面对“十五五”期间约20万亿元城市更新规模的历史性机遇,既有建筑的安全评估与加固改造成为了行业关注的焦点。本次大讲堂紧紧围绕“既有建筑概念设计与结构要点”这一主题,由省工程研究院建筑设计研究院副院长、总工程师曲涛担任主讲,旨在通过系统解读既有建筑的概念内涵、工程类型、结构设计原则、鉴定方法与加固技术路径,助力一线设计师提升对既有建筑改造工程的理解能力与工程实践水平。
在“理论筑基”环节,曲涛从概念界定、工程分类、规范体系三个层面,系统阐释了既有建筑及其相关工程的核心概念。综合各规范要义,既有建筑可归纳为已建成并验收、投入使用的建筑。抢险救灾工程、临时性房屋建筑、农民自建低层住宅、文物建筑、烂尾楼等均不属于既有建筑的范畴;对于后期存在私自改建、扩建、加层问题的建筑,其合法性需依法判断,违建工程不得通过改造设计及审查进行合法化。
随后,曲涛系统梳理了既有建筑改造的主要类型及其内涵。改造是对建筑本体结构、设施设备或空间环境进行整体或局部的更新、修缮与优化,核心目的是改善建筑性能、提升使用安全性、舒适性与功能性。在此基础上,将既有建筑改造工程划分为三大类型:整体改造是对建筑进行系统性重塑,涉及整体使用功能变更(如工业改商业)、核心空间布局重构及扩建加层等大规模工程;局部改造的改造范围通常不超过总建筑面积的50%,聚焦于特定区域的功能优化;专项改造则不改变主体功能,针对特定系统或部位升级,包括立面翻新、结构抗震加固、加装电梯等民生工程以及设备现代化更新。各类工程在性质、范围、技术要求和规范适用性上各有不同,准确界定工程类型是开展改造设计与审查的首要前提。
讲座深入阐释了既有建筑结构设计的五大基本原则。安全鉴定先行是加固工程的首要前提,依据GB55021-2021规范,鉴定是获取结构真实状况的唯一科学途径;最小干预原则强调优先选用对原结构损伤小、可逆性强的加固技术,最大程度保护建筑历史信息并降低施工风险;因地制宜原则要求结合结构类型、材料性能、损伤状况及空间限制等多维因素量身定制加固方案;协同工作原则确保新旧材料、构件之间可靠协同受力,重点把控界面处理质量与端部锚固构造;耐久性原则则要求选用与使用环境相匹配的耐候性加固材料,同步采取防腐、防锈、防碳化等防护措施。
在设计前的关键评估环节方面,曲涛指出,“诊断先行”是既有建筑改造的核心前提。评估涵盖三大维度:结构安全与抗震性能评估包括全面检测材料强度、构件尺寸、配筋及裂缝腐蚀等损伤,结合新功能荷载增量复核基础、梁、柱、板等关键构件承载力,并依据GB50023评估抗震能力;使用功能与空间评估引入三维激光扫描技术实现毫米级数字化测绘,精准还原建筑现状,通过功能需求分析、现状测绘与空间潜力挖掘,最大化提升空间利用率;消防系统与节能性能评估则涵盖消防设施现状调查、合规性校验,以及围护结构传热系数检测、能耗分析与室内环境监测。
在结构可靠性鉴定板块,曲涛详细阐述了鉴定的三个层次与标准化流程。鉴定从构件层次(梁、柱、墙、板等单个构件安全性评级)到子系统层次(地基基础、上部承重结构、围护结构系统评估),最终到鉴定系统层次(综合安全评定)。标准化鉴定流程涵盖受理与收集、现场初步调查、制定检测方案、现场检测采集、结构分析验算、评级出具报告六个环节,鉴定报告应根据实际鉴定场景采取不同标准。
关于抗震鉴定与加固设计,曲涛解读了GB50023确立的两级鉴定体系。第一层为宏观控制与构造鉴定,快速筛查结构整体性、构造措施及材料老化情况;第二层为抗震承载力验算,定量分析构件承载力与变形能力。在常用加固技术方面,曲涛针对不同结构类型分类解析了技术要点。混凝土结构加固涵盖增大截面法、粘贴钢板法、粘贴CFRP法、置换混凝土加固法及外加预应力加固法,重点强调新旧混凝土界面处理、端部锚固及防火防腐措施。砌体结构加固包括钢筋网水泥砂浆面层加固法、增设构造柱与圈梁加固体系以及外包钢加固法,旨在提高墙体抗剪承载力与整体性。钢结构加固涉及加大截面法、连接节点加固及增设支撑体系,需严格控制焊接工艺与残余应力,强化节点可靠性与整体稳定性。地基基础加固针对承载力不足问题,提出锚杆静压桩、注浆加固、扩大基础底面积等工艺。
讲座重点剖析了改造和增层改造的结构设计关键问题。在功能变更与荷载增加方面,曲涛列举了典型场景:办公空间改为档案库房时,活荷载从2.0-2.5 kN/m²跃升至5.0 kN/m²以上,需重点复核梁、板、柱及基础承载力;居住用房改为餐饮空间时,活荷载标准值从2.0 kN/m²增加至3.5 kN/m²,需重新验算楼板挠度及节点构造。结构加固设计应遵循精准荷载取值与统计、全体系构件承载力验算、递进式加固实施路径(板→梁→柱→基础)三大核心逻辑。增层改造则需重点解决地基基础复核与加固、上部结构整体验算、新旧结构可靠连接三大问题,严格控制新增层与原结构的刚度比,避免形成薄弱层。
在规范标准方面,曲涛梳理了核心体系,通用与鉴定类包括GB55021-2021《既有建筑鉴定与加固通用规范》(全文强制性“根本大法”)、GB50292-2015《民用建筑可靠性鉴定标准》、GB50023-2009《建筑抗震鉴定标准》;加固设计类包括GB50367-2013《混凝土结构加固设计规范》、GB50702-2011《砌体结构加固设计规范》、GB51367-2019《钢结构加固设计规范》。并结合实践中的典型场景,选取了多个极具代表性的项目进行深入剖析。通过对真实案例的复盘,生动诠释了“安全优先、技术可行、经济合理、绿色可持续”的设计原则在实际工程中的具体应用。
未来,省工程研究院将持续深化系列技术交流活动,以专业技术为桥梁,为设计师搭建深度交流的平台。欢迎持续关注后续内容。