公共建筑更新改造技术研究

孙 伟

（中铁二十四局集团安徽工程有限公司，安徽 合肥 230011）

0 引言

2021 年3 月国家“十四五”发展规划和2035 年远景目标提出要加快转变城市发展方式，通过城市更新行动，推动空间结构优化和品质提升。这表明我国城市进入一个新的发展阶段，即由扩张式发展向内涵式发展转变，由物质为核心向以人为核心转变，由增量向存量转型。这对于既有建筑的更新改造提供难得的发展机遇。

刘建军等[1]认为建筑功能的变化必然引起对原有建筑进行大规模的改造，由此也形成了以“结构安全为主的加固＋局部建筑功能的改造”模式向以“大拆大改为主＋被动性结构加固”模式的转变，结构加固的难度与复杂性大大增加，这无疑对结构工程师提出了严峻的挑战。程绍革[2]针对城市大型公共建筑加固改造中亟待解决的问题，提出了相应的解决方案。佟旋[3]结合工程实例，介绍了老旧建筑和传统风貌建筑结构改造设计和施工中的一些关键技术措施、方法。代晓丽[4]认为设计师可利用BIM 技术、智能家居产品等现代化建筑设计与施工手段对老旧建筑进行改造设计，使其更加满足人们的生活需求。

本文结合实例项目改造经验，对公共建筑改造的特征进行总结，对改造过程中遇到的难点和对应解决措施进行归纳，对施工中应当重点关注的施工技术进行详细介绍。

1 背景与原则

原建筑于2009 年正式投入使用，其中先后经历了三次不同用途的更新改造，目前已不具备使用功能。为提升固定资产的使用效率，盘活固定资产的经济价值，经上级公司批准，决定启动公司附楼更新改造工程，将公司附楼打造成集培训、住宿、餐饮、休闲为一体的职工培训中心。

本工程采用设计施工总承包模式，重点对附楼1～7 层进行室内更新改造。设计方案结合了原建筑的特点，在尽量不调整原结构的原则下进行设计和施工。第一层大厅设计效果见图1。

图1 第一层大厅设计效果图

在充分考虑环保、节能理念的基础上，整体设计遵循建筑原有的可利用格局，尽可能利用旧物，力求达到既有资源和设计效果的有机结合。设计图纸以现代、清爽、稳重为基调，以浅灰色为色彩主轴，结合建筑的整体色彩体系，以达到设计内外的协调统一。

2 公共建筑更新改造工程施工的主要特征

2.1 原建筑的复杂性

由于该工程已投入使用近15 年之久，使用过程中经多次改造，与最初交付使用时差异较大，内部结构形式和使用装饰装修材料较为复杂，在施工过程中需要结合实体验证，设计单位根据现场情况进行设计深化和调整。

2.2 新的功能要求与原建筑结构的矛盾性

公共建筑更新改造最基本的目标是满足使用功能要求。本工程在进行到报告厅部分施工时，发现由于原结构多采用小跨度梁，导致现场存在较多承重柱，区域分隔变得较为零碎。按照原设计图纸，难以满足使用功能要求。经过多次变更调整，报告厅最终调整到在第二层最东侧，以最大可能地减少原结构形式对设计意图实现的不利影响。

2.3 部分原有结构和基层的可利用性

基于前期确定的更新改造的原则，尽量不改变主体结构，对建筑物原有部分充分利用，其中第四、六、七层仅对天面和墙面进行乳胶漆翻新和线路改造，而木地板及地砖、部分房间乳胶漆成色较好的天面和墙面等均进行保留利用。

2.4 现场调查的不确定性

由于原建筑使用功能发生了多次转变，设计图纸和过程控制资料的缺失，导致设计文件的形成依据具有极大的不确定性。同时又由于原建筑结构形式的限制，导致现有场地难以与设计文件所依据的原始条件一致，间接地导致设计意图无法完全实现。通过在施工过程中拆除工作的不断深入，对原建筑结构和材料了解的不断加深，设计单位结合现场实际情况对设计文件进行深度优化，施工单位对施工方案进行同步调整。

3 公共建筑更新改造工程施工中存在的问题及应对措施

3.1 新旧结构间如何固定问题

由于原建筑的运行年限较长，部分墙体面层和结构已经发生松散脱落和破坏，在更新改造工作开展前需要先对原建筑物部分进行有效加固或部分拆除，确保在后期施工过程中能够与新施工的构筑物形成良好的整体性。

3.1.1 填充墙与原结构连接

填充墙与原结构之间的连接方式主要分为刚性连接和柔性连接。

（1）刚性连接在施工中主要采用斜砌顶紧、竖向设置拉结筋的方法使填充墙与框架结构形成良好的整体性。植筋后应当通过抗拉拔试验来判定植筋效果是否符合要求，当填充墙墙长大于5m 时，墙顶与梁宜有拉结，施工现场较为常见的一种拉结做法是在填充墙顶部采用钢卡件进行连接固定。

（2）柔性连接是指将填充墙与框架结构留有一定间隙以减轻填充墙对主体结构的约束作用。施工中常采用的一种柔性连接方式是将填充墙与框架结构采用钢筋拉结、间隙采用聚苯乙烯泡沫塑料板或聚氨酯发泡材料填充。在一般施工过程中，与刚性连接相比较，其对工期、工程造价以及结构的整体性等方面缺点较为明显，在更新改造项目中应用较少。

3.1.2 轻钢龙骨隔墙与原结构连接

轻钢龙骨隔墙与原框架结构通过U 型固定夹固定连接，为避免原混凝土结构与金属构件直接接触，现场通常采用在U 型固定夹与混凝土结构间垫玻璃棉垫或密封胶条后用射钉或膨胀螺栓固定的做法。对于潮湿和土质松软的地面，应设置素混凝土墙垫。

3.1.3 后加钢结构梁与钢筋混凝土柱的连接

后加钢结构梁与钢筋混凝土柱的连接方式主要取决于T 型连接板与柱的连接锚栓的固定形式，按照工作原理和构造的不同可分为机械锚栓和化学锚栓，主受力构件中常采用的扩底型机械膨胀锚栓就属于机械锚栓中的一种。锚栓安装完毕后，再用螺母把T 型连接板安装在螺杆上，T 型连接板应提前焊接成型，避免现场焊接的高温对锚栓应力的影响，后将钢梁的腹板与T 型板用高强螺栓连接，这样形成的铰接点不会限制钢梁的转动，从而降低钢梁承受荷载后的弯曲变形对钢筋混凝土柱的不利影响。后加钢梁与钢筋混凝土柱连接示意见图2。

图2 后加钢梁与钢筋混凝土柱连接示意图

3.2 新旧标准发生变化、过程资料缺失

由于建筑施工时设计文件多采用纸质图纸，不易保存，且施工过程资料也一并缺失，这将是改造过程中的一个较为棘手的问题。设计单位在进行图纸设计时结合现行规范从对结构进行加强和减少结构上部荷载两个方面考虑，确定设计方案遵循“结构加固与轻量化设计并重”的原则。

3.2.1 轻量化设计

在进行报告厅图纸设计时，考虑到后期使用人数达140 余人，为减少楼面荷载，楼面选用 PVC 塑胶地板。除少部分涉水区域外，室内分隔墙体全部使用轻钢龙骨隔墙。图3 为现场采用的轻钢龙骨隔墙施工图。

图3 轻钢龙骨隔墙现场施工图

3.2.2 主体结构加固

现场调查发现个别主体结构构件的尺寸和配筋已经无法满足现阶段标准规范的要求，建设单位组织检测单位对原有结构进行实体检测，设计单位依据检测成果，在餐厅及后厨区域增加多处钢结构柱和钢结构梁以抵抗上部荷载，在进行建筑的加固工程时，设计人员不仅要从建筑总体 进行考虑，更要注重重点部位的加固，唯有如此，才能够大 幅地提升建筑的抗震能力，实现建筑质量的飞跃[5]。

3.3 原有墙面和地板渗水治理

由于原建筑物废弃时间较长，渗水部位具有一定的隐蔽性，现场技术人员通过蓄水和淋水试验对原建筑4～7 层房间进行墙面和天花渗漏排查，现场发现较多处卫生间墙面渗水，对渗漏水原因进行分析，判断为卫生间地面和墙面防水层失效导致，为减少工程量，加快工期，控制成本，选择采用在卫生间底部墙面砖和墙面间隙压注高性能防水胶的施工方法。

渗漏水治理是一项较为长期和复杂的工程，特别对于旧楼更新改造项目，是更新改造工程施工中的重难点内容。

4 主要施工工艺和质量控制要点

4.1 墙面岩板铺装

墙面岩板大面积铺贴为近些年兴起的一种施工方法，和传统饰面砖相比其对基层要求较为苛刻，由于一层大厅两侧墙面较高，且选用的岩板尺寸较大，现场施工采用五金刚挂件和AB 胶干挂的方式进行铺装。

4.1.1 施工工艺流程

基层处理→岩板排版→放线弹线→埋板安装→钢骨架制作安装→钢骨架上插入固定螺栓、镶不锈钢固定挂件→岩板开槽→用AB 结构胶嵌下层石材的上槽→插连接挂件→嵌入上层石材下槽→临时固定上层石材，镶不锈钢挂件→用AB 结构胶固定→修理保护→验收。

4.1.2 施工质量控制要点

（1）钢骨架所用龙骨规格、型号必须经过力学计算确定。

（2）当墙体内没有混凝土圈梁且结构梁之间的间距大于4m 时，可以采用穿墙螺栓固定埋板的方法在中间部位增加墙体的连接点，以实现结构的稳固性。

（3）石材挂件一般位于两块石材板之间，挂件的上下短槽刚好同时固定两个板块，对于在石材底部、顶部以及其他特殊造型部位，可采用挑件固定石材。

（4）在安装大型岩板等石材时应当制定专项施工方案，并依照规定履行审批程序。

4.2 防水施工

对于卫生间、厨房、阳台等构筑物而言，防水工程施工应作为更新改造工程的重点施工内容。由于建筑物运行时间较长，内部防水层大多已经受损，培训中心第一至三层的卫生间和厨房均采用涂膜防水施工方法。

4.2.1 施工工艺流程

基层清理→细部附加层施工→防水高度确定 涂膜防水层施工→做防水试验

4.2.2 施工质量控制要点

现场采用的涂膜防水施工应当满足以下要点：

（1）基层表面应平整清洁，不得有松动、空鼓、泛砂、开裂等缺陷，涂膜防水施工前还应对基层的含水率进行检测，符合设计要求后再进行涂膜防水施工。

（2）应在地漏、洁具根部、墙角等特殊部位进行防水附加层施工，以确保其防水性能。

（3）防水层应从地面开始施工，后延伸到墙面，且高出地面250mm；淋浴间墙面的防水层不得低于2 000m，且不低于淋浴喷淋口高度[6]。

（4）防水工程完成后必须做第一次蓄水试验，待地面面层完成后进行第二次蓄水试验，两次蓄水时间均不得低于24h。

4.3 轻钢龙骨隔墙施工

4.3.1 施工工艺流程

定位放线→安装天地龙骨→安装竖龙骨→安装通贯龙骨→设备设施管线安装→安装横撑龙骨→门窗等洞口制作→安装罩面板（一侧）→安装填充材料（岩棉）→安装罩面板（另一侧）→验收。

4.3.2 施工质量控制要点

（1）应按弹线位置固定沿地、沿顶龙骨及边框龙骨，龙骨的边线应当与弹线重合。龙骨的端部应安装牢固，龙骨与基体的固定点间距应不大于1m。

（2）在地龙骨下方应当铺设宽度宜为10mm 的橡胶垫。

（3）在安装另一侧罩面板前应对隔墙内设备管线进行验收，符合验收条件后再进行封闭。

（4）安装通贯龙骨时，低于3m 的隔墙安装一道，3～5m隔墙应当安装两道。

4.4 轻钢龙骨石膏板吊顶施工

4.4.1 施工工艺流程

对基层进行处理→确定标高、龙骨排板放线→吊杆、吊件安装→主龙骨安装→沿边龙骨安装→次龙骨安装→横撑龙骨安装→龙骨进行调平→对隐蔽工程进行验收→纸面石膏板安装→螺钉防锈处理→填补板缝→贴防裂网→刮第一遍腻子、进行打磨→刮第二遍腻子、进行打磨→刷乳胶漆底漆→进行打磨 →刷第一道面漆→刷第二道面漆→现场清理→验收。

4.4.2 施工质量控制要点

（1）在进行基层处理时应当排查、清除原吊顶内多余管线和设备，封堵原吊顶内多余孔洞，剔除基层松散部位，采用水泥砂浆修补找平，原建筑多余吊杆剪除后，利用水泥砂浆进行永久封闭处理。

（2）吊杆与建筑结构连接必须牢固，对于在灯具、风口等处须用次龙骨进行加固，龙骨吊杆不得与水管、大型灯具、通风等设备吊杆混用。

（3）在安装主副龙骨前应注意灯孔、喷淋、风口、检修口等位置，避免在安装设备时相互冲突，破坏龙骨。

（4）在弹线时，应当保证顶爆钉的间距保持在800～1 000mm 之间，不应与灯具、空调、消防喷淋等发生冲突，造成设备的损坏。

（5）封板前吊顶内所有管线、消防设备等必须进行测试和验收合格，避免在封板后出现线路不通、设备故障、消防管道漏水等问题造成返工。

（6）当石膏板天花吊顶长度大于15m 时，应当预留伸缩缝，并且伸缩缝的两边应设置在独立的龙骨上。

（7）自攻螺丝帽头宜深入吊顶石膏板表面0.5～1.0mm 深度，并且应进行防锈处理。

5 结论

公共建筑的更新改造应当以工程建设背景和原则为依据，充分了解公共建筑更新改造工程四个主要特征，通过设计和施工技术的持续反馈和紧密结合，重点解决新旧结构间固定、新旧标准发生变化等问题。工程总承包单位应加强过程控制，重点关注岩板安装、防水施工等工程的施工。充分发挥设计施工总承包优势，高标准完成工程目标。