常州工人文化宫大会堂加固改造设计研究

常州工人文化宫大会堂加固改造设计研究

张玉江

江苏筑森建筑设计有限公司，常州 213001

[摘要]  通过历史建筑的加固改造工程实例，依据现行规范《建筑抗震加固技术规程》、《砌体结构加固设计规范》、《混凝土结构加固设计规范》等相关规定，提出了老旧砌体结构和混凝土结构的加固策略和设计方法，给出了砌体结构加固、混凝土结构加固以及木屋架修缮等相关构造做法。

[关键词]  砌体结构；混凝土结构；加固改造；抗震加固；混凝土面层加固；钢筋网水泥砂浆面层加固

0  引言

2020年8月，总书记在扎实推进长三角一体化发展座谈会上指出：“长三角区域城市开发建设早、旧城区多，改造任务很重，这件事涉及群众切身利益和城市长远发展，再难也要想办法解决。同时，不能一律大拆大建，要注意保护好历史文化和城市风貌，避免‘千城一面、万楼一貌’”。

常州市作为长三角区域重要城市，存在大量反映城市不同时代发展印记的历史建筑。这些建筑经过几十年甚至上百年的历史，存在不同程度的损伤，影响正常使用安全，同时其室内外空间也难以满足现代建筑对于使用功能的要求。为了保护历史文化和城市风貌，同时为了继续利用这些历史建筑的使用功能，需要对其进行加固改造。

1  工程概况

常州工人文化宫位于常州市主干道延陵路与和平路交汇处，属于常州市中心核心地段，文化宫广场为地铁1号线与2号线的交汇处，也是人流相对集中的区域。

文化宫大会堂始建于建国初期1956年9月，1957年4月竣工，为苏式古典风格。由门厅，剧场，展览一、二、三、四室及回廊等部分组成，平面呈“飞机形”，砖混结构、木屋架。

活动大楼部分（门厅、展览室及回廊）一直保留至今，该楼主体为两层砖混结构（局部三层），墙体采用烧结普通砖、混合砂浆实砌。楼面为预制混凝土小梁加现浇薄板，屋面为木屋架结构。在使用过程中多次改变其使用功能，如：教育培训、餐饮、商业等，现空置。该楼未受灾害和事故等损害。 

2007年大会堂影剧院部分拆除重建，重建部分为现浇框架结构，观众大厅为钢网架屋面。影剧院未改变过使用功能，目前空置。

2007年平面总图1956年建造并保留的活动大楼部分

2  可靠性和抗震性鉴定

2.1 活动大楼

活动大楼主要检测结果如下：

(1)体系及构造检查：局部楼板拆改，增加钢楼梯，和原设计图纸不符；部分承重墙增设门洞或门洞尺寸与原始图纸不一致。除上述改动外，该楼结构体系及构造、主要承重构件布置、轴线位置、构件尺寸均与原设计图纸相符。

(2)外观质量缺陷及损伤：楼面多处现浇混凝土板和预制小梁保护层剥落、露筋；部分门洞上方未设过梁，存在安全隐患；屋面木屋架节点连接正确，构造合理，无明显变形、腐朽、虫蛀现象，部分木构件存在干缩裂缝。其余未发现结构质量缺陷和损伤。

(3)地基基础：经现场检查，该楼外观质量良好，未发现上部结构有因地基不均匀沉降造成的裂缝，亦无明显倾斜、变形、位移及沉降裂缝等异常现象，场地无滑移迹象。

(4)砌砖砂浆强度：所测墙体砌筑砂浆抗压强度推定值为 0.6MPa。所测砖柱砌筑砂浆抗压强度推定值为 1.1MPa。

(5)砖抗压强度：所测构件砖抗压强度推定值为 19.96MPa。

(6)混凝土抗压强度：所测构件混凝土强度均满足设计图纸要求。

(7)主筋和箍筋配置：均与设计图纸相符。

依据《民用建筑可靠性鉴定标准》GB 50292-2015相关规定，地基基础安全性等级评定为Au级；根据各代表层（或区）安全性评定等级，上部结构安全等级评为Du级；围护系统安全等级不得高于上部承重结构，也评为Du级。综合以上，鉴定单元安全性鉴定评级Dsu级，表示已严重影响整体承载，必须及时或立即采取措施。

依据《建筑抗震鉴定标准》GB 50023-2009相关规定，按A类建筑进行抗震鉴定。该楼为砌体结构，砂浆强度、圈梁布置、局部易倒塌部位等多处构造措施不满足第一级鉴定要求，需要进行第二级鉴定，计入构造影响进行综合抗震能力评定，根据验算结果，其综合抗震能力评定为不合格，故不满足A类建筑的抗震鉴定要求。

2.2 影剧院

影剧院主要检测结果如下：

(1)体系及构造检查：结构体系、主要承重结构布置、轴线位置等均与原设计相符。

(2)外观质量缺陷及损伤：除少量屋面板裂缝渗水外无明显异常。

(3)地基基础：经现场检查，该楼外观质量良好，未发现上部结构有因地基不均匀沉降造成的裂缝，亦无明显倾斜、变形、位移及沉降裂缝等异常现象，场地无滑移迹象。

(4)构件混凝土强度均满足设计要求。

(5)主筋和箍筋配置与设计相符。

依据《民用建筑可靠性鉴定标准》GB 50292-2015相关规定，地基基础安全性等级评定为Au级；根据各代表层（或区）安全性评定等级，上部结构安全等级评为Bu级；围护系统安全等级不得高于上部承重结构，也评为Bu级。综合以上，鉴定单元安全性鉴定评级Bsu级，表示尚不显著影响承载能力，极个别构件需要采取措施。

依据《建筑抗震鉴定标准》GB 50023-2009相关规定，按C类建筑进行抗震鉴定。该楼为钢筋混凝土框架结构，抗震措施均满足要求，因该建筑设计于2007年，承载力验算可以满足2001版抗震规范要求，但不能满足现行抗震规范（2010版）要求。

3  建筑调整和加固改造策略

建筑上调整主要为还原历史风貌，严格按照建筑建设年代风格和风貌进行整治，大会堂按照50年代建筑风貌；并根据最新的消防疏散和无障碍设计规范要求增加必要的交通面积，完善使用功能。结构上确保安全，满足规范和使用要求。

因活动大楼、影剧院建造时间为两个不同历史时期，结构形式、材料均带有鲜明的时代特征，故均应采取针对性的加固策略和手段。

活动大楼加固改造后续设计使用年限按30 年，按A类建筑进行抗震鉴定和加固。大会堂影剧院改造为局部改造，建筑功能未改，不涉及原结构主要抗侧力构件和体系改造，确定改造不改变原结构设计使用年限，整体抗震验算仍按原设计时规范执行。

3.1 活动大楼

根据鉴定结果，该楼部分墙体受压承载力不足，可靠性等级评定为Ⅳ级，已严重影响安全，必须及时采取措施；抗震构造措施及部分墙肢抗震能力不足，不满足抗震要求；屋顶木屋架目测裂缝严重；原混凝土构件强度较低，在C12左右。

针对以上问题，采取以下措施：

(1)减轻荷载。新增内隔墙除卫生间外均采用轻钢龙骨隔墙，建筑面层选择荷载铰小的面层做法。

(2)针对构造不足处加强。窗间墙尺寸不满足处采用钢筋砼板墙加固。局部承载力满足墙体顶部采用钢拉杆加强整体性。

(3)墙体承载力不足处，外墙因外立面出新已完成，采取钢筋混凝土板墙内侧单面加固；内墙采用水泥砂浆面层双侧加固；局部砖柱采用钢筋混凝土围套加固；新增门洞处，增设混凝土过梁。

(4)木屋架在装修吊顶拆除后进行仔细的裂缝宽度、深度检测，针对性的采取修缮措施。

3.2 影剧院

根据鉴定报告，混凝土结构基本满足规范要求；屋顶钢网架也满足规范要求。

此次改造为局部改造，总体使用功能未做改变。对局部因设备改造或功能微调引起的荷载变化，根据计算结果采取外粘型钢（钢板）或增大截面加固法对构件进行加固。

室外连廊及门头方案：室外连廊及门头采用钢结构，楼板采用钢筋桁架楼承板，钢梁与大会堂主体结构柱铰接。

以上加固改造策略经专家会论证通过后实施。

4  加固改造设计

4.1活动大楼

(1)砖墙加固：外墙采用钢筋混凝土板墙单侧加固，内墙采用水泥砂浆面层双侧加固（如图）。上下端增设配筋加强带，代替圈梁设置。无过梁的门窗洞口增设混凝土或钢过梁。提高承载力的同时满足抗震构造要求。板墙加固和砂浆面层加固的计算参照《砌体结构加固设计规范》第5.2~5.4节、6.2~6.4节以及《建筑抗震加固技术规程》第5.3节进行。

(2)砖柱加固：采用钢筋混凝土围套加固（如图），满足承载力和抗震要求，计算同上。

(3)梁加固：因原有混凝土强度较低，只能采用增大截面法加固满足承载力要求（如图）。计算参照《混凝土结构加固设计规范》第5.2~5.3节进行。

(4)木屋架修缮：针对木构件不同的裂缝宽度制定裂缝封闭、嵌补和加铁箍的措施；局部破损和孔洞在处理后采用碳素纤维连续缠绕；针对屋架下弦增加两根20钢拉杆作为结构安全储备，木屋架下设钢结构防火板吊顶满足建筑防火要求。

(5)针对混凝土的局部外观缺陷进行修复处理，一般可在缺陷部位清理后采用修补砂浆处理，大体积缺陷采用灌浆料浇筑修复。现浇混凝土薄板下粘贴碳纤维作为安全储备。

4.2 影剧院

(1) 影剧院加固改造主要为配合建筑功能调整增加扶梯和钢结构连廊，配合设备改造增加管井和水池。可以定性为局部改造，仅对涉及的改造部位混凝土构件进行拆改和加固。具体的改造加固措施此处不再赘述。

(2) 根据《建筑抗震加固技术规程》JGJ20116-2009第3.0.3条文，结构刚度和重力荷载代表值变化分别不超过原来的10%和5%，不计入地震作用变化影响。本次改造不改变原结构设计使用年限，抗震措施按原设计时规范执行，故本工程不需要专门针对抗震采取加固措施。

5  结语和展望

对于老旧历史建筑，不能一味考虑大拆大建，可以采用加固改造的手段满足使用功能和延续使用寿命。同时要综合考虑建筑功能、结构安全、经济适用和施工便利，选择合理的加固改造策略。

加固设计应合理确定后续使用年限，对不同年代建造的房屋，区分局部改造还是整体改造，来选择设计所执行的规范和相关设计参数。本工程活动大楼选择后续使用年限30年，而影剧院延续原设计使用年限，从工程造价和施工工期上考虑是合适的。也顺利通过了专家论证审查。

随技术的进步，会有更多的加固技术和材料可以选用。如采用高延性混凝土替代钢筋网砂浆面层或混凝土板墙加固，工期可缩短一半以上，施工更加方便（可喷可抹），对原结构破坏轻微，显著提升抗裂、抗震性能，而且比较薄（20mm），节约建筑使用空间。因本工程实施时，该材料应用规程尚未落地，在今后的老旧砌体结构加固中可优先考虑。

常州市工人文化宫加固改造工程目前已竣工，正式对外开放，重新成为“工人的学校和乐园”，同时也成为了市民们陶冶情操、娱乐休闲的理想之所。

参考文献

[1]民用建筑可靠性鉴定标准:GB 50292-2015[s].北京：中国建筑工业出版社，2015.

[2]建筑抗震鉴定标准:GB50023-2009[s].北京：中国建筑工业出版社，2009.

[3]建筑抗震加固技术规程:JGJ 116-2009[s].北京：中国建筑工业出版社，2009.

[4]砌体结构加固设计规范:GB50702-2011[s].北京：中国建筑工业出版社，2011.

[5]混凝土结构加固设计规范:GB 50367-2013[s].北京：中国建筑工业出版社，2013.

[6]砖混结构加固与修复：15G611.北京：中国计划出版社，2015.

[7]混凝土结构加固构造：13G311-1.北京：中国计划出版社，2013.