既有建筑的改造加固设计与施工图审查

现有建筑的改造\加固设计与施工图审查【摘要】现有建筑的改造、加固设计与施工图审查，是实施改造、加固工程不可或缺的重要环节。随着时代的发展，这类工程正不停涌现，逐步形成了一门新兴学科，因此，从业者的与时俱进就显得尤为重要。笔者根据自己数年来从事设计、施工图审查方面的经验，重点列举了从事这类工程设计的五大基本原则，关注从业的思路和办法，以使改造、加固工作，得以健康、顺利地开展。【核心词】现有建筑；安全性；鉴定；改造；加固；施工图审查前言改革开放以来，我国的工程建设规模空前，特别是各级各类的工业与民用建筑如雨后春笋遍及城乡。随着国家经济的持续发展，产业构造的不停调节和转型升级，众多日趋老化、劣化的现有建筑，面临着如何适应新的产业、新的使用功效的问题。同时，遇灾受损、年久失修的现有建筑也需要尽快得到修复并恢复使用。现有建筑改造、加固的工作程序普通为：①可靠性检测与鉴定→②改造、加固方案选择→③改造、加固设计→④改造、加固施工组织设计→⑤改造、加固施工→⑥竣工验收。前三项应为设计工作关注的重要内容。近来因规定变化使用功效，加层改造、改建扩建或重新装修等因素，需作改造、加固设计的工程日渐增多。为便于从业者科学有序地从事这方面的工作，笔者将工作中获得的某些经验和学习体会，与从事有关工作的同行们分享。现有建筑改造、加固的意义及必要性现有建筑，《民用建筑可靠性鉴定原则》GB50292-1999中，将其定义为已建成2年以上并已投入使用的建筑物。有学者认为将空置5年以上而未投入使用的建筑物，也可认定为现有建筑。很显然，不同的视觉角度，也一定会得出不同的定义：就正当性而言，通过了竣工验收，获得了建筑物权证的，就是现有建筑；就功效性而言，已经建成、且含有了使用功效并投入使用的建筑物，即可认为是现有建筑；就技术性而言，笔者认为只要是作为改造、加固对象的现有建筑物，都可视作现有建筑。涉及尚未竣工，也未含有使用功效的闲置数年的“烂尾楼”，这是现有建筑在特殊条件下的一种特例，也必须面对。而在建工程，由于施工偏差或施工质量事故等因素引发的加固、改造，则应另当别论。随着国民经济的不停发展，城乡化建设的加速推动，每年都会有大量的新建筑在诞生，也会有不少旧建筑会被拆除。同时尚有相称比例的现有建筑，由于“老龄化”等功效性的退化，或使用业主提出了更高更新的使用规定，而亟待改造、加固，以期通过科学的鉴定与加固、改造，来实现一大批老建筑继续发挥其构造功效和使用功效。这对一种经济实力尚处在初级阶段，住房仍较为紧张，以及肩负着节能减排、倡导低碳生活历史使命的国家来说，有着极其重大的经济意义和现实意义，其必要性是不言而喻的。每一建筑物都含有一定的生命周期。建筑物一旦建成并为使用者提供服务，随着时间的推移，在长久的自然环境和使用环境作用下，逐步老化、劣化及损坏，直至丧失使用功效。建筑物在正常使用和正常维护的状况下，其实际使用寿命普通均远不不大于建筑物的设计使用年限（或设计使用期）。当建筑物的实际使用寿命达成或超出了设计使用年限，并不等于建筑物就丧失了使用功效或报废，人们能够通过改造、加固等技术手段，协助建筑物“强身健体”，以延长建筑物的使用寿命，使产权人的资金效益得到提高。现在常见需改造、加固的现有建筑，大致可分为下列几个状况：室内外装修及设施已陈旧，使用性质虽未作变化，但需要重新分隔、装修的，有时还随着局部改造。如平面布局的变化，或局部使用荷载的变化等。需要变化使用功效，提高现有建筑使用价值的。如将办公楼改为快捷酒店等。需要变化生产工艺，增加使用荷载的。如增加布置较重的机器设备、吊车，或增加堆重等。需要拓展使用空间，加层、改扩建的。如在原屋顶加层，或在原室内空间增设夹层等。原构造或构件受多个使用环境的损害，或本身存在质量缺点的。如受到比原设计原则更严重的腐蚀、外力作用，或受周边施工的不利影响等。由于设计原则的提高，原设计已不能满足现行原则规定的。如中、小学校舍等建筑，原本未考虑抗震设防或抗震设防规定提高等。遭受自然灾害而受损的。如遇地震或地质灾害、风灾，雹灾、洪灾、火灾受损等。上述各项内容兼而有之的。以上1）～4）项属主动型的，是由产权人或使用人的多个需要而决定的，而5）～7）项则属被动型的，是由客观或外界的因素决定的。现有建筑改造、加固设计应遵照的原则和办法现有建筑的改造、加固设计，普通应遵照“先鉴定，后加固”的原则，“专业设计资质和资深专业人员从业并重”的原则，“先整体，后构件”及与抗震加固并重的原则，绿色建筑优先和尽量运用的原则，合理拟定设计使用年限及安全等级的原则。应遵照“先鉴定，后加固”的原则。就像一种人在做某项手术前，需作某些必要的体检同样，在对现有建筑实施改造、加固前，也必须对现有建筑现在的质量状态作出一种科学的判断，涉及原有质量缺点状况，使用或受灾受损状况等，形成技术报告，既能够作为设计人员进行改造、加固设计的技术根据，也可有效地避免由于对隐蔽质量缺点的失察而造成工程事故及“二次加固”的产生，还可作为建设业主对改造、加固投资决策的参考。这便是技术鉴定程序，应当委托含有专门资质的房屋安全鉴定机构进行，其鉴定成果应提供应设计人员使用。有些新建建筑或闲置数年未曾使用的建筑，因多个因素，需要满足现有使用功效的规定，在装修的过程中，有时也会伴有局部改造、加固的问题。能够通过原设计单位（或含有对应资质的设计单位），选派含有有关经验的资深工程师，通过科学的分析、判断和必要的计算及验算，采用可靠的技术手段，完毕局部构件的改造、加固设计（原施工图纸普通都是通过施工图审查机构审查的，竣工验收是合格的，与否需要进行有关检测，可由设计工程师根据实际状况决定，不可教条行事）。改造、加固设计完毕后，应由专业的加固施工队伍组织实施。应遵照“专业设计资质和资深专业人员从业并重”的原则。由于每一栋建筑都有其固有的构造体系，特定的使用环境，以及不同建造年代的历史印迹，其受损程度，老化程度，可运用程度等，都会有所不同。因此现有建筑的改造、加固设计，要比新建房屋的设计复杂得多。除了设计单位应含有的设计资质以外，主持设计的专业人员也必须含有丰富的工作经验，这一点至关重要。必须选派含有改造、加固设计和熟悉施工的资深工程师，针对工程的具体状况，考虑多个复杂的因素，涉及技术方面的，安全方面的，经济方面的，材料方面的，施工程序和施工速度方面的，以及工程经验方面的，还要充足考虑到施工过程可能对周边环境造成的影响等等，从而为完毕一项良好的改造、加固设计，提供了可靠的技术资源性保障。应遵照“先整体，后构件”及与抗震加固并重的原则。即使改造、加固的方法普通均贯彻在具体的构造构件上，但由于构件数量或截面的变化，必然会造成构造整体性指标的变化。如不合理的构件刚度的增减有可能使构造产生新的抗震单薄或软弱部位，也可能使构造产生扭转增量等等，造成构造体系的抗震安全隐患。因此，只有在规定构造体系下的各项安全性指标基本可满足现行规范规定的状况下，完毕的局部构件的改造、加固设计才是安全有效的。应遵照绿色建筑优先和尽量运用的原则。首先，多数现有建筑都不含有绿色建筑的设计理念，而绿色环保，低碳减排，充足运用资源，是当今发展绿色建筑的核心内容，不容易废弃尚可运用的建筑资源，也是改造、加固工作的重要内涵。因此，在酝酿功效性改造的同时，若能结合当今绿色建筑的发展，将节水、节电、节地、节材、节能、降噪、减排等融入其中，改造成功效适宜、绿色生态的绿色建筑，这将是一举多得、利国利民的大好事。另首先，现有建筑改造、加固的因素各异，其设计方案能够有多个选择，应根据具体的设计对象，在构造可靠，施工简便，工程量小，经济性好，业主满意的多个方案中，拟定最适合的方案，“适合的才是最佳的”。第三，某些加固、修复工程，原本的构造体系已无法恢复，为尽量运用，避免过早拆除，可通过变化构造体系，辅以针对性的构件加固，以尽量小的代价恢复其使用功效。这样，既能延长建筑物的使用寿命，还能节省大量的加固、修复费用。应遵照合理拟定设计使用年限及安全等级的原则。普通可按下列几个办法拟定加固改造建筑的设计使用年限和安全等级，提出定时检查的规定，并在设计文献（图纸及计算书）中注明：《混凝土构造加固设计规范》GB50367-规定，混凝土构造加固设计后的使用年限，应由业主和设计单位共同商定。由于规定的年限越长则投入越多，其合理性应根据原有建筑的可运用价值和公司的发展状况等因素作综合分析，普通状况下宜按30年考虑，如果由于建筑物性质的特殊等因素，需要更长的使用年限，技术上应当是可行的。即使是超期服役的建筑，经可靠性鉴定认为该构造工作正常，仍然是能够延长其使用年限并继续使用的。工程加固，可根据不同的实施对象，而分为抢险加固，临时加固，短期加固和长久加固等，其对应的设计使用年限也有所不同。抢险加固的使用期普通不超出1年，合用于危房暂缓拆除的急救性方法，届时拆除；临时加固的使用期普通不超出5年，合用于临时使用的过渡性方法，届时经可靠性鉴定认为工作正常，则可适度延长使用期；短期加固的使用期普通不超出25年，合用于已服役30年左右的建筑，届时可考虑拆除，亦可按规定作可靠性鉴定，若工作正常，则可适度延长使用期；长久加固的使用期普通为30～50年或更长，合用于服役时间不长或不超出的建筑，可认同于新建建筑，基本无废弃的打算。设计人可根据具体状况作出恰当的选择，并在设计计算中作对应的作用取值。在原构造上作直接增层改造的构造（涉及内部增设夹层，地面下列增设地下室，屋面以上另加N层等），若原建筑构造尚在服役期以内，可按原构造的剩余使用年限，设计新增构造及构件，加固原有构造及构件，按原构造的设计原则作计算或验算；亦可设定一种不不不大于50年的设计使用年限（纪念性建筑和特别重要的建筑除外），设计新增构造及构件，加固原有构造及构件，按现行构造设计原则作计算或验算；分离式增层改造的工程，可按原构造的设计原则计算或验算原有构造，按现行构造设计原则计算或验算新增构造。加固工程的安全等级，现在尚无明确的定论，但可根据该工程使用性质的重要性、破坏后果的严重性以及人员的密集程度等，由建设业主与设计人员结合将来的使用目的共同商定，重要性系数普通不应不大于1.0。应重视对改造、加固构造和构件的年检规定。对于服役期已满的建筑，应及时进行可靠性技术鉴定，以拟定与否需要维修、加固和可延长的使用年限；对于作临时加固的构造及构件，宜每年检查一次；对于作短期和长久改造、加固的构造及构件，设计人员应根据建筑物将来使用的具体状况和改造、加固状况，拟定适宜的年检周期；对于现在较为常见的采用胶粘办法或掺有聚合物加固的构件，设计人员应规定定时检查其工作状态，并拟定年检周期，第一次检查时间不应超出，其后续检密度应逐步增加，直至实现构造和构件使用年限的目的。上述鉴定或检查同样应规定含有专业资质的机构进行，提供鉴定或检测报告，可作为拟定后续安全使用期的参考。三．现有建筑改造、加固设计的施工图审查构造的加固技术，普通会因构造体系、构件类型和材料的不同而异。惯用的加固技术有混凝土构造加固技术，砌体构造加固技术，钢构造加固技术，木构造加固技术，预应力加固技术，地基基础加固技术等。尚有针对不同的加固因素和需求而采用的针对性技术，有抗震加固技术，古建筑或保护性建筑加固技术，过火建筑的加固技术等。因此，在进行不同类型的加固设计时，必须有针对性地采用对应的加固设计规范，否则，易误入歧途，造成新的潜在隐患。进入施工图审查阶段，理论上建设业主已经完毕了立项、规划、消防等行政性审批过程，对改造、加固等技术性设计的审查已经成为重要的工作。与设计的难易程度同样，改造、加固设计的技术性审查，同样要比新建建筑设计的技术性审查工作复杂得多，考虑的问题和需要审查的资料也有所不同，除了具体常规的方案选择、计算分析和图纸设计审查以外，重要应注意下列几点：责任主体应明确。首先，改造、加固行为的责任主体应是产权人（或单位），当产权人和使用人分离时，倘若使用人需要对所用部分作改造、加固时，必须征得产权人的同意，或通过书面委托或授权明确意愿，以免后来产生经济、法律责任等方面的纠纷。另首先，原有建筑构造的设计人（指单位）未必就是本次改造、加固的设计人，后者必须对经改造、加固后的建筑整体承当设计责任，一旦改造、加固工作业已完毕并投入使用，前者便自然免责。技术资料应齐全。改造、加固设计，必然是在原有建筑构造上进行的，因此必须提供原建筑物的各专业施工图纸（涉及之前的变更图纸）、计算书和地勘资料；还应提供专为本次改造、加固所做的可靠性鉴定报告以及能够真实反映现有建筑安全状态的全部资料；本次改造、加固设计的施工图、计算书等，以满足技术性审查的需要。技术原则应一致。如直接增层改造工程的设计，各专业都应将新增空间与原有空间作为一种建筑整体来考虑，涉及计算分析和图纸设计，切不可只考虑新增部分设计的对的与否，而无视了与其共存的原有建筑功效性设计的协调性。“加固设计”重要是针对构造专业，而“改造设计”则应涉及各个专业。倘若原建筑（含消防）、给排水、电气、采暖通风等专业的设计原则低于现行原则，则建议统一按现行原则进行改造设计，不适宜将新、旧原则混用于同一设计使用年限的建筑中，否则易造成后来安全使用等方面的问题。固然，也可将改造、加固设计的内容仅限定在建筑、构造专业，其它各专业的适应性改造，可结合装修工程来贯彻到位。类似问题，应视具体状况，获得设计原则的同一性，并应在设计文献中注明。设计、分析应完整。首先，应对改造后的构造，作多个工况下的整体分析，以检查该构造的各项整体性指标和重要构造构件的安全性。如检查梁、柱等构件的承载能力极限状态和正常使用极限状态，检查整体构造的扭转和平动性能，检查构造竖向的层刚度和承载能力指标等，以满足现行设计规范的有关规定。另首先，应对被加固的构件作截面计算，用适合的加固办法和材料，进行正截面、斜截面承载能力的验算，以满足现行加固规范的有关规定，建议在计算书中将需要加固的构件，采用列表方式，清晰地表达出有关构件的各项信息，如构件的原名称及编号，新名称及编号；原断面及配筋（实配），新断面及配筋（需求），加固办法，加配增量等。第三，应对新、旧构造构件连接节点的可靠性，作更加细致的分析，如对嵌固和铰接连接程度的分析，对植筋和后锚固效果的分析，以及钻孔植筋过于集中，给原有构造和构件带来新的损伤等等，给构造及构件留有足够的冗余度。这种从整体到局部的分析办法，能够有效地完善设计。改造加固图纸应明晰、齐全。改造、加固设计图纸必须专设总阐明，按绿色建筑（或节能改造）的工程，尚应设专项阐明；应明确改造、加固的设计根据，设计内容和范畴；明确改造、加固设计的各项目的，如抗震设防目的和设计使用年限等；运用的多个办法，采用的重要材料及性能指标；对施工队伍的专业性规定，施工中的特别程序和安全注意事项；当存在需要拆除和新增构造构件时，则应提出涉及安全的先后施工的程序；这些都必须在设计图纸中提出规定。加固设计图纸普通只针对局部或部分构件进行改造、加固，但仍建议采用整体平面定位、编号，明确地体现出本次改造、加固所涉及的