1、商业结构改造概述 基于国家统计局数据,中国城镇化率于2019年突破60%,距离发达国家平均水平80%还有一定差距。商业地产可以同时满足投资和消费的发展需求,在我国城镇化进程中具有较为广阔的市场发展空间。一、二线中心城区和城市副中心仍在快速发展,商业开发具有很大潜力。 随着国内消费模式的不断升级,近年来地产开发企业持续加大对商业项目的投资和开发力度。商业项目开发流程由原先较为粗放的开发方式转变为更加专业化和精细化的开发管理流程。在开发流程管理上,商业项目开发也越来越重视前期的策划定位、招商和方案设计等工作,旨在对投资方向和成本实现精准把控。
1、商业结构改造概述
为适应商业发展趋势以及实现营运目标,商业建筑结构改造日益频繁。按照结构改造发生的时间阶段,可将改造项目分为在建改造及在营改造。按照改造部位和规模一般可分为:整体改造、局部改造、立面改造及装饰装修引起的改造。
整体改造包括:新建夹层、平面规模扩建及全范围业态调整等,改造后结构整体刚度及使用荷载发生显著变化。
局部改造包括:局部业态调整或部分店铺装修等,改造前后结构整体刚度及使用荷载变化不明显。按照《现有建筑抗震鉴定与加固规程》规定,当加固后结构刚度和重力荷载代表值的变化分别不超过原来的10%和5%时,可认定为局部改造。
改造类别-改造场景矩阵关系
改造分项工程:针对构件(基础、梁、柱、墙、楼板)进行的具体改造施工动作(拆除、增设、加固)。本节结合实际项目结构改造场景,将改造场景对应的可能发生的“改造分项工程”进行关联。各改造场景下对应的改造分项工程如下表所示:
改造场景-分项工程矩阵关系表
既有建筑地基基础改造前,应收集场地工程地质勘察资料、既有建筑的地基基础及上部结构竣工资料,必要时应进行补充勘察;应对场地工程地质资料进行分析;应调查既有建筑历史和使用现状;应调查相邻建筑物、地下工程和管线情况。
地下室结构改造应尽量避免破坏现有结构底板,减少地基基础的加固工作,多采取提高上部结构抵抗不均匀沉降能力的措施。
在既有建筑周边新增地下空间时,基础应与原有基础脱开,并采取措施减小对原有基础的不利影响;若新增地下空间无法与原有基础脱开,应采用适当的方法进行基础托换,并按照新旧结构地基变形协调原则进行设计。
当结构改造后的基础承压承载力不满足设计要求时,可采取地基加固、增加基础埋置深度、重新补桩等改造方法,局部承压不足可采用提高刚度法以扩散较大的集中力。
当结构改造后的地下室存在抗浮承载力不满足的情况时,宜区分整体抗浮设计和局部抗浮设计分别采取有效的抗浮措施。
破开底板的开放式施工需要进行降水作业,会产生受力工况变化的影响,对已完成沉降及变形的在营项目建筑带来新生的变形沉降安全隐患,且新旧底板交接处理不妥则容易产生停止降水后的底板渗漏甚至喷涌的情况,因此建议尽量避免破开底板增加抗浮构件。
隔水做法示意图
2.2、地上结构改造
现有建筑结构改造设计方案应根据结构检测、鉴定结果综合分析后确定。
改造设计应遵循先整体后局部的原则。首先考虑结构整体承载性能的改善,重点处理重要的结构构件。
改造设计方案中,结构的刚度和强度的分布应均匀,避免因局部加强或刚度突变而形成新的薄弱部位。
改造方案应尽量利用和保护原有结构,保留具有利用价值的结构构件,避免不必要的更换及拆除。
抗震加固方案分别采用整体加固、区段加固或构件加固,提高结构的整体抗震承载力与适应变形的能力,并应注意对薄弱部位与易倒塌部位的加固。
改造设计方案应充分考虑现场施工需求,结合现场施工措施费的变化情况进行结构成本评估。
对现有预应力结构改造时,应重点关注改造影响范围的评估,以及施工过程中对预应力钢筋的锚固、张拉处理措施。如预应力结构上牵涉到后开孔问题,需在图纸上标明孔口与预应力筋的位置关系。
3.1、改造建筑后续使用年限的确定
后续设计使用年限就是结构改造后的目标使用期,其确定应征询抗震办及审图意见后,再由业主和设计单位共同商定。设计使用年限到期后,当重新进行的可靠性鉴定认为该结构工作正常,仍可继续延长其使用年限,此规定是原则性规定。
对于改建项目(整体改造)和扩建项目(主体结构体系改变,存在加层、插层或平面规模扩建,使用荷载有显著增加等的改造行为),《建筑抗震鉴定标准》GB 50023-2009明确,现有建筑应根据实际需要和可能,按下列规定选择其后续使用年限:
(1)在20世纪70年代及以前建造经耐久性鉴定可继续使用的现有建筑,其后续使用年限不应少于30年;在20世纪80年代建造的现有建筑,宜采用40年或更长,且不得少于30年。
(2)在20世纪90年代(按当时施行的抗震设计规范系列设计)建造的现有建筑,后续使用年限不宜少于40年,条件许可时应采用50年。
(3)在2001年以后(按当时施行的抗震设计规范系列设计)建造的现有建筑,后续使用年限宜采用50年。
(4)为便于设计管理人员区分,可参考下表各项目分类的设计使用年限和后续使用年限。
不同项目设计使用年限和后续使用年限
3.2、构件增设
构件增设可分为竖向构件增设、水平构件增设、增设钢结构、增设阻尼器、电梯井/集水井增设、及基础构件增设。
构件增设时,需注意以下几点要点:
(1)保证新增构件与原结构可靠连接,形成整体共同作用。
(2)柱遇梁、板时,应首先对梁、板进行有效支顶,如采用钢管脚手架支撑等,遇梁时应将原结构梁断开。
(3)当直接在原结构梁上增设立柱时,应首先评估原框架梁是否能直接支撑立柱,如果不能,应首先对原框架梁进行加固。
(4)注意增设结构柱对原有基础的影响。
3.3、构件拆除
构件拆除可分为竖向构件拆除和水平构件拆除。构件拆除时,需注意以下要点:
(1)拆除后结构的整体指标是否满足规范要求;
(2)拆除柱导致的大跨梁或转换梁的设计;
(3)拆除过程中上部结构的支撑问题等
(4)当仅拆除中段框架柱,上下楼层继续使用运营时,可采用托梁拔柱的施工方案,如屋面桁架提升+切柱改造方式。若改造项目采用托梁拔柱方案,应重点审核招标图纸中的施工顺序与监测方案。
3.4、结构加固
结构加固应首先确定加固设计使用年限,并根据使用年限,进行加固材料的选取。加固材料可分为钢材、碳纤维、胶粘剂、混凝土、砂浆、灌浆料、和后锚固件等。
对混凝土构件的加固,主要分为基础加固、竖向构件加固、水平构件加固和节点加固。钢结构加固一般分为构件加固(加大构件截面)和连接加固(焊缝、铆钉、不同螺栓、高强度螺栓)。
(1)后续使用年限
鉴定的目标使用年限,应根据该民用建筑的使用史、当前安全状况和今后维护制度,由建筑产权人和鉴定机构共同商定。
(2)抗震设计
本项目还涉及到从89年《建筑抗震设计规范》到现行《上海市建筑抗震设计规程》的调整,结构设计时需要考虑规范变更后原方案配筋是否满足要求。
新旧规范更替下地震作用变化
(3)改建与加固
一期裙房改建内容包括:
1)裙房局部区域建筑功能改变,引起楼面荷载改变建筑调整方案:调整新方案与现有地下室平面布置相符;
2)裙房自动扶梯位置改变,引起楼板开洞位置改变,局部切断框架梁和悬挑梁;
3)广场新增室外自动扶梯、疏散楼梯;
4)广场在10M、20M、30M高度处,新增平台及自动扶梯。
二期地上10层,地下3层,总高度约48M,为框架结构,采用钢管混凝土柱+钢梁的结构形式。改造内容主要为在一夹层及二到七层楼板新增开洞或者新增楼板。
本项目改造设计主要涉及到以下几个方面:结构加固,由于荷载的调整,原结构承载力可能出现不足的情况,涉及到部分结构的加固。结构体系更改,由于新旧规范的更替,原方案的扭转位移比和层刚度比不满足现规范的要求,需要更改结构体系。
(1)确保基础承载力满足现行规范要求:紧密配合店铺业态布局,控制商业裙房改造后使用荷载下总质量与原设计变化幅度在5%以内、局部柱下荷载增量约20%接近桩基承载力,避免地基基础加固。
(2)确保结构水平抗侧满足现行规范要求:应用减震技术,一期裙房钢筋混凝土框架剪力墙结构增设粘滞阻尼墙,二期裙房钢结构框架结构增设钢板墙,解决既有结构抗侧不足的问题。
(3)确保结构竖向承载力满足现行规范要求:采用传统加固工艺,一期裙房采取粘钢抗剪加固、加大截面抗弯加固、碳纤维楼板加固,二期裙房采取加大钢梁截面、粘贴楼板碳纤维,解决既有结构竖向承载力不足的问题。
知识点:商业改造结构设计管控要点