老旧厂房增设艺术阳台加固设计研究

张由，曹淑上，杨记峰，丁金堂

（重庆市建筑科学研究院，重庆400042）

老旧厂房增设艺术阳台加固设计研究

张由，曹淑上，杨记峰，丁金堂

（重庆市建筑科学研究院，重庆400042）

由于结构使用用途和业态的改变，在老旧厂房改造中往往需要新增外悬挑阳台。该文主要介绍了老旧厂房增设艺术阳台加固改造技术，包括增设悬挑阳台艺术化设计技术、外包钢箱梁加固设计技术和新旧构件连接加固技术。

老旧厂房改造；艺术化设计；外包钢箱梁；新旧构件连接

0 引言

重庆作为老牌工业城市，在经济转型、节能减排、产业升级和淘汰过剩产能的发展大趋势下，很多老旧工业厂房被空置、废弃甚至变卖。而同时重庆作为山地城市，城市中心地带用地尤为紧张，寸土寸金，将老旧空置厂房改造后再利用成为必然。

根据厂房改变后的用途、业态变化往往会对厂房原结构进行改建、扩建和加固处理。增设悬挑阳台是经常遇到的改建、加固项目之一，新增阳台影响建筑外立面，因而新增阳台的建筑美观和结构安全同等重要。本文介绍了增设悬挑阳台的艺术化设计技术、外包钢箱梁加固设计技术和新旧构件连接加固技术。

图1 标准层建筑平面示意图（单位：mm）

图2 新增阳台典型平面布置图（单位：mm）

1 工程概况

原重庆印制二厂印刷车间现拟将该栋厂房改造为商业用途，因业态需要，将在二层(A)/(11)-(17)处新增悬挑阳台，该厂房为五层框架结构，楼板为预制板，于20世纪70年代建成并投入使用至今，该工程已服役40多年，厂房标准层建筑平面图如图1所示。

新增悬挑阳台外挑1.28m，阳台长4.6m，新增阳台典型平面布置如图2所示。

2 方案设计

2.1 增设悬挑阳台艺术化设计

新增悬挑阳台不仅要满足使用需求和结构安全要求，更要凸显新增阳台自身的建筑美观和与整个原建筑的搭配。

根据印制二厂改造的整个基调：体现老旧工业历史记忆、凸显新旧文化对话、彰显艺术气息。因此，对增设悬挑阳台艺术化设计尤为重要。

阳台的艺术化处理主要体现在阳台的整个造型和外装饰阳台板上。每个新增阳台平面尺寸为4.6m×1.28m，大小适中；阳台板采用雕孔考顿钢，上部搭配黄色和橙色雨棚，彰显艺术气息的同时，凸显了新旧文化的对话。建成后效果如图3所示。

图3 新增悬臂阳台现场照

2.2 外包钢箱梁加固

根据新增阳台建筑布置和使用要求，阳台为悬臂结构。新增悬臂阳台与原结构的连接部位为连梁，截面尺寸小，内部钢筋配置少。新增阳台后，该处原连梁从非受力构件变为弯扭受力构件。

2.2.1 阳台结构布置方案

采用新增悬臂H型钢，将阳台所有荷载传递到原连梁处，结构布置如图4所示。其中，GL2截面尺寸为HM250×175×7×11，GL3截面尺寸为HM150×100×6×9。

图4 新增阳台结构布置图（单位：mm）

2.2.2 原连梁外包钢箱梁加固方案

新增悬挑阳台后，原结构连梁从非受力构件变为同时承受弯矩和扭矩的受力构件。在《混凝土结构加固设计规范》GB 50367-2013[1]中有很多方法，如增大截面加固法、外包型钢加固法等，但对于受扭构件加固，该规范中未明确使用哪种方法，也未提供相应计算公式。为同时解决受弯和受扭承载能力不足的加固，该方案采用外包钢箱梁的方法对原连梁进行加固。

原结构连梁采用外包钢箱梁加固后，计算思路如下：新增悬臂阳台所有恒载和活载均由外包钢箱梁承担，不考虑原结构连梁受力贡献，仅考虑原结构连梁对新增钢箱梁的填实后，新增钢箱梁不会发生局部和整体失稳（可不计算新增钢箱梁的局部稳定和整体稳定），外包钢箱梁理论计算则依据《钢结构设计规范》GB50017-2003[2]，可较准确计算出钢箱梁的应力。加固后连梁截面如图5所示。

图5 连梁外包钢箱梁加固截面图（单位：mm）

采用Midas/civil进行建模分析，采用梁单元进行模拟，共82个节点、90个单元，结构计算结果如图6所示。计算结果表明：外包钢箱梁最大应力约为38MPa，最大应力截面为与原框架梁交接处截面。

图6 结构应力云图

为实现该方法，最主要从两个方面出发：①外包钢箱梁应与原混凝土梁紧密结合（钢箱梁与原混凝土梁间注胶），以保证新增钢箱梁不发生失稳破坏；②外包钢箱梁与原框架柱应有可靠连接，实现方法在下节详细论述。

2.3 新旧构件连接加固

新增阳台悬臂钢梁（GL2）与外包钢箱梁加固后的连梁（GL1）采用高强螺栓和对接焊缝组合的连接方式，新增阳台通过悬臂的GL2将荷载传递到钢箱梁上，由外包钢箱梁独立承担新增阳台荷载，如图7所示。

图7 GL2与GL1节点处理大样（单位：mm）

加固后的原连梁通过外包钢箱梁将荷载传递到原框架柱，经计算分析，新增阳台后，原框架柱结构安全性满足要求，故不需要对原框架柱进行加固，新增钢箱梁通过节点板与原框架柱连接，如图8、图9所示。

图8 GL1与原框架柱节点连接立面图（单位：mm）

图9 GL1与原框架柱节点连接剖面图（单位：mm）

3 结论

在既有结构中增设悬挑阳台等功能性构件或改变既有结构的使用用途已成为当前结构改造的主要内容之一。对于老旧厂房，新增悬挑阳台不仅要满足使用需求和结构安全要求，更要凸显新增阳台自身的建筑美观和与整个原建筑的搭配。

新增悬挑艺术阳台建筑外观漂亮，体现老旧工业历史记忆，凸显新旧文化对话，彰显艺术气息。通过外包钢箱梁对原混凝土梁进行加固，传力途径明确，计算依据可靠，通过新旧构件连接加固，保证新旧构件节点连接可靠，值得运用推广。

责任编辑：孙苏，李红

[1]四川省建筑科学研究院.GB 50367-2013混凝土结构加固设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2013.

[2]建设部.GB 50017-2003钢结构设计规范[S].北京：中国计划出版社，2003.

新报摘

未来5年，重庆这些老厂房老建筑将变身文创基地

近日，重庆市将从规划新建和提质升级着手，实施文化产业集聚类项目30余个，总投资将达570亿元。而在其中，大量都市核心区内的老仓库，厂房，老建筑，将变身文化产业集聚区。

目前，重庆已经建成N18文创园、黄桷坪艺术园区、喵儿石文创园、艺渡创文创园、501艺术基地。而“十三五”期间，京渝文创园、金山意库、枇杷山后街影视文创园、长安1862、沙磁文创园、印制二厂文创园、工业博览园将相继建成。这意味着，未来5年内重庆还有大量老建筑老厂房变脸。这些项目大都位于渝中区、沙坪坝区、江北区、大渡口等都市功能核心区。譬如，依托重钢工业遗存而建的重庆工业文化博览园，就将在改造利用旧厂房的基础上,有机结合新建工程,浓缩重庆工业史,于2016年底建成。

重庆市文化委相关负责人表示，合理利用城市中闲置的厂房、仓库、老建筑等进行改造装修，一方面降低开发成本，另一方面为文创人才提供利于创新创意的大型空间。同时，对面临老工业基地转型、城市发展空间极度有限的山城重庆来说，盘活存量房产发展文化产业集聚区，是促进旧城改造、城市更新和文脉传承的重要途径和良好选择。

（摘自：《重庆时报》）

Study on Reinforcement Design of Art Balcony Adding for Old Factory

For the transformation of the functions and operation format of the structure,a hanging balcony is always added to the old factory in renovation. This paper mainly introduces the reinforcement technology of adding an artistic balcony to the old factory building,including the artistic design technology of adding a hanging artistic balcony,the reinforcement design technology for a steel box girder and the reinforcement technology of new and old components connection.

transformation of old factory;artistic design;externally-wrapped steel box girder;new and old components connection

TU399

A

1671-9107（2017）06-0059-03

基金论文：该文为重庆市建设科技计划项目“老旧工业厂房改造再利用技术及工程管理综合研究”（项目编号：城科字2015第（1-36）号）系列研究论文之一。

10.3969／j.issn.1671-9107.2017.06.059

2017-05-09

张由(1987-)，男，重庆人，研究生，工程师，主要从事建筑结构检测鉴定、加固设计和加固施工等工作。