既有厂房改造实训楼的关键技术研究

窦 林，吴德宝，熊 伟

（中建八局第三建设有限公司，江苏南京 210046）

1 工程概况

该工程为既有厂区改扩建校区，厂区内原工业厂房为特种薄膜生产主车间，于2005 年竣工。建筑面积约14404.56m2，建筑平面呈矩形，建筑高度22.4m。拟将原厂房改造为实训楼，建成与西侧新建体育馆相连，将实现器械健身、羽毛球、体操、武术场地训练以及大学飞机模拟仓模拟振动颠簸的教学场景。

2 可行性研究

2.1 房屋安全性鉴定

2.1.1 地基基础

地基基础较稳定，建筑物位移未超过规范允许的限制范围，未发现不均匀沉降引起的上部结构异常现象。基础形式不满足《建筑抗震设计规范》GB50011 相关条文的规定，该工程地基基础安全性等级评定为C 级、使用性等级评定为B 级。

2.1.2 上部承重结构

上部结构承载力进行了复核验算，混凝土梁、柱构件抗力与荷载效应比值均≥0.95，安全性等级评为B 级。根据承重结构使用状况和结构水平位移，经现场抽样检测，部分构件碳化深度超出构件钢筋保护层厚度，钢筋有锈蚀现象；部分混凝土梁有多条竖向裂缝，且缝宽达到C 级构件要求；实测顶点侧向位移值满足A 级倾斜限值，使用性等级评定为C 级。

2.1.3 围护结构

屋面渗水现象严重，外墙部分墙体缺失，墙体有多处接头缝。围护系统安全性、使用性等级均评定为C 级。

2.2 方案的可行性进行讨论及评审

（1）按现方案原厂房可保留部分土建结构约5000m2，须新建部分约8800m2。拆除后剩余单体的可靠性，已经影响加建方案。

（2）原厂房需取得合法手续并进行抗震专项鉴定。

（3）原厂房外观质量基本稳定，但根据鉴定结果应采取加固修补措施；原有建筑部分采用桩基，部分采用天然地基基础，不符合现行抗震规范要求，且加层后原有基础需进行加固处理，改造后的上部结构体系存在平面不规则、错层等不规则项。

（4）改造后的建筑应满足现行绿建规范的要求。

（5）为了保证改造工程顺利进行，在保证主要使用功能的前提下，建筑方案宜进行修改，对建筑立面适当简化。

（6）应针对新建面积大于保留面积，且保留部分尚需进行加固和改造的实际情况，充分评估经济性和可实施性，作出决策。

（7）应实事求是地确定改造后的使用年限，使用过程中加强监测。

2.3 改造建议

（1）对不同基础类型造成的抗震不利采取技术处理措施。

（2）加强填充墙体与主体结构的拉结措施，且应注意避免形成短柱；存在错层及高低跨结构，应采取有效措施，对于由于错层引起的短柱和矮墙，则应特别予以加强。

3 改造设计

对既有厂房进行三维扫描，采用BIM 逆向建模。首先设计建筑的立面效果，其次进行内部深化的设计，最后在模型基础上形成整个实训楼的建筑设计方案。原改造设计方案充分考虑立面效果，将原厂房低跨屋面抬高和增加建筑造型，使原高低跨屋面形成整体的效果，努力打造旧房改造典范工程，如图1 所示。

经可行性研究以及专家的建议，为保障厂房在改造后的结构安全，在保证使用功能前提下，对建筑立面进行简化。改造实训楼经结构初步计算决定采用以下建筑方案进行厂房改造，结构加固量最少，改造成本最低，原厂房利用率最高，原有建筑利用面积8820m2，原有建筑利用率达到61.23%。该工程将游泳馆上部夹层取消，功能移至实训楼，而实训楼通过增加夹层面积，降低建造成本，同时对原厂房进行最大化利用。考虑屋面构架由于采用后锚固植筋技术进行锚固，植筋胶容易老化的情况，以及新柱植入旧柱的可行性等多种因素，将南、东立面8.6m 高柱构架和屋顶悬挑造型取消，东面R-AA 轴屋面不抬高，19～31 轴高跨和32～40 轴低跨原彩钢板屋面系统除原钢梁保留其余换新，东侧辅房屋面抬高一层与西侧屋面形成整体。基础加固采用200×200静压锚杆预制钢筋混凝土方桩和加大基础底面积的方式，在加层处和扩建处筑新增柱基；错层按实际建筑计算，形成的短柱全长包钢加固，如图2 所示。

图1 厂房改造实训楼设计模型

图2 实训楼立面简化

4 改造施工

4.1 旧房拆除

因西侧新建体育馆占地影响，原厂房1～18 轴部分需拆除，而整个厂房拆除拟分两部进行。

第一步拆除与本次改造无关的结构单元，厂房11 轴伸缩缝以西部分，为体育馆建造腾出施工场地；考虑抗风性影响，临时增加抗风柱，柱基尺寸 200×350×500，预埋 6 根 M24 锚栓，柱间距为 5.0m，抗风柱采用 Q235B，型号 HM488×300×11×18；系杆采用 Q235，￠89×3 圆管；墙面镀锌檩条采用 Q235，型号 C160×60×20×2.2；面层采用彩钢板进行封闭。

第二步根据施工相关进度拆除厂房12～18 轴；同步拆除18轴以东钢屋面部分，拆除钢屋面时。围护结构拆除时，注意厂房排架柱需要保留，围护墙采用搭设外脚手架进行人工拆除。

4.2 加固措施

4.2.1 地基基础

加强建筑物沉降观测。观测要求：加固施工之前开始观测，每施工一层观测一次，建成以后第一年每两个月观测一次，第二年起每三个月观测一次，第三年起六个月观测一次，直至沉降稳定。

4.2.2 主体结构

碳化深度超出钢筋保护层厚度的构件应凿去钢筋保护层，去除松散混凝土至坚实处，经洒水清洁干净，再以专用环氧树脂修补砂浆修复钢筋保护层。碳化深度未到达钢筋保护层厚度的构件，用环氧树脂涂层封闭构件表面，以隔绝空气进入构件。对于缺陷体积较大时，采用高强度灌浆料支模浇筑进行修复。

4.2.3 围护结构

原有外墙砌体、屋面防水拆除重做。

5 结语

既有厂房改造实训楼，通过BIM 模型进行多方案比选、论证，最终确定建筑立面简化的方案设计。由此可见，改造加固工程，以结构安全为前提，目的在于满足使用功能。不提倡过多的考虑立面效果，而增加无关的改造，引起建筑自身的荷载加大，再通过加固修补措施来处理。

合理利用原厂房进行改造，降低工程的建造成本，同时面临改造加固使用年限会打折扣的问题。加固材料植筋胶、树脂胶经过长期应力作用，其耐久性也面临考验。工程竣工交付后需要加强对结构构件的检查、检测工作，对校方今后使用带来一定的负担。