某历史保护建筑的加固改造设计与施工.doc

某历史保护建筑的加固改造设计与施工沈南生（上海现代建筑设计集团工程建设咨询有限公司，上海，200041）【摘要】通过对某历史保护建筑加固改造项目的设计实例分析，对既有建筑结构加固改造的加固设计、加固方法、加固措施、加固措施的适用性等作了阐 述并进行了深入的讨论历史保护建筑的加固设计，需要有针对性的设计方案 和施工方法综合考虑，应考虑安全，经济及可实施性且与建筑的使用功能密切 相关通过对该项目完成后使用情况的检验，木项目加固改造的设计满足了业 主有关改造，修缮，保护的要求，获得各方好评，总结所得经验为今后类拟工程 提供有益参考关键词】既有建筑；保护建筑；抗震鉴定；老房修缮；抗震加固；加固设 计；加固方法，加固措施一、 原设计工程概况该建筑建于1925年（见图一建筑效果图）占地面积为4280平方米，建 筑面积为22032平方米，原设计由鸿达洋行（C.H.Gonda 牙利）于1924年设计， 华商联益营造公司施工上世纪五十年代例为上海市第一批优秀历史建筑、上海 市市级文物保护单位，保护级别为市级后续使用年限为30年，属于A类建筑 改造中需遵守全面地保存、延续文物的真实历史信息和价值；不改变文物原状等 法定原则。

木工程保护范围有外部重点保护部位为该建筑东、南、丙及北立面, 内部重点保护部位为原始门窗、楼梯间及原有特色的装饰线脚等二、 建筑结构的现状介绍该建筑上部结构为钢筋混凝土框架结构体系，地上六层，楼板为先交钢筋混 凝土密肋楼板（见图二标准层结构布置图）下部基础为柱下木桩加筏板，局部 有钢筋混凝土地下室，木桩规格为250x250x5000mm该建筑结构楼层存在楼层错层的不规则情况，整体抗震性能差，经多次改扩建，搭建荷载混乱，使部分荷载传递不合理，结构材料强度低（实测砼强度只奋 C13和C15,钢材Q235,钢筋HPB235）、构件承载力严重不足，轴压比普遍大于1.0， 最大轴压比2.71梁板配筋少、截面尺\T小、节点构造不能满足现行规范要求，及其他一些混 凝土梁及板钢筋锈蚀、严重铁胀，钢梁梁底素混凝土保护层脱落，等缺陷三、 主要改造原则：通过本次改建加固，使该建筑的抗震能力和结构整体承载力大幅提高，接近 或满足现行规范要求按照强柱弱梁，墙节点弱构件的原则对：1. 改建加固前对现结构卸载2. 选择轻质建材严格控制改建加载重量减小地震作用影响和避免产生建 筑沉降3. 采取合理有效方法，提高框架柱，梁的承载力。

4. 合理布置抗侧构件，增设剪力墙，控制有害位移，提高结构整体抗侧能 力四、 现有结构的基本分析该工程主要设计参数：建筑抗震设防分类：丙类；抗震设防烈度：7度，地 震分组：第一组；建筑特征周期：0.9S（多遇地震建筑结构安全等级：二级； 地基基础安全等级：二级；结构抗震等级:框架三级；设计基本风压:0.55kN/m2; 地面粗糙度类别：C类场地土类别：上海市IV类结构设计的使用年限:30年； 荷载，材料强度略计算根据建筑现状和改建结果，分别作了改动前后的结构整体分析，苏结果 一方面作为原结构的不足部分加固设计依据；另一方面为0前的结构改建方案的 实施，提供新旧对比数据分析，以判断哪些部分是原结构本身存在的不足，哪些 是因为0前改建，造成的结构构件的不足结构计算采用2010版PKPM系列软 件，按考虑地震作用和不考虑地震作用两种工况进行整体计算分析：通过合理布抗侧构件，框架梁端加翼和柱加大截面的方法，等措施结构刚 度大大提高，框架粱超筋量大为减少，相应的加固工程量亦大为减少从计算分 析结果可以看出底层柱轴压比、结构弹性层间位移角等关键指标接近或满足了现 行规范要求分析模型参见图三）图三五、结构加固设计及构造1. 结构全面卸载：铲除多余楼板建筑面层，.该建筑楼面经历多次装修，累 计的装修面层厚度180—65mm（总厚度普遍达280---300mm）。

并拆除加建阁楼，进行楼面卸载2. 利用建筑隔墙位置，合理布置短肢剪力墙该工程结构体系虽是框架结 构体系，为了不让框架结构过早进入塑性阶段，合理的少量的布置短肢剪力墙， 可以在框架结构屈服前增加一道防线，使框架体系遭遇地震作用时，更安全更奋 效3. 框架柱，从基础开始，采用外包钢筋混凝土增大柱截面方法，进行加固 该方法的好处就是可以结合梁柱节点处设计的梁加翼，将后续荷载奋效传入基础， 减轻原有柱的荷载作用同时，外包混凝土又对原柱的混凝土起到了三向约束作 用，提高了原有柱的承载力和延性也提高了结构的整体刚度柱的加固采用加 大截面法，参见图四图五梁的加固4. 增设框架梁端的梁翼利用梁底和吊顶空间，在粱端加翼，使梁的有效 计算跨度明显减小，直接减小了梁的跨中和支座内力，亦即提高了粱的承载能力 梁翼内力直接传入外包柱混凝土梁的加固，参见图五梁柱节点做法，参见图六图六梁柱节点加固图5. 提高楼层整体刚度，利用建筑面层高度整浇钢筋混凝土叠合层，大大提 高了抗侧构件的共同工作性能6. 对承载力不足的次梁，板等结构构件进行加固处理7. 对损坏的钢筋混凝土构件进行修复处理对露筋、锈蚀的钢筋、钢板进行除锈处理并更换保护层。

对素混凝土保护层脱落的组合钢梁，采取措施予以保护六、结构构件加固施工方施工方根据上海市文物局对该工程的要求结合设计及工程特点，制定了严密 的施工方案，使设计所要求得以实施其施工步骤详见图七施工主要方法包括：1. 楼板加固铲除楼面碳化层、历次装修面层，铲除厚度不小于30mm，在此基础上新增 结构整浇层50mm,内配双向钢筋网片2. 密肋梁加固铲除楼面碳化层、历次装修面层，铲除厚度不小于30mm，在此基础上新增 结构整浇层50mm,内配双向钢筋网片，密肋梁顶增设支座负筋，梁底碳纤维布 加固；更换铁涨钢筋，对露筋部位刷阻锈剂阻锈3. 首层加固铲除楼面碳化层、历次装修面层，根据检测结果，对承载力不满足设计要求 的梁，采用碳纤维布加固；更换铁涨钢筋，对露筋部位刷阻锈剂阻锈4. 基础部分本次保护修缮不增加楼面荷载，铲除楼面历次累积的装修荷载，各层楼面使 用功能未作改变，因此本次保护修缮未增加地基基础的竖向荷载，根据鉴定结果 “上部结构历经近百年的使用，未见明显的因地基基础承载力不足引起的开裂和 变形等损坏”，据此本次改造不对地基基础进行加固处理对于开挖人防工程所 导致被截断的基础梁，在截断处顶部加固。

5. 其他方法还有采用梁底增设抗拉角钢，梁端钢板箍加密、的方法改善框架梁配筋不足；采用增设增强型格构角钢柱，现浇钢筋混凝上套，柱端钢板箍加密的改善框 架柱配筋不足；楼板洞u强度刚度加强，以提高楼层整体刚度；替换混凝土梁及 板钢筋锈蚀、铁胀严重的钢筋；结构裂缝灌浆封闭；碳化混凝土凿除替换；构造 性粘贴纤维布以改善构造不足图七加固施工工序七、总结历史建筑，多是年代久远的建筑，本建筑至今也有九十多年，均具有苏设计 所用材料强度低，设计标准低，一般都不会考虑地震水平作用的影响的特点在 类似框架结构体系的建筑中，如何保护好既奋的结构、又要求结构性能达到或接 近现行规范要求，值得探讨和研究前置一道抗震防线，即在类似的框架结构体 系中合理少量布置抗侧构件，如短肢墙或阻尼支撑，不为是一种可行的方法采 用该方法，应注意加强楼层整体刚度，避免楼板设计成弹性楼板，保证各抗侧构 件协同工作如有条件，框架梁端加翼以减小框架梁计算跨度，是提高既奋梁承 载力最有效最直接的方法，本工程采取了粱端加翼的方法，人人减小了梁的加固 工程量，节约了造价缩短了施工周期柱加固采用外包混凝土（即加大截面）的 方法，应用在本工程中，十分合适，对原有柱混凝土起到了三向约束的作用，提 高了承载力，也提高了结构刚度,通过适当的配筋，使结构的抗震性能冇所提高。

在施工前必须先卸载后施工，设计也应尽可能将新后期的荷载传入扩大的截面上 新老混凝土组合的柱得以共同发挥作用参考文献：[1】上海市房地产科学研究院.南京东路720号第一食品商店建筑勘察文物 建筑勘察报告.（文物设甲字0201SJ0031第2010-003号）[2】上海市房地产科学研究院.南京东路720号第一食品商店建（构）筑物抗震鉴定报告.（沪抗鉴（99009）证字第2011-041号）。