勘调查，掌握其工业特征，针对不同的钢结构、钢筋混凝土结构、原有砖墙、钢屋架系统，制定有针对性的不同系统的检测鉴定任务书，后续才可全面详细的掌握了其结构安全性现状，并提出合理的有针对性的加固措施建议。

3.2 原始图纸

原始设计图纸是老工业建筑改造重要的设计依据，构件截面尺寸、平面定位、构件配筋等等都需从中获取。缺少原图的情况下，如果需要检测出结构构件相应的配筋，则需要对大量结构构件进行破损检测，会对原结构会造成非常大的损害；同时结构基础等隐蔽工程更难做到实测钢筋配置，且很难做到全面检测。虽然还可以采用超声波、射线等无损检测方式，但是此种技术无法做到全面检测出结构构件内钢筋型号布置，大面积应用还具有局限性。更重要的一点是，如果在缺少原始图纸的情况下，那么相对应的结构检测鉴定工作的技术手段会有非常大差别，检测工作周期、费用都会成倍增加。

3.3 原设计采用的规范版本

原有结构规范大致有：《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2001）《建筑抗震设计规范》（GBJ11—89）等。同一个工业厂区内，不同的工业建构筑物有其不同的建造年代，某些还有一次甚至后续几次的大修改造等情况，其所使用的规范版本年代较为久远，而原设计采用规范的版本越新，代表着其与现行规范差异就会越小，且同时反映了原建筑的设计与建造年代，年代越近，建筑结构服役年限越短，建筑结构构件现存状态会较好。

3.4 改造设计是否增加层数、荷载

工业遗存建筑改造常常会涉及原结构上增加层数及荷载的情况。原因如下：①考虑改造后的面积和容积率需求。②许多工业建筑原有层高往往比较高，如料仓、转运站、筒仓经常出现6m 甚至8m、9m 的层高，后续改造设计经常增加夹层以增加空间利用率或空间层次效果。而增加层数会在原结构上面增加新的荷载，新结构构件需要植筋或嵌固到原结构上，给原结构增加的负担就越大，需要进行结构加固的构件就有可能较多、成本较高。

3.5 所在地区抗震设防烈度

抗震设防烈度对于结构专业计算、抗震措施、构件配筋等都有较大影响，所以依据建筑所在地区的抗震设防烈度标准，要求越高则后续进行加固的可能性就越大。

3.6 原结构构件表观完好度

原结构的表观完好度是很直观的一项评价标准，若是从现场看到原建筑破败严重，柱梁等结构构件存在大量的肉眼可见的混凝土脱落、钢筋锈蚀、钢结构锈蚀、焊缝脱落等，对于其后续的结构检测以及加固的代价会更高[4]。

4 工业遗存改造设计中的加固策略

通过对首钢老工业区改造项目的诸多实践经验探索，依据园区内原结构检测鉴定报告数据显示，原工业建构筑物存在大量整体鉴定为三级甚至四级的情况，采取大量的加固，对于改造后的使用空间、原始工业立面风貌、工程难度和造价都有非常大的影响，建筑师应具体情况具体分析，研究选用最适宜的加固策略，采用适宜的加固措施。

4.1 采用适宜的新技术，保证工业立面风貌

以西十冬奥广场项目某转运站改造单体为例，依据结构检测鉴定报告、原始施工图纸并结合现场踏勘情况，经过结构计算，为满足现行规范的抗震要求，将近半数左右的钢筋混凝土框架柱需要进行加大截面加固处理。但是增大截面法使得原工业结构被新的混凝土保护层所包裹，丢失了历史的斑驳印记和风貌，与设计策略和效果构想相悖。

经过反复的研究讨论，设计最终采用了在柱间增加屈曲约束阻尼支撑的加固方式来处理，此种加固处理方式可保证原有钢筋混凝土柱大部分表面不受到破坏，同时新增的钢支撑也作为了建筑改造后的立面元素，旧中有新，新旧对比。

4.2 砖墙立面保护的针对性加固策略研究

以首钢老工业区某备件库建筑改造为例，原建筑为钢筋混凝土排架结构，外围护为红砖墙体，依据检测鉴定报告经计算后，混凝土柱需要采用粘钢或增大截面法进行加固处理，以满足现行规范的要求。由于柱与红砖墙是贴临的关系，若是采用粘钢加固，需要对柱子周边红砖墙进行局部破拆，以保证植筋和新混凝土保护层的施工操作截面，且加固后的柱子会凸出原红砖墙；若是采用增大截面法加固[5]，柱子周边红砖墙依然需要进行破拆，都无法完好保留红砖厂房的风貌。

经过建筑与结构专业的多轮讨论研究，并结合现场踏勘情况，最终针对性的对贴临红砖墙的钢筋混凝土柱采取局部增大截面法的加固策略，仅对柱室内侧的3 个界面进行加大截面处理，在保证了主体结构加固后的安全性的前提下，亦将红砖厂房的工业风完整保留。

4.3 工业风貌、造价、工期的平衡

以某料仓改造设计为例，原料仓的建设年份为1972 年，原主体结构的受力构件大部分破损严重，钢筋严重锈蚀，抗震构造措施严重不符合现行规范，经过反复的计算验证，若完全保留利用原结构构件进行改造设计，几乎全部的柱、梁、楼板都要进行结构加固处理，相应由此带来的工程造价、施工周期也成倍增加。

此种重重矛盾之下，既要兼顾工业改造风貌，同时需要平衡工期和成本，设计采取了局部拆除+内嵌新建的设计策略（图2）。设计保留外周圈柱梁主体结构，内部的大量原结构进行拆除后，在内部植入复建的建筑体量，新旧结构脱开设计，仅进行必要的搭接措施处理，外露的原始结构也不需要进行加固处理，留存了工业特征立面，内部植入的新建建筑体量保证了室内的有效利用空间，同时缩短了工期，节省了造价。

图2 拆除+内嵌设计策略分析

4.4 对不可避免的加固进行重点部位“修旧如旧”

当结构加固措施不可避免时，除了可以研究选择不同的加固策略措施外，还可以通过现代施工工艺、新材料等方式，对其进行“修旧如旧”的处理。以园区某转运站改造为例，原转运站首层有较多柱间混凝土支撑，是非常有代表性的工业特征风貌，但由于原结构的情况严重不满足现行规范的要求，必须采取满粘钢板、增大截面或新增支撑等加固措施。我们希望保留混凝土材料的纯粹性，并未采用粘钢加固的方式。最终采用增大截面法进行加固，待新增的钢筋及混凝土保护层完成后，在其表面进行了做旧混凝土涂料及透明保护剂的处理，在起到新的结构支撑作用下，表观又展现了旧有的历史感。钢筋混凝土支撑修旧如旧如图3 所示。

图3 钢筋混凝土支撑“修旧如旧”

5 结语

随着工业产能的消退和新兴产业的振兴与迭代，城市更新工业改造项目也变的“热”了起来。但是工业遗存更新改造项目与设计师平时接触的常规项目还是有较大的区别，建筑设计需提前将检测鉴定与加固设计纳入改造设计的策略考虑范围，对于原有建构筑物的“拆除”或“保留改造”要结合多种因素综合评判，不同的情况采取相对应最适宜的加固方式，在保留工业风貌特征、可控的造价、可控的施工难度及周期中寻找到适宜的平衡点。