“工业上楼”,某既有工程厂房改造典型问题剖析
王洋、高方远
引言
2022年,广东省工业和信息化厅联合省自然资源厅印发《广东省工业用地“标准地”供应工作指引(试行)》(粤工信法规函〔2022〕28号)。同年广东省住房和城乡建设厅组织编制了工程建设地方标准《广东省高标准厂房设计规范》(DBJ/T 15-235-2021)和《广东省高标准厂房验收技术规程》(DBJ/T 15-238-2022),分别于2022年5月1日和7月1日起实施,为全省配置载货电梯的4层及以上标准厂房的设计和验收提供了依据,推动提高工业用地节约集约利用水平和资源配置效率,优化生产力布局,促进产业聚集,大力实施“工业上楼”厂房空间建设计划。
当前,广东地区紧随国家政策发展方向,深圳、广州大力实施“工业上楼”厂房空间建设计划。“工业上楼”除了应用在新建项目中之外,既有建筑厂房改造加固中也广有应用,本案例将为行业分享既有建筑改造加固中的典型问题剖析。
1 项目信息
1.1 项目名称:黄埔某年产1000吨聚酯弹性体项目
1.2 项目地点:广东省广州市黄埔区
1.3 项目设计单位:广东寰球广业工程有限公司
1.4 项目概况:本案例工程2022年竣工完成,目前现状如图1,为1栋8层厂房,设2层地下室,房屋高度42.15m,采用框架-核心筒结构体系,结构模型如图2。
本工程建筑抗震设防类别为丙类,建筑所在地区的抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度为0.1g,水平地震影响系数最大值0.08,设计地震分组第一组,场地类别属Ⅱ类,反应谱特征周期为0.35s。
1.5 项目改造内容:将1~4层A~G交1~4轴范围内原空置厂房改造为生产车间,标准层新增设备基础、钢平台、功能洞口、墙体等,对既有建筑进行结构安全鉴定,根据鉴定结果采取相关补强加固措施。
图1:既有建筑现状图
图2:PKPM模型图 |
2 既有建筑分析模型复原关键问题
2.1 现状资料
如下图3,根据GB 55021-2021《既有建筑鉴定与加固通用规范》(以下简称为“鉴定加固通规”)3.1.1条规定,既有建筑鉴定与加固前,业主应为设计单位提供既有建筑必要的项目资料,具体资料的内容、深度和技术要求应能满足鉴定与加固改造的需求。本项目已有资料包括:建筑及结构专业施工图、原设计单位提供的审查计算书、地基勘察报告、改造后的设备荷载、条件布置图。
图3:规范条文3.1.1条
2.2 关键问题1:模型复原的一致性
项目无原设计单位的原设计模型数据,因此在改造前需要工程师重新根据既有建筑现状及施工图、计算书等已有资料重新建模分析,因此需要保证新建的模型与原设计模型主要指标基本一致,包括模型的几何尺寸、布置、荷载、周期、变形、刚度等指标。
(1)结构几何尺寸与布置
根据既有建筑原设计图纸建模,保证复原的一致性,模型如图2,同时基于既有建筑的现状条件进行现场复核。
(2)结构荷载布置与统计
基于原设计院图纸中的结构设计总说明及计算书荷载布置图,如下图4所示,在模型中重新布置并统计质量。
图4:原设计图纸及计算书荷载
同时,本项目建筑功能为工业厂房,其荷载及相关规范应执行相关工业类规范,比如软件默认的活荷载工况类型中的“重力荷载代表值系数”为0.5,而工业类建筑其重力荷载代表值系数一般取0.7-1.0,本项目原设计计算书取值0.7,如下图5所示。
图5:重力荷载代表值系数
保证以上几何构件、荷载、分项系数等参数一致后,对比统计之后的楼层质量基本保持一致了,如下图6所示。
图6:重力荷载代表值系数
(3)结构周期、变形指标
最后对比计算书中的周期、变形、刚度等结构整体指标,进一步保证结构模型的一致性,如下图7。
图7:X向及Y向地震位移
3 既有建筑规范执行关键问题
如下图8,根据“鉴定加固通规”4.2.2条规定,本项目根据业主新的用途需求,需要增加设备而鉴定原结构,因此需要按现行规范与标准进行复核验算,因此与原建造时的荷载规范和设计规范可能存在差异。
图8:规范条文4.2.2条
本项目由于原设计时大概在2020年底,相对执行的规范还基本在2010系列规范,因此差异不算太大,本项目对比主要存在两个方面差异:通用规范执行及2021广东高规的执行。
3.1 系列通用规范执行
2022年1月1日开始,住建部官网上发布的系列通用规范陆续正式执行,其中与分项系数相关比较重要的主要包括两本规范:GB 55001-2021《工程结构通用规范》与GB 55002-2021《建筑与市政工程抗震通用规范》。其中“工程结构通用规范”主要与恒载、活载分项系数有关,其在GB 50068-2018《建筑结构可靠性设计统一标准》已经执行,因此影响不大;而主要存在影响的是与地震作用相关的分项系数,具体如下图9。
图9:规范条文4.3.2条
3.2 2021广东高规
本项目原来按照广东高规 DBJ15-92-2013设计,而现行广东高规为DBJ/T 15-92-2021版本,因此按照现行规范与标准进行验算可以执行21版广东高规,也可以执行现行国家高规-JGJ 3 2010《高层建筑混凝土结构技术规程》。从规范整体上对比,国家高规同2013版高规相差不是特别大,主要都是基于多遇地震设计,而21版广东高规相对差异较大,采用设防地震进行设计。为方便对比,小编列出21版广东高规与13版广东高规的主要差异性,其它具体可参考21版广东高规前言中的修订内容:
(1)2013规范是小震设计,2021规范是中震设计;
(2)规范反应谱不同;
(3)连梁刚度折减系数与梁刚度放大系数不同;
(4)结构抗震构造等级的确定不同;
(5)剪重比计算不同、薄弱层调整不同、二道防线控制不同;
(6)刚域计算不同;
(7)层间位移角控制不同;
(8)配筋公式不同;
同时,小编也基于本项目进行了两个版本规范的主要指标对比,具体如下图10.
图10:主要指标差异性对比
4 既有建筑改造与加固设计
本项目改造内容主要是业主需要在2、3、4层增加较多设备,如下图11。
图11:首层改造平面图
因此,在以上复核好的原模型基础上,再添加布置新增加的设备荷载,根据设备荷载放置的位置,分别输入板上局部面荷载、板上局部点荷载及其它梁上荷载等,具体如下图12。
图12:首层改造平面图
重新计算后,会出现两种情况:1)部分构件承载力不够,需要进行加固方案布置;2)部分构件由于原设计的富裕,当前仍然满足现行规范。对于第一种情况,PKPM加固软件支持当前规范及市场中常用的加固方法,具体如下图13。
图13:常用加固方法
5 小结
针对当前行业既有建筑改造加固热点问题,文本通过实际工程案例,分别从既有建筑分析模型复原关键问题、规范执行关键问题及改造加固设计三方面进行了剖析,希望对PKPM的广大用户在应用和理解软件有所帮助,也希望为行业改造加固类似项目的开展带来参考价值。文中阐述内容及观点,若有不足之处,欢迎大家批评指正。
案例设计单位简介:
广东寰球广业工程有限公司成立于2007年,是由中国寰球工程公司(HQCEC)扩股并控股广东省广业环保产业集团公司属下的广东省石油化工设计院(GPEDI)建立的法人公司。在中国寰球工程公司先进管理模式的指导下,并依靠公司前身(1958年建院的广东省石油化工设计院)原有的人才储备及技术力量,逐步成为广东石化工程市场的骨干力量和中国寰球工程公司华南地区的项目执行基地。
公司持有化工石化医药全行业、建筑、市政燃气甲级设计证书;轻纺行业、市政公用行业 (给排水) 乙级设计证书;工程咨询甲级资格证书;特种设备设计许可证(压力容器);特种设备设计许可证(压力管道);工程造价咨询单位乙级资质证书等。公司取得了质量管理体系及职业健康安全与环境管理体系(HSE)认证,并得到全面有效实施。公司业务范围广泛,在化工、石油化工、油气及化学品贮运、精细化工、医药、生物工程、轻纺、日用化工、食品、工厂热电站、城市燃气、工业与民用建筑、环保等领域可提供工程咨询、工程设计、工程总承包、工程管理等服务。

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