既有建筑结构加固改造中的结构置换.doc

既有建筑结构加固改造中的结构置换沈南牛（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】木文结合上海外滩地区保护建筑改扩建工程设计实例，侧重介绍 了既有建筑改造加固整体结构体系置换的思路和设计、施工方法，同时探讨了不 同结构体系之间的保留部分的保护和置换结构的相互关系和连接通过项目的检 测和使用情况观察，项目加固改造取得了预期的效果，可为同类工程提供有益参 考关键词】加固改造；保护建筑；墙体托换；施工方法一、概述上海外滩地区存在着大量的优秀既有建筑，或文艺复兴风格、或带有巴洛克 符号的新古典主义，其沿街的建筑风貌具有历史保护价值实际项目的开发都需 要木着“重现风貌、重塑功能”的原则，保留具有文化价值的外立面及特色室 内装饰及构造做法，以保持外滩地区建筑风貌为重点此类建筑一般以砖木为主的混合结构多层房屋为主经过多年代的使用和不 断改造搭建，经常呈现出主要为砖墙承重体系，局部为钢筋混凝土梁、柱和钢梁、 柱承重结构，而楼盖承重体系有混凝土、钢、木结构等三种结构形式木文实例 中原结构都存在抗侧构件布置不均匀，局部为大空间体系，多种结构体系混用, 南北侧抗侧刚度有较大变化，忖局部墙体竖向不连续；房屋屋顶高度和层高均超 出了规范要求；房屋北侧抗震横墙的间距大于规范要求；楼屋盖无圈梁；房屋墙 体砌筑用砖和砂浆的强度较低，一层墙体有酥碱现象，•部分楼、屋盖的木构件有 腐朽现象；后加墙体与四周墙体没有可靠连接，屋盖位置未设置圈梁。

房屋目前 的抗震性能不能满足现行抗震鉴定规范中A类建筑的要求此类项目的结构修缮改造不能仅从结构受力或抗震性能角度出发设计改造 方案，更重要的是如何保留原有构件，对其进行加固、卸载、通过新结构组成协 同工作来确保结构性能和延长使用年限，由使老建筑满足新功能的要求，换发新 的活力下面从几个实例中分析在既有建筑改造中结构托转的方法和实用性二、原益丰洋行老楼托换（-）项目概述本项目为外滩源综合改造开发项目一期工程的主要项目之一总用地面积6482.1平方米建设基地内现有四栋老建筑，沿北京东路的益丰洋行为上海市优 秀历史建筑，建于1911年，五层砖木结构其沿街的建筑风貌具有历史保护价 值，保护级别为三级，保护要求为三类主立面朝向北京东路，长约124m、高 约22m （女儿墙顶标高）该建筑采用纵墙承垂的结构体系，各层楼板为木结构； 基地南面的圆明园路50号楼和北京东路47号楼，是普通多层I口建筑，已相当破I口圆明园路34号为一幢四层砖混一内框架结构房屋，保存较好，立面有一定 特色⑴图1底层平面布置图根据三类保护建筑⑵的要求及现行功能需要，经有关专家多次研讨，决定 保留原益丰洋行的主要外墙，将建筑内部进行改造；拆除南面的圆明园路50号 和北京东路47号两栋I口建筑，在原址新建一幢五层楼建筑，新建筑的一、二、 三层与原益丰洋行连成一体，保留老楼原南立面局部墙体；四、五层通过连廊与 老楼连接，便于新老楼沟通及商业人流进出、疏散。

圆明园路34号仅保留其外 立面，内部结构及平面功能按需要进行全面改造益丰洋行大楼需要保留的外墙在不破坏外立面的前提下结合内部改建先进 行加固，保证内部改造期间外墙安全，然后按保护建筑有关要求进行修复，对损 坏的外墙线脚、花饰按原样恢复，对原有外墙门窗按原有建筑风格，并按改建后 建筑设计要求进行修复、调整人楼保护修缮还需结合人楼结构改建，对人楼的 外立面进行跟踪保护修缮二）益丰洋行老楼改造托换分析方案确定经本次改建后，本人楼内部结构主要受力改造为五层钢筋混凝 土框架■剪力墙结构，现浇楼板基础采用300x300预制方桩静压锚杆桩筏基础， 单桩抗压承载力设计值为727KN,总桩数约400根加固托换做法如下：1・首先在各原始的承重墙之间的空间部位，浇捣新的钢筋混凝土梁式片筏 基础，虽然新的筏板在施工期间暂吋被原大楼的承重墙分隔成数块，但可以采用 “切割墙洞”法通过新的钢筋混凝上筏板基础梁，将整个筏板基础连成一个整体 新的筏板基础下部设置锚杆静压桩桩基，以有效地控制新I口结构之间的沉降差 基础筏板钢筋施工时，在原砖墙处采用电钻钻孔，筏板筋从钻孔处穿过，按施工 图设置筏板内钢筋，并浇捣混凝土，待原有砖墙拆除后，再采用C35混凝土进行 底板的补缺浇灌，其构造同后浇带。

2. 上部结构施工时，先拆除其二层楼面的原有木楼板及混凝土楼板，暂时 保留全部的二层木搁栅，进行新的一层钢筋混凝土框架柱的施工，同吋对该大楼 的一层需要保留的原外砖墙采用C30细石混凝土钢筋网片层对其进行抗震加固 加固必须在其室内进行，不能影响到建筑物的外立面待一层钢筋混凝土框架柱 及原砖墙无收缩灌浆料钢筋网片加固层施工到拟建新的二层钢筋混凝土梁的梁 底标高后，再拆除原有的二层木搁栅，进行新的二层钢筋混凝土梁板的施工施 工时采用“切割墙洞”法，使新梁穿墙而过，通过新的二层框架梁将整个新的二 层楼面结构连成一个完整的整体然后依此类推，逐层建造起新的钢筋混凝土框 架结构体系，直到新的框架结构封顶图2墙体加固示意图3. 本次维修加固工程，对必须保留的各原外砖墙，在其内侧采用C30细石 混凝土钢筋网片层进行单面加固当砖墙有裂缝吋，先对裂缝压力灌浆后再进行 加固，施工前先把原有墙面抹灰铲除，砖缝剔深10毫米C30细石混凝土钢筋网片层内配置双向钢筋网片，通过专业的砖墙植筋法和 原外砖墙进行可靠的连接同时通过钢筋和新浇的钢筋混凝土框架结构体系进行 可靠的锚固4•待新的结构体系全部施工完毕，口其混凝土强度达到设计强度后，再自 上而下的逐层拆除需要拆除的原有承重砖墙结构构件。

5•待需要拆除的原有承重砖墙全部拆除完毕后，再采用C35混凝土进行基 础筏板的补缺浇灌6•待基础筏板的补缺浇灌全部施工完毕，U其混凝土强度完全达到设计强 度后，开始锚杆静压桩的施工7.新增电梯井道围护体系全部荷载均由新的钢筋混凝土框架结构承受，电梯 基坑采用钢筋混凝土，施工采用“逆作法”，待各锚杆静压桩全部施工完毕后， 再开始电梯基坑的开挖三）圆明园路34号改造托换圆明园路34号工程共四层，建筑面积1700m2,原来为内框砖木混合结构, 因建筑方案设计基本与原结构布局一致，结构改造重复利用这一点，采取内部加 大混凝土柱截面（原柱子为250X250,新柱子为550X550）加上外墙新增壁柱形 成混凝土框架受力体系，也解决缺少圈梁构造柱的问题，并对墙体做板墙加固保 护本加固方案利用原有梁柱对外墙的支撑，除对内框住保护固定外不需要新增 临时支撑体系，层层托换，置换成新混凝土受力结构具体做法如下：1. 施工流程图：2. 老房子基础加固施工，先底层内墙粉刷铲除凿除底层混凝土地坪挖至老基础底部清除破碎建筑垃圾，进行冋填土，填 至基础梁底部并进行夯实处理定出轴线，机械开出老墙上的洞口采用切割墙 洞法使扁担梁穿越原有的基础墙，帮扎钢筋，先浇筑这部位混凝土。

预留钢筋按 要求留设，这样避免墙基掏空而失稳然后老房子筏板基础钢筋及地梁钢筋施工, 柱子处采用人工加机械的方法切除I口柱子的局部大放脚，先采用机械切出凹槽, 再用人工进行凿除，应尽量避免切除范围外的人放角的稳定性，减少对人放脚的 影响3. 施工首层框架柱，同时在外墙内侧灰缝、砖桦开槽，之后采用C30细钢 筋网片絵：L00厚进行加固，框架柱和加固工作均施工至一层框架梁底施工过程 中遇到危险的老墙一定要先加固支撑，才能进行后序施工不能盲目乱敲洞4. 拆除原二层楼面木格栅及梁，原梁采用机械切割法分段切割保留原有 柱子，施工一层框架梁、板；施工顺序同以上工况相同5. 二层框架柱、外墙内侧C30细石混凝土钢筋网片层加强施工至三层框架 梁梁底；6. 拆除原三层楼面木格栅、施工二层框架梁、板及外墙加强层；7. 重复上述工况至屋面层框架梁梁底；&养护四层框架结构，待强度达到设计要求后，拆除原屋面结构9. 由上至下逐层拆除原1~2轴、2~3轴、3~4轴预留的六根混凝土柱，承重 墙，同时补缺先前穿墙的结构；三、汉口路50号大楼改造托换本项目造于1908年，为一幢五层的以砖木为主的混合结构房屋，由通和洋 行设计，建筑面积为6856.9m2。

房屋的结构形式比较复杂，其中房屋南侧主要 为砖墙承重，北侧除中部为砖墙承重外，其余部位主要为框架承重体系房屋为 第四批上海市优秀近代建筑保护要求为：建筑立面和结构体系不得改变，建筑 内部允许改变根据上海市相关管理部门提供的文件可知，汉口路50号大楼的 保护部位为:(1)南、西立面，塔楼；(2)入口门厅，楼梯、地面等特色装饰图3西南立面现状图据检测及鉴定报告[2],由于原房屋的抗侧构件布置不均匀，南侧墙体布置 密集，北侧则主要为大空间体系，多种结构体系混用，且局部墙体竖向不连续; 房屋层高较高，北侧横墙的间距较大，后期经过多次搭建、加建，整体结构体系 存在严重不合理，已不能满足现行抗震鉴定规范中A类建筑的抗震要求加固建 议，房屋内部墙体有较人程度的调整，在房屋内部尽量采用框架机构体系，原楼 屋盖没有足够的平面刚度传递水平力协调竖向构件变形的能力，建议拆除原木楼 板，采用混凝土楼盖，以加强房屋的整体性保留墙体采用钢筋混凝土板墙加固， 并在适当位置加强配筋，保留外墙内侧设框架梁柱，使得新加楼面荷载不要直接 作用在保留外墙上，房屋整体结构仍保持剪力墙为主要抗侧力构件的刚性结构体 系基础采用静压锚杆桩加混凝土条形基础加固，控制沉降。

图4结构平面布置图本次改造，设计从房屋整体结构体系调整着手，兼顾完善结构抗震措施，保 护部位修缮加固及造施工合理可行等方面，采用下如下方案开展：1. 保留全部砌体外墙，对抗震承载力或砂浆强度等不足处采取加固措施， 内部100厚C30细石混凝土钢筋网片层内配置双向钢筋网片加固，并在外墙内侧 新增边框梁、框柱，提高原外墙的整体性2. 在兼顾建筑功能使用的情况下，原钢柱、组合柱框架区域以及新增局部 空间均改造成混凝土框架梁、柱来传递竖向荷载至基础墙体在每个楼层处设置 混凝土梁连接，在墙体角部及主梁与砌体外墙搭接处设置混凝土柱3. 拆除一部分内部墙体，新增部分混凝土剪力墙，调整整体刚度，在需要 大空间的部分形成框架，总体上形成框架■抗震墙结构体系设计使墙体抗倾覆 力矩占总体的比重大于70%,墙体是主要的抗侧力构件，这样减少结构水平位移, 保证了结构变形与保护墙体协调工作，严格控制改造后结构层间位移角最大不超 过1/2000原外墙砌体部分不再计入抗地震水平作用，仅作为围护结构使用 改造后结构基本满足现行抗震规范要求4. 原楼屋盖没有足够的平面刚度传递水平力协调竖向构件变形的能力，楼 屋盖拟拆除原木楼板，采用现浇混凝土楼盖，与墙体、圈梁、构造柱可靠连接以 加强房屋的整体性。

5. 房屋总体不设缝，改造施工中采用分段施工、增加后浇带、科学养护等 措施减少混凝土温度应力和收缩应力6. 对于原存在的铸铁梁、柱构件，后期作为装饰构件酌情保留屋面塔楼 同样采用板墙加固措施，原位保留整体托换加固施工顺序如下：1. 静压锚杆桩与老墙不冲突的部位先施工2. 部分基础梁施工3. 部分剪力墙先行施工，对外墙形成水平约束，加强层、钢支撑随后施工4. 加强层、钢支撑逐层向上施工5. 屋顶保护性拆除，穹顶原位保护6. 四至一层非保留结构逐层拆除7. 非保留结构全部拆除后，进行第二阶段的管桩沉桩施工第二阶段的管桩沉桩完成后，进行第二阶段的基础施工9. 结构逐层向上施工10. 钢支撑自上而下逐层拆除图5三层非保留结构拆除图四、 保护墙体设计方法原外墙作为历史建筑不得损坏或重建，上述方法在保留墙体托换、完成整体 浇注的基础上，必须防止地。