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DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201714089
摘要：在使用期内或者面临使用期结束的建筑存在使用上的不适应性和功能上的可提升性，这类建筑安全性能偏低、耐久性差、能耗大、舒适性底，故需要对高层既有建筑改造使其使用功能更新并发挥新的作用，本文结合已有实际工程探索高层既有建筑功能转换的改造加固方案。
关键词：高层既有建筑；功能转换；加固方法；工程案例
高层既有建筑的因为局部的使用功能的改变，需要对原有结构抽柱扒墙，通过对原有结构和改造方案的结构的内力计算并对比，得到结构局部传力路径的改变而引起的基础荷载转移及上部结构内力变化情况。满足建筑物使用性和功能性，达到施工方法简单目的，结合已有实际工程案例，总结多种加固方案。
1 高层既有建筑改造计算分析
采用结构计算软件SATWE，分别对抽柱扒墙前后结构整体性能计算，以确定抽柱扒墙对结构的影响范围和内力变化。通过计算分析，确定需要加固补强的范围以及选择合适的加固方式。分析结果：上部建筑结构传力路径改变，被抽柱扒墙部分所承受的荷载转移到临近的柱或墙上，临近柱基础荷载和框架柱内力增加，轴压比增大；并且抽柱扒墙区梁的跨度增大，内力增大，梁跨高比增大，挠度增加；结构整体抗震性能发生变化。同时需要对以下因素进行验算：验算基础是否需要加固，需要复查桩基承载力；验算临近框架柱是否需要加固，需要复查轴压比；验算临近跨架梁是否需要加固，需要复查梁上彎矩；以及对结构周期、水平位移，对结构整体性能的影响。
结合实际的工程案例来分析抽柱加固和扒墙加固的设计方法以及加固方案的应用。
2 工程案例
2.1 抽柱加固
南京市浦口区某办公楼[1]局部抽柱加固改造设计计算抽柱前、抽柱后未加固和抽柱后加固3种情况的结构受力，提出外加预应力撑杆、综合加大截面、植筋技术和黏贴碳纤维布等多种加固设计方案。哈尔滨慧隆苑办公楼[2]由于功能要求采用，对18层框架剪力墙结构的17、18层原结构进行抽柱设计，对所抽柱相关梁材料选择、截面选择、荷载取值与内力计算、预应力效应考虑、预应力筋与非预应力筋的选配以及抽柱后对其相邻柱子的验算与补强等问题进行了分析。针对烟台市虹口大酒店裙楼[3]采用转换梁、空腹桁架结构和桁架结构3种改造方案。并对3种方案进行了结构内力对比分析，结果表明桁架结构方案受力比较合理。最后采用在原框架梁上增设桁架结构对梁下中柱成功拆除，拆后单跨达到15.6m。宁波嘉和中心裙房抽柱改造加固设计[4]中对梁加固采取了上翻叠合梁方案、下置型钢组合梁方案、外包凹形混凝土梁方案。江苏省徐州市某大型公共场馆[5]采用增设支点、增大梁截面和粘贴碳纤维布等方法成功拆除建筑物中轴线上3根柱。采用增大原梁截面和后张无黏结预应力筋的方法对某影院工程[6]拆除2根柱。珠海玻璃厂[7]采用在应抽柱两侧增设钢托架一次成功拆除3根中柱，使得拆后单跨跨度达到26m。
2.2 扒墙加固
北京坚果国际公寓售楼处[8]运用托承重砖墙换组合截面梁柱改造技術，并验证了该类结构改造新方案的优越性和可行性。江阴市某三层砖混结构[9]在大空间改造中对部分砖砌体承重墙体进行拆除，采取钢板加固承重梁和柱子，使局部砖墙承重结构体系转换为梁、柱承重的框架结构体系。在某多层混凝土框架结构[10]的框架承重墙拆除改造中应用，采用体外有黏结预应力和U形增大截面相结合的方法进行了改造加固设计与施工。广西南宁原民生路79号建筑物[11]改造采用了锚杆静压桩施工方法。钢砌体组合墙梁结构[12]运用在砌体结构房屋改造托换，钢砌体组合梁作为托换梁的新型托换技术，该技术为在原砌体墙顶外包角钢，并用钢缀板及螺栓将各角钢彼此连接。框架梁采用内置预应力钢桁架混凝土组合梁[13]，用钢桁架的弦杆代替普通钢筋，腹杆代替箍筋，在下弦杆内（内侧）直线布置并张拉所需预应力筋。
3 有待研究的问题
1）高层既有建筑功能改造加固理论，抽柱扒墙改造设计原则，改造后房屋的抗震性能与抗震评价方法还不成熟。
2）既有房屋改造后结构后在罕遇地震作用下的倒塌机制及防倒塌措施研究。
4 结语
随着时代的不断发展进步，特别是为了满足可持续发展的战略要求，对既有建筑加固改造的范围和方法已经逐渐突破原有的主要属于结构性加固改造的范畴，而是提升为一种“综合性”的理念，不仅是从结构的安全性出发，还对既有建筑乃至于整个建筑区域从空间、功能和效能上进行改造，从而实现建筑空间的扩展、使用功能的提高、能耗的降低和使用舒适度的提升。既有建筑综合性改造的最终目的，是满足人们工作生活的需求，达到节能降耗的目标，符合可持续发展的理念。
参考文献：
[1]陶景晖，梁书亭，陆飞，吴春良.某办公楼局部抽柱加固改造设计[J].工业建筑，2011，41（2）：113117.
[2]郭楠，郑文忠.哈尔滨慧隆苑办公楼抽柱设计[J].低温建筑技术，2006，5：4446.
[3]初明进，孙志娟.虹口大酒店裙楼抽柱改造方案比选[J].建筑结构，2007，37（3）：2628.
[4]方小军，等.宁波嘉和中心裙房抽柱改造加固设计[J].工程建筑与设计，2015，2：2835.
[5]李果，袁珊珊，杜健民.某大型公共场馆抽柱改造工程设计与施工[J].施工技术，2013，42（3）：3740.
[6]梁培新，张会，吴强，等.某影院抽柱改造工程设计与施工[J].施工技术，2011，40（23）：103106.
[7]郑林强，李竹.某厂房改造中托梁抽柱的设计和施工[J].建筑结构，2008，38（11）：7173.
[8]史铁花，薛彦涛，钟聪明.托承重砖墙换组合截面梁柱改造法[J].工程抗震与加固改造，2004（5）：4042.
[9]郭华忠，敬登虎.钢板—砖砌体组合结构在砖混房屋大空间改造中的应用[J].工程抗震与加固改造，2009，31（5）：130133.
[10]李果，刘斌，杨坤，姚峰.体外预应力法在某框架承重墙拆除改造中的应用[J].施工技术，2014，43（10），5558.
[11]庞毅铃.已有建筑物改造设计与施工实践原南宁市民生路79号建筑改造[D].重庆大学，2008.
[12]王超.钢—砌体组合墙梁结构在砌体结构房屋改造托换中的试验研究[D].山东建筑大学，2011.
[13]郑文忠，刘铁，谭军，等.绥芬河青云市场套（扩）建工程结构设计与施工措施研究[J].土木工程学报，2006，11（39）：6876.
摘要：在使用期内或者面临使用期结束的建筑存在使用上的不适应性和功能上的可提升性，这类建筑安全性能偏低、耐久性差、能耗大、舒适性底，故需要对高层既有建筑改造使其使用功能更新并发挥新的作用，本文结合已有实际工程探索高层既有建筑功能转换的改造加固方案。
关键词：高层既有建筑；功能转换；加固方法；工程案例
高层既有建筑的因为局部的使用功能的改变，需要对原有结构抽柱扒墙，通过对原有结构和改造方案的结构的内力计算并对比，得到结构局部传力路径的改变而引起的基础荷载转移及上部结构内力变化情况。满足建筑物使用性和功能性，达到施工方法简单目的，结合已有实际工程案例，总结多种加固方案。
1 高层既有建筑改造计算分析
采用结构计算软件SATWE，分别对抽柱扒墙前后结构整体性能计算，以确定抽柱扒墙对结构的影响范围和内力变化。通过计算分析，确定需要加固补强的范围以及选择合适的加固方式。分析结果：上部建筑结构传力路径改变，被抽柱扒墙部分所承受的荷载转移到临近的柱或墙上，临近柱基础荷载和框架柱内力增加，轴压比增大；并且抽柱扒墙区梁的跨度增大，内力增大，梁跨高比增大，挠度增加；结构整体抗震性能发生变化。同时需要对以下因素进行验算：验算基础是否需要加固，需要复查桩基承载力；验算临近框架柱是否需要加固，需要复查轴压比；验算临近跨架梁是否需要加固，需要复查梁上彎矩；以及对结构周期、水平位移，对结构整体性能的影响。
结合实际的工程案例来分析抽柱加固和扒墙加固的设计方法以及加固方案的应用。
2 工程案例
2.1 抽柱加固
南京市浦口区某办公楼[1]局部抽柱加固改造设计计算抽柱前、抽柱后未加固和抽柱后加固3种情况的结构受力，提出外加预应力撑杆、综合加大截面、植筋技术和黏贴碳纤维布等多种加固设计方案。哈尔滨慧隆苑办公楼[2]由于功能要求采用，对18层框架剪力墙结构的17、18层原结构进行抽柱设计，对所抽柱相关梁材料选择、截面选择、荷载取值与内力计算、预应力效应考虑、预应力筋与非预应力筋的选配以及抽柱后对其相邻柱子的验算与补强等问题进行了分析。针对烟台市虹口大酒店裙楼[3]采用转换梁、空腹桁架结构和桁架结构3种改造方案。并对3种方案进行了结构内力对比分析，结果表明桁架结构方案受力比较合理。最后采用在原框架梁上增设桁架结构对梁下中柱成功拆除，拆后单跨达到15.6m。宁波嘉和中心裙房抽柱改造加固设计[4]中对梁加固采取了上翻叠合梁方案、下置型钢组合梁方案、外包凹形混凝土梁方案。江苏省徐州市某大型公共场馆[5]采用增设支点、增大梁截面和粘贴碳纤维布等方法成功拆除建筑物中轴线上3根柱。采用增大原梁截面和后张无黏结预应力筋的方法对某影院工程[6]拆除2根柱。珠海玻璃厂[7]采用在应抽柱两侧增设钢托架一次成功拆除3根中柱，使得拆后单跨跨度达到26m。
2.2 扒墙加固
北京坚果国际公寓售楼处[8]运用托承重砖墙换组合截面梁柱改造技術，并验证了该类结构改造新方案的优越性和可行性。江阴市某三层砖混结构[9]在大空间改造中对部分砖砌体承重墙体进行拆除，采取钢板加固承重梁和柱子，使局部砖墙承重结构体系转换为梁、柱承重的框架结构体系。在某多层混凝土框架结构[10]的框架承重墙拆除改造中应用，采用体外有黏结预应力和U形增大截面相结合的方法进行了改造加固设计与施工。广西南宁原民生路79号建筑物[11]改造采用了锚杆静压桩施工方法。钢砌体组合墙梁结构[12]运用在砌体结构房屋改造托换，钢砌体组合梁作为托换梁的新型托换技术，该技术为在原砌体墙顶外包角钢，并用钢缀板及螺栓将各角钢彼此连接。框架梁采用内置预应力钢桁架混凝土组合梁[13]，用钢桁架的弦杆代替普通钢筋，腹杆代替箍筋，在下弦杆内（内侧）直线布置并张拉所需预应力筋。
3 有待研究的问题
1）高层既有建筑功能改造加固理论，抽柱扒墙改造设计原则，改造后房屋的抗震性能与抗震评价方法还不成熟。
2）既有房屋改造后结构后在罕遇地震作用下的倒塌机制及防倒塌措施研究。
4 结语
随着时代的不断发展进步，特别是为了满足可持续发展的战略要求，对既有建筑加固改造的范围和方法已经逐渐突破原有的主要属于结构性加固改造的范畴，而是提升为一种“综合性”的理念，不仅是从结构的安全性出发，还对既有建筑乃至于整个建筑区域从空间、功能和效能上进行改造，从而实现建筑空间的扩展、使用功能的提高、能耗的降低和使用舒适度的提升。既有建筑综合性改造的最终目的，是满足人们工作生活的需求，达到节能降耗的目标，符合可持续发展的理念。
参考文献：
[1]陶景晖，梁书亭，陆飞，吴春良.某办公楼局部抽柱加固改造设计[J].工业建筑，2011，41（2）：113117.
[2]郭楠，郑文忠.哈尔滨慧隆苑办公楼抽柱设计[J].低温建筑技术，2006，5：4446.
[3]初明进，孙志娟.虹口大酒店裙楼抽柱改造方案比选[J].建筑结构，2007，37（3）：2628.
[4]方小军，等.宁波嘉和中心裙房抽柱改造加固设计[J].工程建筑与设计，2015，2：2835.
[5]李果，袁珊珊，杜健民.某大型公共场馆抽柱改造工程设计与施工[J].施工技术，2013，42（3）：3740.
[6]梁培新，张会，吴强，等.某影院抽柱改造工程设计与施工[J].施工技术，2011，40（23）：103106.
[7]郑林强，李竹.某厂房改造中托梁抽柱的设计和施工[J].建筑结构，2008，38（11）：7173.
[8]史铁花，薛彦涛，钟聪明.托承重砖墙换组合截面梁柱改造法[J].工程抗震与加固改造，2004（5）：4042.
[9]郭华忠，敬登虎.钢板—砖砌体组合结构在砖混房屋大空间改造中的应用[J].工程抗震与加固改造，2009，31（5）：130133.
[10]李果，刘斌，杨坤，姚峰.体外预应力法在某框架承重墙拆除改造中的应用[J].施工技术，2014，43（10），5558.
[11]庞毅铃.已有建筑物改造设计与施工实践原南宁市民生路79号建筑改造[D].重庆大学，2008.
[12]王超.钢—砌体组合墙梁结构在砌体结构房屋改造托换中的试验研究[D].山东建筑大学，2011.
[13]郑文忠，刘铁，谭军，等.绥芬河青云市场套（扩）建工程结构设计与施工措施研究[J].土木工程学报，2006，11（39）：6876.