無(wú)論一線、二線城市，建筑加固改造項(xiàng)目逐年增多，土地資源的稀缺性，五、六十年代超過(guò)設(shè)計(jì)使用年限的老房屋，安全儲(chǔ)備不足的舊建筑，隨著抗震標(biāo)準(zhǔn)的提高，許多不能滿足新設(shè)防抗震要求的現(xiàn)有房屋，都需要進(jìn)行加固改造；且一個(gè)城市的發(fā)展，都有百年甚至千年的歷史，各自獨(dú)特的城市格局和風(fēng)貌，簡(jiǎn)單的房屋拆除新建，將會(huì)破壞城市原有格局，切斷城市文化的傳承，變成千篇一律的現(xiàn)代模式。
加固改造不僅可以增加建筑的安全性，延長(zhǎng)建筑物的使用年限，而且可以滿足城市文化的延續(xù)，對(duì)舊建筑改造加固的同時(shí)，給予舊建筑新的生命活力，也保留了城市的記憶。
加固改造項(xiàng)目成本控制可分為兩個(gè)階段，方案階段和施工方法優(yōu)選階段。加固改造方案階段主要考慮建筑、結(jié)構(gòu)方案、后續(xù)使用年限、計(jì)算方法和參數(shù)等；施工方法主要為加大截面、粘剛、粘碳纖維等具體的加固施工措施。本文從方案階段入手，簡(jiǎn)要分析加固改造成本的優(yōu)化和控制。
一、 改造方案對(duì)成本的影響
舊建筑改造上宜遵循“經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、美觀”的原則，力求功能合理、空間順暢、實(shí)用高效，以常規(guī)的、合理的技術(shù)手段，取得最佳的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，以降低加固改造成本。
舊建筑加固改造，在成本方面應(yīng)在最大可能的不拆除和改變?cè)薪Y(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行修葺，并在舊建筑上增加一些新的結(jié)構(gòu)以滿足新的使用要求，因此作為加固改造項(xiàng)目，主體建筑物最好基本保留，這也是成本控制的最主要部分。
國(guó)外典型案例如德國(guó)魯爾工業(yè)區(qū)的改造轉(zhuǎn)型，魯爾區(qū)改造最大的特點(diǎn)，就是大面積保留了原址的廠房和設(shè)置，并賦予它們新的功能。原來(lái)的油罐改造成潛水俱樂部的訓(xùn)練基地；原來(lái)存放焦煤的巨大水泥構(gòu)筑物被改造成了一個(gè)攀巖訓(xùn)練場(chǎng)，水泥巖壁上增設(shè)了適合不同水平的攀巖者路徑，吸引了各種年齡的攀巖愛好者；這里還有許多舊廠房的利用頗有創(chuàng)意，有的被出租給了電影制片者當(dāng)電影場(chǎng)景，有的能舉辦別開生面的婚禮晚會(huì)，有的演繹成了震撼人心的當(dāng)代“雕塑公園”；高爐等工業(yè)設(shè)施可以讓游人安全地攀登、眺望，廢棄的高架鐵路可改造成為公園中的游步道，并被處理為大地藝術(shù)的作品。夜晚，燈光藝術(shù)點(diǎn)綴的巨大高爐成為一道奇特的風(fēng)景，吸引著游人的目光，給人無(wú)盡想象。
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煤氣罐改建而成的博物館
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由洗煤車間改建而成的魯爾博物館
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煉鐵高爐化身為觀光塔
魯爾區(qū)創(chuàng)意性的改造方案，不僅使這份不可多得的人類歷史遺產(chǎn)華麗轉(zhuǎn)身并重放異彩，而且基本保留原有建筑物主體結(jié)構(gòu)，經(jīng)濟(jì)效應(yīng)非常明顯。
二、后續(xù)使用年限對(duì)成本的影響
建筑物后續(xù)設(shè)計(jì)使用年限同樣是影響加固改造成本的主要因素之一。
現(xiàn)舉一較為典型的實(shí)例予以說(shuō)明，以北京某改造類公寓為例，擬改造的現(xiàn)有建筑用地性質(zhì)為工業(yè)用地，其原設(shè)計(jì)使用功能為辦公，建造年代為2001年，距今已使用17年，結(jié)構(gòu)體系為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。該物業(yè)狀態(tài)為租賃，租賃年限30年。擬將該建筑改造為公寓用途，與之前辦公相比，結(jié)構(gòu)增加的荷載主要有：建筑隔墻、地暖面層、裙房屋頂增設(shè)屋頂花園以及主樓屋頂新增消防水箱等設(shè)備。在結(jié)構(gòu)加固初設(shè)階段，設(shè)計(jì)單位分別按照后續(xù)使用50年和30年的地震動(dòng)參數(shù)進(jìn)行了加固計(jì)算，在其它設(shè)計(jì)條件及計(jì)算參數(shù)均相同的情況下，地震作用對(duì)結(jié)構(gòu)抗震豎向構(gòu)件加固量的影響情況詳見表1。對(duì)比可見，后續(xù)使用30年的結(jié)構(gòu)框架柱、梁的加固數(shù)量比后續(xù)使用50年的減少70%左右，總的加固費(fèi)用減少56%左右。
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不同后續(xù)使用年限的結(jié)構(gòu)加固量對(duì)比
注：后續(xù)使用50年對(duì)應(yīng)的地震參數(shù)取自《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》，后續(xù)使用30年對(duì)應(yīng)的水平地震影響系數(shù)最大值按《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》條文說(shuō)明第1.0.1條進(jìn)行0.75的折減。
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不同設(shè)計(jì)年限的加固成本對(duì)比
由上述例子可以看出，加固改造項(xiàng)目后續(xù)設(shè)計(jì)使用年限的選取對(duì)成本影響很大，因此需合理確定后續(xù)設(shè)計(jì)使用年限。
加固后混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限，應(yīng)按《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50367-2013第3.1.7條確定：
1) 結(jié)構(gòu)加固后的使用年限，應(yīng)由業(yè)主和設(shè)計(jì)單位共同商定。
2) 當(dāng)結(jié)構(gòu)的加固材料中含有合成樹脂或其他聚合物成分時(shí)，其結(jié)構(gòu)加固后的使用年限宜按30年考慮；當(dāng)業(yè)主要求結(jié)構(gòu)加固后的使用年限為50年時(shí)，其所使用的膠合聚合物的粘結(jié)性能，應(yīng)通過(guò)耐長(zhǎng)期應(yīng)力作用能力的檢驗(yàn)。
3) 使用年限到期后，當(dāng)重新進(jìn)行的可靠性鑒定認(rèn)為該結(jié)構(gòu)工作正常，仍可繼續(xù)延長(zhǎng)其使用年限。
4) 對(duì)使用膠粘方法或摻有聚合物材料加固的結(jié)構(gòu)、構(gòu)件，尚應(yīng)定期檢查其工作狀態(tài)；檢查的時(shí)間間隔可由設(shè)計(jì)單位確定，但第一次檢查時(shí)間不應(yīng)遲于10年。
5) 當(dāng)為局部加固時(shí)，應(yīng)考慮原建筑物剩余設(shè)計(jì)使用年限對(duì)結(jié)構(gòu)加固后設(shè)計(jì)使用年限的影響。
加固后砌體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限，按《砌體結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50702-2011 第3.1.8條規(guī)定：“一般情況下，宜按30年考慮”。
加固后鋼結(jié)構(gòu)的繼續(xù)使用期無(wú)規(guī)范相關(guān)規(guī)定。
三、新增荷載對(duì)成本的影響
相比上面兩項(xiàng)整體的影響因素，下面幾項(xiàng)為細(xì)節(jié)上的一些優(yōu)化做法。
建筑物使用功能的改變，一般會(huì)導(dǎo)致荷載的變化，如隔墻的增加、地面建筑做法加厚、使用空間活荷載的增加等，加固改造設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量使改造后的恒、活荷載不超過(guò)原設(shè)計(jì)荷載。具體可采用如下措施：
1) 隔墻材料盡量采用輕質(zhì)隔墻，自重不超過(guò)1KN/m²；采用砌塊隔墻時(shí)，建議選擇大孔輕集料混凝土砌塊或加氣混凝土砌塊，自重不宜超過(guò)7KN/m²；
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輕鋼龍骨隔墻
2) 依據(jù)新的建筑使用功能，復(fù)核原地面建筑做法厚度，優(yōu)化原設(shè)計(jì)恒荷載，如地面建筑做法需增加時(shí)，盡量采用輕質(zhì)材料如泡沫混凝土、蛭石砂漿等。
3) 原建筑為廠房或?qū)嶒?yàn)室時(shí)，頂板吊掛有時(shí)取2.0~2.5KN/m²，可依據(jù)后續(xù)使用功能優(yōu)化此部分荷載。
四、樓板采用塑性算法
目前鋼筋混凝土現(xiàn)澆板的內(nèi)力計(jì)算時(shí)，大部分采用彈性理論。工程實(shí)踐證明，現(xiàn)澆板的塑性理論和計(jì)算結(jié)果是安全可靠的，且比彈性理論節(jié)約25%左右樓板鋼筋。加固改造項(xiàng)目中，樓板塑性算法滿足新的使用功能時(shí)，沒有必要對(duì)樓板進(jìn)行加固改造，以節(jié)約改造成本。
建議加固改造項(xiàng)目樓板計(jì)算按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010-2010）第5.4節(jié)進(jìn)行塑性內(nèi)力重分布復(fù)核分析。
五、簡(jiǎn)化設(shè)備、水箱等重荷載傳力途徑
一般結(jié)構(gòu)體系中，恒、活荷載的傳力途徑為：
樓板 → 梁 → 柱或墻 → 基礎(chǔ)
如新增設(shè)備或水箱直接位于樓板之上，需對(duì)樓板、梁、柱墻、基礎(chǔ)復(fù)核并加固，當(dāng)屋頂新增設(shè)備位于柱頂或墻頂時(shí)，可以避免對(duì)梁、板的加固，因此建議屋頂新增設(shè)備盡量放置于墻、柱位置。如無(wú)法達(dá)到此要求時(shí)，建議設(shè)置架空鋼結(jié)構(gòu)設(shè)備基礎(chǔ)，將屋頂設(shè)備重量直接傳遞于墻、柱，室內(nèi)水箱可通過(guò)水箱基礎(chǔ)和利用地面建筑面層做法厚度新增上反鋼筋混凝土梁或鋼梁，避免水箱荷載傳遞于樓板之上，減少對(duì)樓板的加固改造，優(yōu)化加固成本。
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樓板、梁、柱的加固改造
六、總結(jié)
加固改造項(xiàng)目和新建項(xiàng)目相比，有很大的局限性，加固改造成本的優(yōu)化需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，從改造方案入手，充分考慮后續(xù)使用功能和年限要求，細(xì)致入微的簡(jiǎn)化局部荷載和加固量，并考慮后期施工的可行性和周期，才能在“經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、美觀”的前提下，創(chuàng)造出經(jīng)典的作品。
