王锁军:浅谈既有建筑鉴定与改造加固(六)
无图既有建筑结构的检测鉴定与改造加固设计
王锁军
奥福科技有限公司(原北京蓝图工程设计有限公司)
郭奇
中质华兴(北京)技术检测有限责任公司技术负责人
一
读者朋友对上期文章的留言使我想起,既有建筑鉴定与改造加固设计普遍存在的而且值得单独说一说的情况是:原建筑没有图纸资料,而上期的《九幕剧》遗漏了这一幕,很遗憾,这期文章先把这个补上。
一般没有图纸资料的建筑大部分是2000年前CAD还未普及时,至少已经25年以上了,有的甚至已经超过50年使用期限,对这种建筑的鉴定改造加固要慎之又慎。这类建筑需要结构设计师具备丰富的设计经验和基本理论功底,仅仅习惯用软件进行设计的工程师无法胜任。
很多业主不知道没有图纸资料而进行改造设计意味什么。意味着设计师在不了解建筑情况的、盲目的、凭主观经验做设计,其设计必然有的地方过分保守,而有的地方可能存在不安全的隐患。设计师为了减少可能存在不安全的隐患,必然采用增加安全系数的保守的方案或设计参数,即使花费较大的经济代价仍然不能有一个明确的结构的安全度。
实际上原图纸可能存放在某个角落,但业主对无图纸而进行结构改造设计带来德问题严重性缺乏足够的认识,认为结构师到现场看看或检测单位进行下检测,就万事大吉了,所以业主懒得花功夫找。
设计师要非常严肃的告知业主,没有图纸对设计的重大的不利影响,其设计难以做到安全、经济、合理。
如果确实是图纸缺失,设计只好设法按无图的情况进行设计。
二
当业主向设计院要约拟对某既有建筑进行改造时,首先第一步是向甲方索要图纸资料。一般对项目负责任的业主或业主代表了解无图设计、施工带来问题的严重性后,就会克服懒惰尽可能的找到原设计图纸。这个图纸应为竣工图和包含历次改造的图纸资料,否则即为图纸资料不全或与实际不符。
当确实没有原图纸时,首先和业主到现场一起调查建筑的情况,包括:询问建筑建成年代;使用情况、使用过程中的改造等情况、查看结构形式;建筑外形尺寸等;了解业主拟改造的要求。
这个阶段是我前面提到的“两相面”的情况之一,是决定是否有必要进行下一步工作的重要环节,我们假设这个环节通过了,那设计师首先需要提出详细的检测鉴定任务书,说明该建筑的基本情况、无图、改造的目的要求等。
很多人有一种错误的认识,认为检测鉴定都是一个模式、内容,其实对不同的建筑情况、改造设计的要求,其检测鉴定的内容范围有重大的不同,上一期的九幕剧已经论述过了。
本文想说明的是,无图纸检测和有图检测的重大区别。
有图检测首先是检测建筑的材料强度、配筋、构件尺寸等与原建筑图纸是否相符(按有关规定抽查)、第二检测构件因时间、不当使用等造成的耐久性退化程度、结构损伤情况。
对于无图建筑结构德检测工作量和难度要大的多,而且能获得的结构信息和竣工图相比少的多。结构检测能够测量、绘制结构平面布置、结构构件尺寸、构件的混凝土强度,但到混凝土配筋层面检测到的内容就很有限了。很多既有建筑因为装修的原因,即使结构构件布置、尺寸有时也难以做到全面。
假如结构具备外露棵检测的条件。现在的仪器只能做到检测出钢筋的分布、根数,无法检测出钢筋的直径,更不要说钢筋型号了。
如果混凝土可以剔凿的话,可以测出钢筋的直径、可以确定一级钢,但对于螺纹钢无法测出是二或三级钢。截除一段拿到实验室去检测,一般做不到。对于梁同样需要剔凿,但如果是两排底筋,上一排内部钢筋几乎剔凿不出来,梁柱的节点几乎是无法检测的。即使剔凿测量,也不大可能对所有的构件进行检测,所以混凝土结构钢筋层面检测到的信息极其有限。
对于钢结构,如果外装修可以拆除的话,构件尺寸、连接节点可以测量出大部分数据,但不可能测量到所有的节点。对于钢材的牌号,可以用里氏硬度仪检测,Q235测得比较准确,但对于比较薄的钢板Q345测得不准,更不要说钢材的合金成分了。重要的建筑,截取一段到试验室进行检测,但得到比较详细的构件的全部钢材牌号也不可能。
所以检测报告用于方案阶段、初步设计阶段还行,施工图阶段需要用到的具体构件和节点详细信息,检测报告无法提供,只能靠结构工程师自己判断。对此业主、设计师要有清醒的认识。
三
对于无图建筑根据检测报告进行改造设计,结构师的综合判断非常重要。
1:建筑的建成年代,决定原设计执行的什么年代的规范标准、大概可判断结构的安全度和抗震性能。
2:结构形式。很多建筑业内人士(非结构设计师)认为如果都是按规范设计,不同的结构形式安全度和抗震性能也是一样的,这是非常错误的。比如均按规范设计的剪力墙结构和砖混结构,其抗震性能差别巨大。不同结构形式其改造设计及施工更有着天壤之别,对于砖混结构要注意改造施工过程中可能存在的坍塌,而剪力墙结构这种可能性几乎不存在。
我遇到一个项目,原结构是一个多层砖混结构宾馆进行升级装修改造,房间布局不变,只是在每个房间增设了卫生间,卫生间处楼板改成现浇。原结构是预制板,采用的是先用钢梁托住,再切除楼板进行现浇,这样在设计上是没有问题的,但是施工中如果次序错误很可能造成预制楼板的坍塌,而现浇结构的开洞就基本不存在这个问题(次序错误可能带来楼板开裂,但不至于坍塌)。
改造设计和新建建筑设计大大不同,如果是无图施工,更要求设计师进行综合判断。
3:结构微观层面的综合判断。
对于无图工程,通过现场调查和检测报告,我们可以了解建筑到宏观和中观的层面(结构平面布置为宏观、构件尺寸及具体布置比如支撑、主次梁布置、尺寸等为中观),微观的情况如构件详细配筋、节点配筋、钢结构的链接螺栓、焊缝等基本是无法知道,所以这个层面就需要进行综合判断了。
比如一个配筋不是很清楚的梁或柱荷载增加较多,加大断面法一定比用粘碳布、粘钢等可靠的多。对于无图建筑的混凝土梁柱节点,大概率不符合现在标准的要求,所以一般都需要加固,加大断面、格构式加固一般都能解决。采用阻尼器或防屈曲支撑能大幅度的降低原结构构件的地震力,相当于提高了原结构构件的抗震性能。
对于钢结构梁柱连接节点,增加支托、加掖能大幅度的提高节点的承载力,即使原图节点不详细,仍可以保证安全度。
对于原结构不存在因地基问题产生的沉降、开裂等问题,地基承载力提高10~20%基本是没有问题的。
对于增层较多、荷载增加较多的无图结构,也可采用增加结构构件和框套结构,把新增的荷载主要由新结构承担,当然这种做法不是仅仅针对无图结构而言的。
进行无图设计时,必须有丰富经验、扎实理论功底的结构设计师方可进行。
四
无图结构的检测鉴定的工作量会增加很多,对建筑鉴定的准确性大打折扣。检测鉴定费用至少增加20%~50%。
同样的,无图建筑的结构改造设计,其难度和工作量也要大大增加,设计的合理度也会大大降低,设计费要提高30%~150%。
这两点要明确的告知业主,即使业主不相信,认为有夸大之嫌,那就干脆放弃(下一期的“俩相面”的内容之一),换句话说,宁愿做一个有图设计费比较低的工程,也不愿意做设计费高的无图工程。
一深圳朋友说了一个有意思的项目。九十年代末建造的框架结构,改造为商场,甲方坚称无结构图。但朋友通过别的渠道了解该项目原来是多层工业仓库,荷载每平米有3吨。朋友窃喜:说没结构图更好,甲方不知道这个项目承载能力如此之高,设计师可以放心的去改造。朋友耍了小聪明,项目虽属个例,但对于大部分正常的建筑,如果不知道原结构的具体情况,设计的难度有多大,可想而知。
2022年3 月15日
原文来自:土木吧