張志聰

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

0 引言

工業(yè)遺存改造項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)計保留原有結(jié)構(gòu)，一方面是對于老工業(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、時代記憶[1]。例如，西十東奧天車廣場的改造完整保留了原有風(fēng)貌，如圖1所示。原結(jié)構(gòu)的檢測鑒定作為重要的前置設(shè)計條件，用于評定原結(jié)構(gòu)安全等級并指導(dǎo)后續(xù)的結(jié)構(gòu)加固設(shè)計。結(jié)構(gòu)加固設(shè)計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)貌特征能否被忠實的保留等等關(guān)鍵問題。

圖1 西十冬奧天車廣場改造后實景

1 工業(yè)遺存改造項目結(jié)構(gòu)檢測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偷工減料，以及現(xiàn)場實際情況與原始施工圖紙不符的情況。故而，結(jié)構(gòu)檢測鑒定是改造更新設(shè)計重要的前置條件，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經(jīng)濟(jì)的改造價值。

（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)檢測鑒定概述

2.1 結(jié)構(gòu)檢測鑒定主要工作內(nèi)容

檢測鑒定會根據(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)計吻合程度，同時進(jìn)行有針對性的一系列技術(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)場調(diào)查、檢測分析結(jié)果，進(jìn)行承載力、變形驗算，對結(jié)構(gòu)安全性、正常使用性、耐久性等進(jìn)行評價判斷，對改造的設(shè)計策略、使用功能、空間改變、立面更新或再造等給予堅定的支撐。

2.2 檢測技術(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)檢測技術(shù)手段，通常需要對原結(jié)構(gòu)進(jìn)行一定的鑿除破壞，將內(nèi)部鋼筋直接暴露，以利于檢測并確認(rèn)鋼筋配置[3]。但這種方式對于原結(jié)構(gòu)會造成不同程度的破壞，檢測完成后需要進(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。

對于歷史價值較高、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手段，可采用鋼筋檢測儀、電磁、射線等新的無損檢測技術(shù)替代。但另一方面無損檢測技術(shù)同時有作業(yè)周期長、成本較高等劣勢，故而結(jié)構(gòu)檢測應(yīng)針對不同的具體情況，選擇確定最相適宜的檢測技術(shù)。

3 工業(yè)遺存改造中檢測鑒定和加固設(shè)計的影響因素

3.1 詳細(xì)、有針對性的檢測任務(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)計提供有力的技術(shù)依據(jù)，應(yīng)該有系統(tǒng)的對現(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)，制定有針對性的不同系統(tǒng)的檢測鑒定任務(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性的加固措施建議。

3.2 原始圖紙

原始設(shè)計圖紙是老工業(yè)建筑改造重要的設(shè)計依據(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，如果需要檢測出結(jié)構(gòu)構(gòu)件相應(yīng)的配筋，則需要對大量結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行破損檢測，會對原結(jié)構(gòu)會造成非常大的損害；同時結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)等隱蔽工程更難做到實測鋼筋配置，且很難做到全面檢測。雖然還可以采用超聲波、射線等無損檢測方式，但是此種技術(shù)無法做到全面檢測出結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)鋼筋型號布置，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，那么相對應(yīng)的結(jié)構(gòu)檢測鑒定工作的技術(shù)手段會有非常大差別，檢測工作周期、費(fèi)用都會成倍增加。

3.3 原設(shè)計采用的規(guī)范版本

原有結(jié)構(gòu)規(guī)范大致有：《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB 50011—2010）《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB 50011—2001）《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GBJ11—89）等。同一個工業(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)范差異就會越小，且同時反映了原建筑的設(shè)計與建造年代，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)會較好。

3.4 改造設(shè)計是否增加層數(shù)、荷載

工業(yè)遺存建筑改造常常會涉及原結(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)防烈度對于結(jié)構(gòu)專業(yè)計算、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評價標(biāo)準(zhǔn)，若是從現(xiàn)場看到原建筑破敗嚴(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，對于其后續(xù)的結(jié)構(gòu)檢測以及加固的代價會更高[4]。

4 工業(yè)遺存改造設(shè)計中的加固策略

通過對首鋼老工業(yè)區(qū)改造項目的諸多實踐經(jīng)驗探索，依據(jù)園區(qū)內(nèi)原結(jié)構(gòu)檢測鑒定報告數(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甚至四級的情況，采取大量的加固，對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

以西十冬奧廣場項目某轉(zhuǎn)運(yùn)站改造單體為例，依據(jù)結(jié)構(gòu)檢測鑒定報告、原始施工圖紙并結(jié)合現(xiàn)場踏勘情況，經(jīng)過結(jié)構(gòu)計算，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)計策略和效果構(gòu)想相悖。

經(jīng)過反復(fù)的研究討論，設(shè)計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，新舊對比。

4.2 磚墻立面保護(hù)的針對性加固策略研究

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)檢測鑒定報告經(jīng)計算后，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)場踏勘情況，最終針對性的對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，僅對柱室內(nèi)側(cè)的3 個界面進(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、工期的平衡

以某料倉改造設(shè)計為例，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)的計算驗證，若完全保留利用原結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行改造設(shè)計，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、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，同時需要平衡工期和成本，設(shè)計采取了局部拆除+內(nèi)嵌新建的設(shè)計策略（圖2）。設(shè)計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，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，同時縮短了工期，節(jié)省了造價。

圖2 拆除+內(nèi)嵌設(shè)計策略分析

4.4 對不可避免的加固進(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，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)改造項目也變的“熱”了起來。但是工業(yè)遺存更新改造項目與設(shè)計師平時接觸的常規(guī)項目還是有較大的區(qū)別，建筑設(shè)計需提前將檢測鑒定與加固設(shè)計納入改造設(shè)計的策略考慮范圍，對于原有建構(gòu)筑物的“拆除”或“保留改造”要結(jié)合多種因素綜合評判，不同的情況采取相對應(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、可控的施工難度及周期中尋找到適宜的平衡點(diǎn)。