建筑物加层改造施工设计与难点对策应用研究——以苏州三星液晶显示器FAB厂房扩建项目为例

河元哲

上海三现净化装饰工程有限公司（200233）

0 引言

近年来，企业因实际生产需要，对建筑物开展了大量加层改造工程。房屋加层能够在不增加房屋占地面积的基础上增加房屋的使用面积，投资少，效率高，不影响建筑使用即可完成加层施工，优势明显。但是建筑物加层改造施工存在一定技术难度。任何一个加层改造施工都要对建筑物进行现场勘探，得到实际建筑场地细致、全面的检查、计算和复核工作，评估建筑物整体安全性，设计科学合理的加层改造技术，检验加层方案和层数的可靠性。在多数技术问题中，一般有以下两种方式:①对建筑物地基进行勘探，提出加层结构相对应的地基处理方案；②对建筑物结构进行核算、加固，对加层部分的结构加以处理。文章以苏州三星液晶显示器FAB厂房扩建项目为例，探讨具体建筑物加层改造施工设计方案。

1 苏州FIC上部收尾(二期)工程项目概述

苏州FIC上部收尾（二期）工程项目位于苏州工业园区方洲路338号，总用地面积为572 033 m2，其中FAB厂房（224 m×364 m×29.8(H））面积约为302 200 m2。本项目主要施工内容是(一期)厂房内部的4层加建（格构梁土建施工53 856 m2），工程一期竣工后一年半后在3层加建格构梁层结构和4楼洁净室等其他收尾（装修及机电工程）作业（140 267 m2）。结构形式为RC框架结构。

该工程为苏州三星液晶显示科技有限公司FAB厂房扩建项目（加建1层）中土建工程。预计加层施工计划时间为2014/11/08-2015/09/05，历时10个月，其中土建工程的工期为2014/12/15-2015/04/20，对该施工厂房进行细致勘探，根据实地情况设计了新的加层施工方案，缩短了施工时间，提高了施工效率，实际完成时间为2015/03/08，比计划完成时间提前了43 d。

2 建筑物加层改造工程施工技术条件

2.1 建筑物加层改造地基基础条件判定

根据本工程情况对地基承载力进行核算，可以采用的方法有公式计算法、规范比较法、区域经验法以及建筑物指标规范查表法等。本项目在一期建设时期已完成加层部分的结构设计及上部荷载设计。加层施工对于地基没有特别的影响，增加了对于地基沉降的观测活动，验证不需要对地基采取更多加固施工。本次加层施工未对地基采取措施[1]。

2.2 上部结构条件

原建筑在改建时不需要进行大开间要求，增加层数在不超过3层的情况下，可以在原本墙体上砌筑材料，架设楼板和层板。如果原本的结构体系很难承受加层负荷，还需要将原本的横墙承重改造为纵墙承重，横墙和纵墙都能够均匀承受新加层负荷，最大限度发挥结构承载力[2]。加层工程设计使用要有限选择轻质材料，如空心砖，砌块，轻型防水材料，轻型保温材料等，减轻新加层整体重量。这样的方案效率高、工期短、经济性好[3]。除此之外，根据建筑实际条件，还可以使用架空梁法、外加框架结构加层法、增加轻质墙、增加轻钢结构、在大跨度框架结构上直接加层等方式来进行建筑物的加层施工。

根据本工程实际情况，地基稳固，不需要进行地基加固流程。建筑整体结构较为稳定，可以直接采用在原墙体上砌筑材料的方式进行加层。但是工程施工过程中也存在一些问题，需要根据工程实际情况进行施工工艺调整。

3 工程存在的问题及解决方案

3.1 本工程加层施工管理存在的问题

3.1.1 施工现场管理困难

本工程主要特点为厂房3层室内空间加建一层格构梁层（即4层）。厂房1、2层的生产线需在二期施工期间持续正常运营，因此施工过程中必须防止出现噪声和震动、空气污染、火灾、漏水等影响生产及损坏生产设备等情况。为防止这些情况发生，土建工程开工前事先进行了震动影响测评，对可能接触的原有设施进行保护措施，检查楼面开裂部位并进行防水修复。施工过程中，减少了室内加工量，低速运行施工装备，以达到最大限度的降噪效果；对施工区间和办公区间实施气密化，并在作业时间启动换气扇；运营消防监视团，现场配备灭火器，严格禁止工人携带易燃易爆物品进场，严禁吸烟，并持续给工人进行消防安全教育；在原有管线等设施附近作业时，安排专人进行监督及管理。

3.1.2 人力调集困难

除以上问题之外，本工程的重点和难点在于格构梁土建阶段恰逢春节，再加上施工在室内空间进行，造成格构梁作业面临光照不足、材料搬运困难、作业面洁净度要求高、作业难度大、危险系数高、劳动力不足、人工费上涨等一系列难题。虽难题众多，但业主的工期必须要保证。在这种情况下，格构梁作业一旦延期，将会导致洁净室后期所有收尾作业无法及时启动，严重影响整个工期计划和生产线的正常投入[4]。

3.2 问题的解决方案

在这种前提下为有效进行格构梁土建工程，为保证施工安全和工期，提出了如下3个方面建议，最后这些方案都被采纳并实施。

3.2.1 采用格构梁底部满铺模板方式

二期格构梁施工时建议格构梁底部采用满铺模板的方式，原因如下:相比根据格构梁的位置铺设脚踏板、安装防护栏、铺设安全网的常规施工方式，满铺模板所需的安全防护材料最简化，只需模板和木材；安全系数更高，排除高处坠落的危险；极大地扩张了作业空间，工人和材料动线更为清晰，便于存放施工材料，提高了工作效率；更有利于快速启动后续作业。因采用了新的格构梁施工模式，原本施工过程中，加层结构的承重不足，很难做到多人施工，材料的运载量和重量都有严格的限制，降低了工作效率。采用新的结构，不仅整体结构在承重方面更强，人员及物料的动线方面也更加科学合理，整体效率得以提高。

原方案如图1所示，改进方案如图2所示。

图1 格构梁底部不满铺模板方案（单位:mm）

图2 格构梁底部满铺模板改进方案（单位:mm）

3.2.2 增加材料入口

在甲方提出使用4处材料搬入口后，考虑到作业面积大（厂房规模:224 m×364 m）、材料搬入难度大、耗费时间、吊装设备过负荷作业等因素，经计算物量和吊装所需时间，提议增加到8处材料搬入口（6处钢平台，8处施工电梯）。该8处材料搬入口，分布在单层的3个方向上。分别为钢平台与承重10 t的施工电梯材料运输口2处，钢平台与承重5 t的施工电梯材料运输口4处，承重10 t的施工电梯材料运输口2处。该8处材料运输口在建筑两侧分别有1个运输口是只能运出，不能运入的；其他6处运输口均可以运出运入材料。因此材料运输的动线安排要根据材料运输口的功能来设计。

3.2.3 引入钢管架体

为更加明确材料需求量以及作业动线，也为确保以上方案的可行性，再次提议事先在一跨主梁（15 m×18 m）范围内进行样板施工（Mock-up施工）。通过Mock-up施工总结了一些经验，且在后续施工时得到了改善。Mock-up时采用的是钢管架体，但考虑到工期紧以及材料供应问题本工程时投入了镀锌盘扣式架体施工。通过Mock-up也证实了上部施工时对下层生产线的震动以及漏水的影响，降低了风险，保证了后期施工的顺利进行。投入的架体采用镀锌盘扣式架体，因镀锌盘扣式架体的模数统一，采用盘扣式架体也解决了当时市场上普通钢管架体供应难的问题。采用盘扣式架体既减少了材料的投入，有减少了室内运输的量。

4 建筑物加层改造施工改进方案最终成效

在满铺模板方式下土建工期相比原计划工期（常规方式下的工期）整整缩短了43 d，对后续工程洁净装修以及机电工程的尽早插入创造了有利的条件。而且施工过程中有效防止了安全施工的发生。虽然采用满铺模板方式和增加材料搬入口、实施样板施工等产生了一定费用，但对整个项目成本综合分析后发现整体成本反而下降了4%，证明这一方案的推行有助于提供本工程的施工效率并带来更好的经济性。

5 结论与建议

综上所述，随着建筑加层施工技术的不断进步，通过对厂房进行加层改造施工可以提高建筑的利用率。加层改造工程需要对建筑物的目前使用价值、施工条件、加层使用价值进行核算核查，还要注意加层施工之后建筑物是否存在外立面造型不美观的问题，符合建筑整体要求。加层施工要根据建筑物条件进行对应的施工设计，选择合适的施工方案，采用灵活的结构思路，创造出符合实际条件的结构体系，运用科学合理的施工方案，将建筑加层工程完成得坚固耐用、安全稳定。