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加固改造,城市更新的新亮點

 nplaiyanfang 2020-06-10

導讀:

既有建筑加固改造已經成為 “城市更新” 的新亮點。日前,林樹枝博士以廈門市危舊房屋為背景,分析了不同類型房屋存在的問題及相應的加固改造方法。介紹了廈門市既有建筑加固改造的成功案例,并系統(tǒng)闡述了廈門市中小學校舍抗震加固綜合技術。內容詳實,分析透徹,現(xiàn)將相關內容分享如下:



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既有建筑加固改造意義重大

    地震時人員傷亡,主要是由不符合抗震要求的房屋垮塌造成的。城市及農村危舊房屋,抗震性能差,應及時加固改造。

    每棟建筑物都有其規(guī)定的使用年限(一般是50年),一旦既有建筑超過正常使用年限,若其安全性能不能滿足居住要求,可采取相應的加固措施延長其安全使用壽命。

    既有建筑改變使用功能,如:增加荷載、增設電梯、增建車庫等,可以通過加固改造來實現(xiàn)。

    既有建筑周邊若有工程建設,如城市地鐵施工、地基基礎施工等,勢必會對周圍環(huán)境造成安全影響,建筑物需采取相應的加固措施,以確保安全。

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加固改造已成為“城市更新”的手段

    “新城建設”和 “舊城改造”共存,是城市更新發(fā)展的特點。其中以拆建為主的建筑更新是目前我國城市更新發(fā)展的主要方式。但在城市建設中,既有建筑的保護和改造再利用已引起各界的高度重視。

    對既有建筑進行主動式開發(fā)利用,以加固改造、改建擴建、設施維護為主,有針對性地采取諸如增加建筑使用功能、改造內部空間、更新外墻立面、以及新舊建筑之間的藝術化銜接等措施,使建筑物重新煥發(fā)活力。許多城市已有了成功案例,成為“城市更新”的新亮點。

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城市危舊房屋加固改造量大面廣

    年久失修、結構材料老化、破損,危房率逐年上升。水電設施老化,影響正常使用。存在重大安全隱患。人口密度大、產權關系復雜,住戶多為低收入階層,不愿搬遷,加固改造困難。

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農村危舊房屋抗震能力不足

    多數(shù)農民在建房時沒有考慮抗震設防的要求。磚石結構等抗震性能差的房屋仍大量存在。

    施工方法落后。農民建房多交給當?shù)毓そ?,施工方法不當甚至錯誤。如砌體房屋不設置構造柱、圈梁;屋面磚砌女兒墻未設構造柱、壓頂梁;基礎埋深不足;基礎尺寸太?。淮u墻、砂漿強度低;內外墻只留直槎,無拉結;工程接縫處理不當,等;采用包心柱、立磚立砌空斗承重墻等錯誤的施工方法。

    建筑材料不滿足要求。采用石灰摻黃土代替砂漿或砂漿配合比不符合要求,磚體材料質量偽劣,有些甚至使用舊磚。

    在軟弱地段或山坡地建房,房屋選址沒有考慮地質災害影響。

    (1)無圈梁構造柱房屋

    農村地區(qū),仍有不少沒有圈梁構造柱的房屋,這些房屋應加固改造或拆除。

(2)抗震性能差的石砌房屋

    農村地區(qū)(尤其是閩南地區(qū)),仍有不少石砌房屋,這些房屋抗震性能較差,應逐步拆除。 

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歷史風貌建筑是加固改造的重點

    廈門市歷史風貌建筑主要有:鼓浪嶼“萬國建筑博覽”;中山路騎樓建筑;廈大、集美的嘉庚建筑;閩南大厝等。

    一些很有價值的歷史風貌建筑經過近百年的風霜雨蝕,已破舊不堪,有的已面貌全非。還有一些建筑物存在安全隱患,甚至已成為危房,急需對其進行維修加固改造。

    尋找有效的加固改造方法,即要保持原有建筑風貌,又要確保結構安全,已成為加固改造成功的關鍵。

廈門市歷史風貌建筑主要分布區(qū):

五片

本島舊城片

同安舊城片

鼓浪嶼片

集美學村片

新垵霞陽片

兩線

本島東部環(huán)島路線

馬鑾灣北線

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抗震加固的基本原則

    現(xiàn)有建筑抗震加固前應進行抗震鑒定,依據(jù)抗震鑒定結果進行抗震加固。

    對建筑物進行加固之前,應對建筑物的現(xiàn)狀進行詳細調查,查明建筑物是否存在各種隱患。

    應根據(jù)《房屋抗震鑒定報告》綜合確定加固方案,包括房屋整體加固、局部加固或構件加固。

    加固方案應便于施工,盡量減少對生產、生活、環(huán)境的影響。應優(yōu)先考慮外加固,減少對內部活動的干擾。

    為降低施工影響,宜減少地基基礎的加固工程量,多采取提高上部結構抵抗不均勻沉降能力的措施。

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抗震加固設計要求

    加固方案應根據(jù)抗震鑒定結果進行綜合分析,分別采用房屋整體加固、區(qū)段加固或構件加固,加強整體性、改善構件的受力狀況、提高綜合抗震能力。

    加固或新增構件的布置,應消除或減少不利因素,防止局部加強導致結構剛度或強度突變。

    新增構件與原有構件之間應有可靠連接;新增的抗震墻、柱等豎向構件應有可靠的基礎。

    加固所用材料類型與原結構相同時,其強度等級不應低于原結構材料的實際強度等級。

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砌體結構抗震加固方法(節(jié)選)

    抗震加固的目的是提高房屋的抗震承載能力、變形能力和整體抗震性能,為了達到以上要求,可根據(jù)房屋的實際情況,選用以下一種或多種加固措施(詳下圖):

    增強構件自身承載能力:如修補結構構件的裂縫缺陷、砌體外包鋼絲網(wǎng)水泥等。

    增設構件加強整體性:增設磚砌體抗震墻、外包圈梁、鋼筋混凝土柱,砌體內增補構造柱等。

    增強構件之間的連接:磚墻與構造柱之間增設拉結鋼筋, 懸挑構件下加設圈梁,加強墻體與結構構件的連結。

砌體結構基礎加固

砌體結構墻體加固

砌體結構墻體加固(鋼筋網(wǎng) + 噴射混凝土)

砌體結構新增砌體抗震墻

砌體結構外加構造柱加固

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砼框架結構抗震加固方法(節(jié)選)

框架柱加大截面法

框架柱外包鋼板加固

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其他抗震加固方法(節(jié)選)

    搖擺墻與剪力墻的區(qū)別在于:將剪力墻底部從固接變?yōu)殂q接,墻體承載力需求減小,墻底彎矩釋放,因此對基礎需求也減小。 

    搖擺墻加固:1)利用整體型構件控制結構的變形模式;2)使墻體免受損傷;3)使結構擁有自復位能力。

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廈門市既有建筑加固改造成功案例

一、廈門鄭成功紀念館

歷史風貌建筑加固有了新方法

    老舊建筑加固,一般采用的傳統(tǒng)方法有三種,一是加大截面法,二是粘鋼加固法,三是粘貼碳纖維和玻璃纖維加固法。但這三種加固方法,優(yōu)點、缺點并存。像加大截面法,缺點是破壞建筑風貌和使用空間,對原結構造成損傷,增加重量。

    鄭成功紀念館是廈門的一座重要建筑,二層和三層抗震橫墻間距過大,抗震能力不足;一至三層縱墻尤其是二層縱墻,抗震能力不足;部分鋼筋混凝土梁和大開間樓板配筋不足。因此,建筑應當進行加固。

    為保持該紀念館的外觀原貌,需在建筑內部采取加固措施。且必須選擇對歷史風貌建筑的保護更有利的方法。本工程加固實施單位中國建筑科學研究院工程抗震研究所,采用“鋼絞線-高強聚合物砂漿加固法”,施工工藝十分簡單。就是把鋼絞線固定在需要加固的柱子、梁、樓板、墻體上,噴射界面劑,敷抹聚合物砂漿面層。鋼絞線的直徑只有3.05毫米,砂漿厚度為25毫米,加固后等于在建筑的表面進行粉刷裝修,既保持原建筑風貌、空間和使用功能,其承載力又有了很大的提高。

基本原則:不改變建筑風貌

    僅對結構縱向和橫向墻體進行加固。

    為保持該紀念館的外觀原貌,在建筑內部采取加固措施:板底、梁底、墻內表面。

    對梁、板混凝土碳化、堿酥、裂縫,鋼筋銹蝕進行清銹補強。

    采用不銹鋼絞線和高強聚合物砂漿加固梁、樓板和磚墻。 

  二、廈門中山南音宮

  三、廈門特區(qū)紀念館

  四、廈門國際會議中心

  五、廈門文化藝術中心

  六、廈門枋湖客運中心

  七、廈門人民檢察院綜合樓

  既有建筑保護的觀念更新

    中國“第一挪”——市檢察院綜合樓“圓弧曲線”完美挪位,這是廈門建筑界在觀念上的一次大更新。今后在歷史風貌建筑保護和舊城改造中,若建筑物與城市規(guī)劃發(fā)生沖突,應優(yōu)先考慮平移,而不是傳統(tǒng)的拆樓方案。

    廈門有極富特色的閩南大厝、騎樓式建筑、嘉庚式建筑、堪稱萬國建筑博覽的鼓浪嶼歷史風貌建筑,前人留下的珍貴遺產,應該想方設法留下來的。留住建筑就等于留住歷史。今后對這類值得回味、具有歷史風貌價值的建筑,當與城市規(guī)劃沖突時,可采用建筑平移技術,結合功能性的改造提升,最大限度地保護好原有建筑物的歷史價值。

八、廈門市中小學校舍抗震加固

    校舍抗震設計普遍存在的問題

    雙向剛度不均勻。中小學校建筑平面設計,為保證教室有良好自然采光和通風,在縱向需要布置設計大量的采光窗(大的窗口洞口),并為滿足消防疏散安全的需要,考慮密集人員疏散的要求,縱向布置疏散走廊。若采用磚混,則縱墻偏少,縱向薄弱易導致在地震破壞作用下縱向倒塌。

    結構體系不佳。早期的校舍,還有采用橫墻承重磚混結構,這是剛度低于框架結構的一種半剛性結構體系,學校的空間跨度大,橫波來的時候,跨度大的結構更容易垮塌。橫墻承重屬單向承重,縱向沒有足夠的拉結承重,所以地震一來,來回一晃,容易瞬間垮塌。 

  加固措施1:單跨框架結構增設外廊柱

  外廊式單跨框架的加固改造做法

    外廊式單跨框架加固改造,可在外廊的外側邊增設一排鋼筋混凝土柱,使結構橫向大梁成為三點支承,變單跨為多跨體系;大空間校舍,不宜采用磚混結構,宜采用全現(xiàn)澆的鋼筋混凝土框架結構;高烈度區(qū)推薦采用內廊式框架教學樓方案。


加固措施2:單跨框架結構加砼短翼墻

  加固措施3:板墻加固

加固措施4:粘貼鋼板加固

加固措施5:高強鋼絞線聚合物砂漿加固

  加固措施6:屈曲約束支撐加固

  加固措施7:在加固改造中推廣減隔震技術

    隔震:不讓地震力直接傳遞給建筑物,可減輕地震的搖晃約1/3左右,對鋼筋混凝土結構較為有利;減震:通過減震器對地震力產生阻尼,可減輕地震的搖晃約3/4左右,對鋼結構尤為適合。

    在國內,減隔震技術也已經得到應用,在一些常規(guī)的建造中,也積累了不少經驗。廈門市已施工完成多個減隔震項目,并進行了最大水平位移值的實際隔震結構動力特性試驗。

    在加固改造中,可通過推廣減隔震技術,減少建筑物構件的加固量。廈門市在中小學校舍加固中,采用屈曲約束支撐等減震技術,取得良好效果。

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結束語

    地震時人員傷亡,主要是由不符合抗震要求的房屋垮塌造成的。城市及農村危舊房屋,抗震性能差,加固改造意義重大。

    在抗御重大意外災害時,學校應成為周邊地區(qū)的應急避難場所。廈門市中小學校舍抗震加固綜合技術可為全國中小學校舍抗震加固提供借鑒。

    對既有建筑進行主動式開發(fā)利用,已成為“城市更新”的新亮點。但對于沒有歷史風貌建筑保留價值的危舊片區(qū)、舊村落,也可考慮成片拆除重建。

    為了提升結構的抗震能力,重要建筑、重點設防類建筑在抗震加固時,可結合采用減隔震技術。

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