影劇院的局部改建探究
一、后期改造中結(jié)構(gòu)要求
后期裝修改造工程中,針對檢測結(jié)果和業(yè)主的裝修需要,在結(jié)構(gòu)上本工程主要有兩點變動要求:
(1)舞臺上空的屋蓋存在安全隱患,立即進行拆除和新建,新建結(jié)構(gòu)方案由設(shè)計方合理提出;
(2)底層觀眾席需要重新設(shè)計建造。
二、結(jié)構(gòu)解決方案
因為根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范《建筑抗震鑒定標準》(GB50023-2009)中1.0.1條的規(guī)定:在90年代(按當時施行的抗震設(shè)計規(guī)范系列設(shè)計)建造的現(xiàn)有建筑,后續(xù)使用年限不宜少于40年。后續(xù)使用年限40年的建筑,簡稱B類建筑,通常指在89版設(shè)計規(guī)范正式執(zhí)行后,2001版設(shè)計規(guī)范正式執(zhí)行前設(shè)計建造的房屋。其具體要求,基本按照89版抗震設(shè)計規(guī)范的有關(guān)規(guī)定,其中凡現(xiàn)行規(guī)范比89版規(guī)范放松的要求,也反映到條文中。本工程設(shè)計建造于1994年,按照當時的結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范和抗震設(shè)計規(guī)范《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GBJ11-89)的要求進行設(shè)計,結(jié)構(gòu)本身具備一定的抗震能力。后期改造中為了不改變房屋的整體結(jié)構(gòu)和抗震性能,原則上不對房屋的結(jié)構(gòu)進行改變,F(xiàn)針對業(yè)主提出的兩點改造要求進行探討。
1.舞臺上空屋蓋的結(jié)構(gòu)方案選取
舞臺上空的屋蓋結(jié)構(gòu),現(xiàn)在為鋼筋混凝土薄腹梁+大型屋面板,經(jīng)計算,不包括屋面面層重量,本區(qū)域屋蓋恒載約為2.5kN/m2。本次改造如果采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土屋蓋,現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的恒載超出現(xiàn)有屋蓋,對房屋的不均勻沉降控制有不利影響。同時,若采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)屋蓋,改變了舞臺區(qū)域框架柱上端點的連接體系,現(xiàn)在薄腹梁鉸接擱置于框架柱上端,現(xiàn)澆屋蓋則需要采用植筋技術(shù)連接為剛節(jié)點,同時不可避免破壞到框架柱的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)。本舞臺區(qū)域為大空間,平面軸網(wǎng)尺寸為15×30m,為了不增加此區(qū)域屋蓋的重量,同時做到美觀、經(jīng)濟,并且不改變屋蓋的受力體系,不破壞周邊結(jié)構(gòu)構(gòu)件,盡量消除對原有結(jié)構(gòu)的不利影響,我們考慮將此區(qū)域屋蓋改作為網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。由于上面屋面會做成一個網(wǎng)架,網(wǎng)架支座一般設(shè)在柱頂,由于PKPM對真實的網(wǎng)架建模比較麻煩,如果我們把屋面層假定為混凝土屋面或無樓板的屋面,都與實際情況差別比較大。如何模擬網(wǎng)架的水平剛度對柱的約束情況是非常重要的。而我們知道一般構(gòu)件的撓度與剛度成反比,所以我們可以在PKPM模型里用比較大的鋼梁來模擬網(wǎng)架,如果網(wǎng)架的豎向撓度剛好等于網(wǎng)架結(jié)構(gòu)用作屋蓋的容許撓度限值1/250,那我們可以就能很好地進行模擬網(wǎng)架。但是在進行利用鋼梁模擬的時候,務(wù)必要把鋼梁與柱的頂部的節(jié)點都設(shè)成鉸接,這樣才能反映網(wǎng)架在支座處與柱是進行鉸接的。按照《空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ7-2023)3.2.11條估算結(jié)果,網(wǎng)架自重約為25kg/m2,計算時考慮網(wǎng)架屋面面層標準防水保溫做法,下部布置設(shè)備500kg/m2取值,而到了施工圖階段,我們一般是要求網(wǎng)架公司以周邊的柱頂設(shè)為網(wǎng)架的支座,按此進行網(wǎng)架設(shè)計,設(shè)計出來的網(wǎng)架支座內(nèi)力加在柱頂,這樣就能很好地模擬網(wǎng)架上傳來的荷載。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)本身較輕,加之本工程建成至今近20年,基礎(chǔ)沉降已經(jīng)完成,因此,不會引起局部基礎(chǔ)的再次沉降。這里當然會出現(xiàn)另一個問題:置換的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)比原有結(jié)構(gòu)輕,會不會因為水浮力影響而造成局部基礎(chǔ)上浮?根據(jù)地質(zhì)勘查報告,本工程處于山區(qū),且地勢較高,±0.000相當于黃海高程103.5m,地下水位非常低,因此,也消除了水浮力的不利影響。因此,舞臺區(qū)域上空屋蓋采用網(wǎng)架結(jié)構(gòu),我們認為是一個非常好的思路,上部結(jié)構(gòu)形式上不改變結(jié)構(gòu)的受力體系,同時不增加局部荷載。地基基礎(chǔ)方面,由于工程所處的土層地質(zhì)條件,也不會產(chǎn)生不均勻沉降等不利影響。同時造價方面,每平米結(jié)構(gòu)造價約350元。達到安全、適用、美觀經(jīng)濟的要求。
2.底層觀眾席的改造思路
根據(jù)檢測結(jié)果,并參考原設(shè)計圖紙,本工程的底層觀眾席結(jié)構(gòu)為下部架空,采用磚塊砌筑磚墩,踏步板均采用小型預(yù)制板,上部做現(xiàn)澆面層。底層觀眾席與劇院房屋的結(jié)構(gòu)在完全脫開,獨立架設(shè)在室內(nèi)地坪上。后期改造,如果采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)澆筑觀眾席,會有以下不利因素:
(1)由于維護墻體的存在和門窗洞口相對較小,現(xiàn)場混凝土澆筑施工難以實施;
(2)現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相對比較笨重,同時觀眾席區(qū)域周邊結(jié)構(gòu)聯(lián)系相對薄弱,很可能會引起不均勻沉降,造成周邊結(jié)構(gòu)變形;
(3)現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)設(shè)計中要考慮周全觀眾席下部通風管道的架設(shè)、走向等,需預(yù)設(shè)孔道,相對比較繁瑣,容易產(chǎn)生遺漏等問題。基于以上不足,我們提出觀眾席采用輕鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)想,采用型鋼結(jié)構(gòu)按照建筑的坡道、標高等要求架設(shè)鋼框架,踏步板采用組合樓板或鋼板,上鋪隔音減震材料。同時與桌椅廠家及時溝通,施工預(yù)留好桌椅錨固節(jié)點,以便于桌椅的快捷安裝。這種方案觀眾席的重量輕,不會造成不均勻沉降,同時施工簡單、快捷,且不會引起各工種的沖突。
作者:馮闖雄單位:上,F(xiàn)代建筑設(shè)計(集團)有限公司
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