張志聰

（杭州中聯(lián)筑境建筑設(shè)計(jì)有限公司北京分公司，北京 100043）

0 引言

工業(yè)遺存改造項(xiàng)目具有其特殊性和復(fù)雜性，原工業(yè)建構(gòu)筑年代久遠(yuǎn)，且經(jīng)過了長時(shí)間的工業(yè)生產(chǎn)過程直到最后停產(chǎn)荒廢，建筑結(jié)構(gòu)也隨之產(chǎn)生了較多的破損、腐蝕等病害。更新改造設(shè)計(jì)保留原有結(jié)構(gòu)，一方面是對(duì)于老工業(yè)遺存的歷史尊重，另一方面是盡量保留下工業(yè)遺存原有的結(jié)構(gòu)特征風(fēng)貌、時(shí)代記憶[1]。例如，西十東奧天車廣場(chǎng)的改造完整保留了原有風(fēng)貌，如圖1所示。原結(jié)構(gòu)的檢測(cè)鑒定作為重要的前置設(shè)計(jì)條件，用于評(píng)定原結(jié)構(gòu)安全等級(jí)并指導(dǎo)后續(xù)的結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)采取的不同加固策略和措施，則很大程度上影響到工程投資、建設(shè)周期，以及原有的工業(yè)風(fēng)貌特征能否被忠實(shí)的保留等等關(guān)鍵問題。

圖1 西十冬奧天車廣場(chǎng)改造后實(shí)景

1 工業(yè)遺存改造項(xiàng)目結(jié)構(gòu)檢測(cè)鑒定的必要性及重要性

我國大多工業(yè)建筑始建于20 世紀(jì)90 年代甚至更早，且工業(yè)建筑工作環(huán)境較一般民用建筑更為嚴(yán)酷，經(jīng)過幾十年使用、閑置以及維護(hù)不到位，結(jié)構(gòu)及工藝構(gòu)件均會(huì)出現(xiàn)不同程度的鋼構(gòu)件銹蝕、撓曲、混凝土構(gòu)件的裂縫、保護(hù)層剝落等影響結(jié)構(gòu)構(gòu)件繼續(xù)承載服役的病害[2]。另外，部分工業(yè)建構(gòu)筑物也可能存在原施工時(shí)偷工減料，以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況與原始施工圖紙不符的情況。故而，結(jié)構(gòu)檢測(cè)鑒定是改造更新設(shè)計(jì)重要的前置條件，其必要性及重要性列述如下。

（1）了解并掌握結(jié)構(gòu)是否仍然可以服役、是否具有較高且相對(duì)經(jīng)濟(jì)的改造價(jià)值。

（2）了解并掌握原結(jié)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)安全性能。

（3）了解并掌握原結(jié)構(gòu)的具體構(gòu)造、配筋等實(shí)際情況，以及與現(xiàn)行規(guī)范要求的匹配度。

（4）部分工業(yè)遺存混凝土強(qiáng)度過低、實(shí)配或構(gòu)造配筋缺失較多此類結(jié)構(gòu)如強(qiáng)制保留經(jīng)濟(jì)性較差，可能造成工程建造成本的大幅增加。

2 建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)鑒定概述

2.1 結(jié)構(gòu)檢測(cè)鑒定主要工作內(nèi)容

檢測(cè)鑒定會(huì)根據(jù)不同建構(gòu)筑物的現(xiàn)狀情況以及后續(xù)使用需求，確定工業(yè)遺存現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)及與原設(shè)計(jì)吻合程度，同時(shí)進(jìn)行有針對(duì)性的一系列技術(shù)操作，例如，檢查病害、分析成因、并且需要給出相應(yīng)合理的結(jié)構(gòu)加固處理建議。后續(xù)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、檢測(cè)分析結(jié)果，進(jìn)行承載力、變形驗(yàn)算，對(duì)結(jié)構(gòu)安全性、正常使用性、耐久性等進(jìn)行評(píng)價(jià)判斷，對(duì)改造的設(shè)計(jì)策略、使用功能、空間改變、立面更新或再造等給予堅(jiān)定的支撐。

2.2 檢測(cè)技術(shù)手段的選擇策略

以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為例，想要全面了解掌握現(xiàn)狀結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度、內(nèi)部構(gòu)造配筋等詳細(xì)信息，常規(guī)的結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)手段，通常需要對(duì)原結(jié)構(gòu)進(jìn)行一定的鑿除破壞，將內(nèi)部鋼筋直接暴露，以利于檢測(cè)并確認(rèn)鋼筋配置[3]。但這種方式對(duì)于原結(jié)構(gòu)會(huì)造成不同程度的破壞，檢測(cè)完成后需要進(jìn)行砂漿保護(hù)層的修補(bǔ)，從而損失掉了原始的工業(yè)風(fēng)貌及歷史印跡。

對(duì)于歷史價(jià)值較高、工業(yè)風(fēng)貌較為突出的原結(jié)構(gòu)部分，不適于采用這種檢測(cè)手段，可采用鋼筋檢測(cè)儀、電磁、射線等新的無損檢測(cè)技術(shù)替代。但另一方面無損檢測(cè)技術(shù)同時(shí)有作業(yè)周期長、成本較高等劣勢(shì)，故而結(jié)構(gòu)檢測(cè)應(yīng)針對(duì)不同的具體情況，選擇確定最相適宜的檢測(cè)技術(shù)。

3 工業(yè)遺存改造中檢測(cè)鑒定和加固設(shè)計(jì)的影響因素

3.1 詳細(xì)、有針對(duì)性的檢測(cè)任務(wù)書

由于原工業(yè)遺存可能停產(chǎn)荒廢多年，各建構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)形式各不相同，且建構(gòu)筑物間大多貫穿或被依附了繁雜的工藝管道系統(tǒng)，為了全面掌握工業(yè)遺存現(xiàn)實(shí)狀態(tài)，摸清其結(jié)構(gòu)安全隱患，為后續(xù)更新保護(hù)改造設(shè)計(jì)提供有力的技術(shù)依據(jù)，應(yīng)該有系統(tǒng)的對(duì)現(xiàn)狀工業(yè)遺存結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)踏勘調(diào)查，掌握其工業(yè)特征，針對(duì)不同的鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、原有磚墻、鋼屋架系統(tǒng)，制定有針對(duì)性的不同系統(tǒng)的檢測(cè)鑒定任務(wù)書，后續(xù)才可全面詳細(xì)的掌握了其結(jié)構(gòu)安全性現(xiàn)狀，并提出合理的有針對(duì)性的加固措施建議。

3.2 原始圖紙

原始設(shè)計(jì)圖紙是老工業(yè)建筑改造重要的設(shè)計(jì)依據(jù)，構(gòu)件截面尺寸、平面定位、構(gòu)件配筋等等都需從中獲取。缺少原圖的情況下，如果需要檢測(cè)出結(jié)構(gòu)構(gòu)件相應(yīng)的配筋，則需要對(duì)大量結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行破損檢測(cè)，會(huì)對(duì)原結(jié)構(gòu)會(huì)造成非常大的損害；同時(shí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)等隱蔽工程更難做到實(shí)測(cè)鋼筋配置，且很難做到全面檢測(cè)。雖然還可以采用超聲波、射線等無損檢測(cè)方式，但是此種技術(shù)無法做到全面檢測(cè)出結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)鋼筋型號(hào)布置，大面積應(yīng)用還具有局限性。更重要的一點(diǎn)是，如果在缺少原始圖紙的情況下，那么相對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)檢測(cè)鑒定工作的技術(shù)手段會(huì)有非常大差別，檢測(cè)工作周期、費(fèi)用都會(huì)成倍增加。

3.3 原設(shè)計(jì)采用的規(guī)范版本

原有結(jié)構(gòu)規(guī)范大致有：《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50011—2010）《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50011—2001）《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ11—89）等。同一個(gè)工業(yè)廠區(qū)內(nèi)，不同的工業(yè)建構(gòu)筑物有其不同的建造年代，某些還有一次甚至后續(xù)幾次的大修改造等情況，其所使用的規(guī)范版本年代較為久遠(yuǎn)，而原設(shè)計(jì)采用規(guī)范的版本越新，代表著其與現(xiàn)行規(guī)范差異就會(huì)越小，且同時(shí)反映了原建筑的設(shè)計(jì)與建造年代，年代越近，建筑結(jié)構(gòu)服役年限越短，建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件現(xiàn)存狀態(tài)會(huì)較好。

3.4 改造設(shè)計(jì)是否增加層數(shù)、荷載

工業(yè)遺存建筑改造常常會(huì)涉及原結(jié)構(gòu)上增加層數(shù)及荷載的情況。原因如下：①考慮改造后的面積和容積率需求。②許多工業(yè)建筑原有層高往往比較高，如料倉、轉(zhuǎn)運(yùn)站、筒倉經(jīng)常出現(xiàn)6m 甚至8m、9m 的層高，后續(xù)改造設(shè)計(jì)經(jīng)常增加夾層以增加空間利用率或空間層次效果。而增加層數(shù)會(huì)在原結(jié)構(gòu)上面增加新的荷載，新結(jié)構(gòu)構(gòu)件需要植筋或嵌固到原結(jié)構(gòu)上，給原結(jié)構(gòu)增加的負(fù)擔(dān)就越大，需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固的構(gòu)件就有可能較多、成本較高。

3.5 所在地區(qū)抗震設(shè)防烈度

抗震設(shè)防烈度對(duì)于結(jié)構(gòu)專業(yè)計(jì)算、抗震措施、構(gòu)件配筋等都有較大影響，所以依據(jù)建筑所在地區(qū)的抗震設(shè)防烈度標(biāo)準(zhǔn)，要求越高則后續(xù)進(jìn)行加固的可能性就越大。

3.6 原結(jié)構(gòu)構(gòu)件表觀完好度

原結(jié)構(gòu)的表觀完好度是很直觀的一項(xiàng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，若是從現(xiàn)場(chǎng)看到原建筑破敗嚴(yán)重，柱梁等結(jié)構(gòu)構(gòu)件存在大量的肉眼可見的混凝土脫落、鋼筋銹蝕、鋼結(jié)構(gòu)銹蝕、焊縫脫落等，對(duì)于其后續(xù)的結(jié)構(gòu)檢測(cè)以及加固的代價(jià)會(huì)更高[4]。

4 工業(yè)遺存改造設(shè)計(jì)中的加固策略

通過對(duì)首鋼老工業(yè)區(qū)改造項(xiàng)目的諸多實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)探索，依據(jù)園區(qū)內(nèi)原結(jié)構(gòu)檢測(cè)鑒定報(bào)告數(shù)據(jù)顯示，原工業(yè)建構(gòu)筑物存在大量整體鑒定為三級(jí)甚至四級(jí)的情況，采取大量的加固，對(duì)于改造后的使用空間、原始工業(yè)立面風(fēng)貌、工程難度和造價(jià)都有非常大的影響，建筑師應(yīng)具體情況具體分析，研究選用最適宜的加固策略，采用適宜的加固措施。

4.1 采用適宜的新技術(shù)，保證工業(yè)立面風(fēng)貌

以西十冬奧廣場(chǎng)項(xiàng)目某轉(zhuǎn)運(yùn)站改造單體為例，依據(jù)結(jié)構(gòu)檢測(cè)鑒定報(bào)告、原始施工圖紙并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)踏勘情況，經(jīng)過結(jié)構(gòu)計(jì)算，為滿足現(xiàn)行規(guī)范的抗震要求，將近半數(shù)左右的鋼筋混凝土框架柱需要進(jìn)行加大截面加固處理。但是增大截面法使得原工業(yè)結(jié)構(gòu)被新的混凝土保護(hù)層所包裹，丟失了歷史的斑駁印記和風(fēng)貌，與設(shè)計(jì)策略和效果構(gòu)想相悖。

經(jīng)過反復(fù)的研究討論，設(shè)計(jì)最終采用了在柱間增加屈曲約束阻尼支撐的加固方式來處理，此種加固處理方式可保證原有鋼筋混凝土柱大部分表面不受到破壞，同時(shí)新增的鋼支撐也作為了建筑改造后的立面元素，舊中有新，新舊對(duì)比。

4.2 磚墻立面保護(hù)的針對(duì)性加固策略研究

以首鋼老工業(yè)區(qū)某備件庫建筑改造為例，原建筑為鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)，外圍護(hù)為紅磚墻體，依據(jù)檢測(cè)鑒定報(bào)告經(jīng)計(jì)算后，混凝土柱需要采用粘鋼或增大截面法進(jìn)行加固處理，以滿足現(xiàn)行規(guī)范的要求。由于柱與紅磚墻是貼臨的關(guān)系，若是采用粘鋼加固，需要對(duì)柱子周邊紅磚墻進(jìn)行局部破拆，以保證植筋和新混凝土保護(hù)層的施工操作截面，且加固后的柱子會(huì)凸出原紅磚墻；若是采用增大截面法加固[5]，柱子周邊紅磚墻依然需要進(jìn)行破拆，都無法完好保留紅磚廠房的風(fēng)貌。

經(jīng)過建筑與結(jié)構(gòu)專業(yè)的多輪討論研究，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)踏勘情況，最終針對(duì)性的對(duì)貼臨紅磚墻的鋼筋混凝土柱采取局部增大截面法的加固策略，僅對(duì)柱室內(nèi)側(cè)的3 個(gè)界面進(jìn)行加大截面處理，在保證了主體結(jié)構(gòu)加固后的安全性的前提下，亦將紅磚廠房的工業(yè)風(fēng)完整保留。

4.3 工業(yè)風(fēng)貌、造價(jià)、工期的平衡

以某料倉改造設(shè)計(jì)為例，原料倉的建設(shè)年份為1972 年，原主體結(jié)構(gòu)的受力構(gòu)件大部分破損嚴(yán)重，鋼筋嚴(yán)重銹蝕，抗震構(gòu)造措施嚴(yán)重不符合現(xiàn)行規(guī)范，經(jīng)過反復(fù)的計(jì)算驗(yàn)證，若完全保留利用原結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，幾乎全部的柱、梁、樓板都要進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固處理，相應(yīng)由此帶來的工程造價(jià)、施工周期也成倍增加。

此種重重矛盾之下，既要兼顧工業(yè)改造風(fēng)貌，同時(shí)需要平衡工期和成本，設(shè)計(jì)采取了局部拆除+內(nèi)嵌新建的設(shè)計(jì)策略（圖2）。設(shè)計(jì)保留外周圈柱梁主體結(jié)構(gòu)，內(nèi)部的大量原結(jié)構(gòu)進(jìn)行拆除后，在內(nèi)部植入復(fù)建的建筑體量，新舊結(jié)構(gòu)脫開設(shè)計(jì)，僅進(jìn)行必要的搭接措施處理，外露的原始結(jié)構(gòu)也不需要進(jìn)行加固處理，留存了工業(yè)特征立面，內(nèi)部植入的新建建筑體量保證了室內(nèi)的有效利用空間，同時(shí)縮短了工期，節(jié)省了造價(jià)。

圖2 拆除+內(nèi)嵌設(shè)計(jì)策略分析

4.4 對(duì)不可避免的加固進(jìn)行重點(diǎn)部位“修舊如舊”

當(dāng)結(jié)構(gòu)加固措施不可避免時(shí)，除了可以研究選擇不同的加固策略措施外，還可以通過現(xiàn)代施工工藝、新材料等方式，對(duì)其進(jìn)行“修舊如舊”的處理。以園區(qū)某轉(zhuǎn)運(yùn)站改造為例，原轉(zhuǎn)運(yùn)站首層有較多柱間混凝土支撐，是非常有代表性的工業(yè)特征風(fēng)貌，但由于原結(jié)構(gòu)的情況嚴(yán)重不滿足現(xiàn)行規(guī)范的要求，必須采取滿粘鋼板、增大截面或新增支撐等加固措施。我們希望保留混凝土材料的純粹性，并未采用粘鋼加固的方式。最終采用增大截面法進(jìn)行加固，待新增的鋼筋及混凝土保護(hù)層完成后，在其表面進(jìn)行了做舊混凝土涂料及透明保護(hù)劑的處理，在起到新的結(jié)構(gòu)支撐作用下，表觀又展現(xiàn)了舊有的歷史感。鋼筋混凝土支撐修舊如舊如圖3 所示。

圖3 鋼筋混凝土支撐“修舊如舊”

5 結(jié)語

隨著工業(yè)產(chǎn)能的消退和新興產(chǎn)業(yè)的振興與迭代，城市更新工業(yè)改造項(xiàng)目也變的“熱”了起來。但是工業(yè)遺存更新改造項(xiàng)目與設(shè)計(jì)師平時(shí)接觸的常規(guī)項(xiàng)目還是有較大的區(qū)別，建筑設(shè)計(jì)需提前將檢測(cè)鑒定與加固設(shè)計(jì)納入改造設(shè)計(jì)的策略考慮范圍，對(duì)于原有建構(gòu)筑物的“拆除”或“保留改造”要結(jié)合多種因素綜合評(píng)判，不同的情況采取相對(duì)應(yīng)最適宜的加固方式，在保留工業(yè)風(fēng)貌特征、可控的造價(jià)、可控的施工難度及周期中尋找到適宜的平衡點(diǎn)。