虹橋國際機(jī)場T1航站樓從上世紀(jì)60年代開始建設(shè)，1984年、1991年、1994年經(jīng)過多次改造和擴(kuò)建，各部分已使用的時間約有50年、30年、25年、20年，具有明顯的不同年代結(jié)構(gòu)共存的特點。本文主要討論多輪改擴(kuò)建條件下，使用較長的結(jié)構(gòu)是保留還是拆除、不同結(jié)構(gòu)是否都要按新建結(jié)構(gòu)50年使用年限的要求進(jìn)行加固、如果不按新建結(jié)構(gòu)加固應(yīng)該按什么標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改造加固等問題。

1、結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的修訂歷程

1949年以前，許多歷史建筑采用國外規(guī)范設(shè)計建造，安全儲備較大且使用維護(hù)較好，加層改建、加固后的一些百年建筑仍在安全使用。

上世紀(jì)50年代-60年代沿用原蘇聯(lián)規(guī)范，結(jié)構(gòu)設(shè)計采用多系數(shù)表達(dá)的極限狀態(tài)設(shè)計法，未包含抗震設(shè)計，這一階段建筑結(jié)構(gòu)的總體質(zhì)量及安全度較低。

74系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范采用綜合安全系數(shù)法，即單一安全系數(shù)表達(dá)的極限狀態(tài)設(shè)計法，安全度設(shè)置水平基本維持60年代水平，7-9度抗震設(shè)防區(qū)采用基本烈度單水準(zhǔn)抗震設(shè)防。

89系列規(guī)范解決了74系列規(guī)范安全系數(shù)不一致的問題，利用可靠度設(shè)計理念對74系列規(guī)范進(jìn)行安全度校準(zhǔn)，抗震設(shè)計由單水準(zhǔn)設(shè)防過渡到三水準(zhǔn)設(shè)防和兩階段抗震設(shè)計。

2002系列規(guī)范提高設(shè)計荷載和作用、荷載和材料分項系數(shù)，降低材料設(shè)計強(qiáng)度取值、增加混凝土保護(hù)層厚度、提高梁板鋼筋最小配筋率和墻柱配筋率及構(gòu)造措施；抗震設(shè)計中提高抗剪能力和豎向構(gòu)件的性能、提出多道抗震防線等。

2010系列規(guī)范增加了結(jié)構(gòu)安全儲備，提高抗災(zāi)和抗連續(xù)倒塌能力，提倡采用高強(qiáng)度高性能材料，完善耐久性設(shè)計?？拐鹪O(shè)計吸取汶川地震的震害經(jīng)驗，適當(dāng)提高抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，提高了抗震設(shè)計要求。

從歷次標(biāo)準(zhǔn)的修訂過程來看，結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全度逐步提高，材料消耗量相應(yīng)增加，不同結(jié)構(gòu)類型不盡相同。在相同條件總體核算，89系列規(guī)范比74系列規(guī)范鋼筋用量增加約5-8%，2002系列規(guī)范比89系列規(guī)范鋼筋用量增加約10-15%，2010系列規(guī)范與2002系列規(guī)范相比梁鋼筋用量基本持平、柱鋼筋用量增加10-15%、采用高強(qiáng)度鋼筋后總體用量減少。74系列及89系列規(guī)范的安全度相對較低，2002系列以后的規(guī)范安全度有明顯提高。74系列抗震設(shè)計相對較弱，89系列基本形成抗震設(shè)計的概念，2002系列以后抗震設(shè)計逐漸完善。

除了施工和材料等客觀因素，結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全度一般取決于設(shè)計時遵循的規(guī)范本身的安全設(shè)置水平、規(guī)范的設(shè)計理念、項目重要性等。老航站樓結(jié)構(gòu)承載力基本能滿足現(xiàn)行規(guī)范的要求，需要加固的量相對較少。但是不同年代的航站樓結(jié)構(gòu)抗震承載能力和抗震措施差別較大，與改造后的抗震設(shè)計需求有不同的差距，需要大量的抗震加固。

2、改造結(jié)構(gòu)的使用年限

“設(shè)計使用年限”指設(shè)計規(guī)定的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件不需進(jìn)行大修即可按其預(yù)定目標(biāo)使用的期限。在結(jié)構(gòu)改造加固中的“后續(xù)設(shè)計使用年限”指被改造加固后的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件不需進(jìn)行大修即可按其預(yù)定目標(biāo)使用的期限，應(yīng)包括抗震設(shè)防、安全性、耐久性等性能目標(biāo)。后續(xù)設(shè)計使用年限是經(jīng)濟(jì)合理的改造加固方案的前提，決定各種荷載和作用的取值。達(dá)到設(shè)計使用年限，并不意味著該房屋結(jié)構(gòu)壽命的終結(jié)，而是需要再次進(jìn)行一次系統(tǒng)的檢查和鑒定，以作出是否可以繼續(xù)安全使用或應(yīng)再次加固的結(jié)論。

1)《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范》

設(shè)計使用年限應(yīng)由業(yè)主和設(shè)計單位共同商定。當(dāng)加固材料含有合成樹脂或其他聚合物成分時宜按30年考慮，當(dāng)使用年限為50年時所用的膠和聚合物的粘結(jié)性能應(yīng)通過長期應(yīng)力檢測；使用膠粘、摻聚合物材料加固應(yīng)定期檢查其工作狀態(tài)，首次檢查時間不應(yīng)遲于10年。

《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范》要求既有建筑物結(jié)構(gòu)荷載標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》，樓面活荷載、基本風(fēng)壓、基本雪壓均以50年設(shè)計基準(zhǔn)期為基礎(chǔ)，根據(jù)后續(xù)使用年限進(jìn)行0.85-1.0的系數(shù)修正，但對于30-50年后續(xù)使用年限的修正系數(shù)均為1.0。也就是說，一般30年-50年設(shè)計使用年限，加固設(shè)計采用的樓面活荷載、風(fēng)荷載、雪荷載等都與新建結(jié)構(gòu)相同，按50年設(shè)計基準(zhǔn)期采用。

2)《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》和《建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程》

對不同建造年代的建筑規(guī)定了不同的后續(xù)使用年限：70年代及以前建筑經(jīng)耐久性鑒定可繼續(xù)使用的，其后續(xù)使用年限不應(yīng)少于30年；80年代建造的直至89系列規(guī)范執(zhí)行前(不晚于1993年7月1日)建造的，后續(xù)使用年限宜采用40年或更長，且不得少于30年；90年代采用89系列規(guī)范設(shè)計建造的，后續(xù)使用年限不宜少于40年，條件許可時應(yīng)采用50年；在2001年以后采用2002系列規(guī)范設(shè)計建造的，宜采用50年。

要求最低后續(xù)使用年限是30年，采用74系列規(guī)范及以前設(shè)計建造的均不少于30年，采用89系列規(guī)范設(shè)計建造的不少于40年，且規(guī)定有條件時應(yīng)采用更高的標(biāo)準(zhǔn)，盡可能提高其抗震能力，對國家投資的項目可依據(jù)相關(guān)部門的要求按較高的要求鑒定。

3、航站樓改造的功能要求

1)人員密集

按照現(xiàn)行《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》，國際或國內(nèi)主要干線機(jī)場航站樓結(jié)構(gòu)的建筑抗震設(shè)防類別為重點設(shè)防類，支線機(jī)場航站樓沒有明確要求，這一劃分標(biāo)準(zhǔn)主要是按建筑物內(nèi)人員密集程度確定的。對于航站樓改造結(jié)構(gòu)加固來說，可按《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》和《建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程》中“乙類建筑”有關(guān)的要求進(jìn)行鑒定和加固，不同后續(xù)使用年限的結(jié)構(gòu)其乙類建筑的核查和提高措施也不同，對其后續(xù)使用年限的確定沒有影響。

2)航管、通信、應(yīng)急指揮功能

汶川地震發(fā)生后，災(zāi)區(qū)的成都機(jī)場、綿陽機(jī)場、廣漢機(jī)場航管系統(tǒng)不能正常運行，機(jī)場關(guān)閉不能及時救援，因此《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》提出了航管樓的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)高于重點標(biāo)準(zhǔn)。實際上，信息控制中心、應(yīng)急指揮中心等部位具有類似于航管樓的重要性。如改造的航站樓結(jié)構(gòu)中有這些重要功能，除了按“乙類建筑”采取提高抗倒塌變形能力的措施，對合理的破壞機(jī)制和變形能力、延性有較大提高外，還要提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震承載能，使通信設(shè)施和網(wǎng)控設(shè)備在地震后仍正常運行。因此，航管、通信、應(yīng)急指揮功能的航站樓結(jié)構(gòu)后續(xù)使用年限不能按最低要求選用，應(yīng)有從30年提高到40年或50年，從40年提高到50年。

3)過渡性功能

航站樓在不停航改造中可能出現(xiàn)使用年數(shù)較長、僅僅在過渡期內(nèi)保留的結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)也需要進(jìn)行必要的抗震鑒定和加固，但不能直接套用現(xiàn)有的鑒定和加固規(guī)范。2008年北京奧運會體育場館和2010年上海世博會場館的改造中有類似情況。過渡期的航站樓結(jié)構(gòu)改造設(shè)計使用年限應(yīng)由業(yè)主和設(shè)計共同確定，建議采用10年的后續(xù)使用年限進(jìn)行鑒定和加固，以滿足建筑短期使用功能的需求。

4、航站樓結(jié)構(gòu)改造的對策

1)原結(jié)構(gòu)規(guī)則性的改造

結(jié)構(gòu)的不規(guī)則性包括平面不規(guī)則、豎向不規(guī)則。平面不規(guī)則包括扭轉(zhuǎn)不規(guī)則、凹凸不規(guī)則、樓面大開洞等；豎向不規(guī)則有豎向抗側(cè)力不連續(xù)、樓層承載力突變等。一般的局部樓板開洞、局部次梁布置調(diào)整、局部框架柱移動等不會引起結(jié)構(gòu)不規(guī)則性的增加，但樓面大開洞、框架梁打斷等改造可能造成平面不規(guī)則，抽柱改造則會造成結(jié)構(gòu)豎向不規(guī)則，不規(guī)則程度參考抗震超限審查的有關(guān)內(nèi)容判別。

結(jié)構(gòu)改造改變原結(jié)構(gòu)規(guī)則性或引起不規(guī)則性增加時，鑒定加固要高于鑒定和加固規(guī)范的一般要求，進(jìn)行針對性的評估并采取加強(qiáng)措施。為實現(xiàn)規(guī)范的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)采用比《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》最低要求的后續(xù)使用年限更高的要求。比如，74系列規(guī)范設(shè)計的航站樓結(jié)構(gòu)，《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》最低要求的后續(xù)使用年限要求是30年，當(dāng)改造引起不規(guī)則時，其后續(xù)使用年限宜按40年鑒定加固。

2)加層改造

加層改造可能引起原結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)、豎向構(gòu)件的荷載有較大幅度的增加，整體結(jié)構(gòu)重量及振動特性也會有較大的變化，不能直接套用抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)的具體要求。

若進(jìn)行加層改造，加層的要求應(yīng)高于現(xiàn)有建筑抗震鑒定的標(biāo)準(zhǔn)。加層新建的面積與原結(jié)構(gòu)面積之比較大，特別是航站樓結(jié)構(gòu)一般層數(shù)較少，加層改造的原結(jié)構(gòu)也應(yīng)接近或達(dá)到新建工程的要求。比如，采用74系列規(guī)范設(shè)計的航站樓結(jié)構(gòu)，《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》最低要求的后續(xù)使用年限要求是30年，加層改造的后續(xù)使用年限宜采用50年，不少于40年。

3)確定綜合加固目標(biāo)

綜合加固的目標(biāo)確定中，建筑功能和項目的整體考慮是居于第一位的，首先分析現(xiàn)有建筑是否滿足改造后的近期和遠(yuǎn)期功能要求，全不滿足則拆除；如果僅滿足近期目標(biāo)，考慮是否作為過渡期使用；如果近遠(yuǎn)期都滿足，則多方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定綜合加固目標(biāo)(見流程圖)。

5、結(jié)語

1)目前面臨改造的航站樓多建于上世紀(jì)90年代左右，都不滿足歷史保護(hù)建筑的條件，改造必須遵循先行的消防和抗震規(guī)范，如何在原有造型結(jié)構(gòu)和新規(guī)范的博弈是每位決策者需要重點考慮的，對于建設(shè)于60-70年代的航站樓原址拆除重建也許是最經(jīng)濟(jì)合理的改造方法。

2)慎重對待航站樓結(jié)構(gòu)改動，若必須要改造也要盡量控制對主體結(jié)構(gòu)的影響。主體結(jié)構(gòu)內(nèi)的房中房結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)行較大變動。航站樓樓內(nèi)部分空間打通，流程連續(xù)等，可在保持主體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，對圍護(hù)結(jié)構(gòu)、樓板等部位進(jìn)行改造。

3)百年建筑需要百年標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范支撐，除了科學(xué)合理的設(shè)計規(guī)范，也需要運行維護(hù)規(guī)范。

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