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王晓鸿:航站楼改扩建结构工程问题之三——多轮改扩建

时间:2020-03-16 18:58来源:王晓鸿 民航基建 作者:中国航空

 

    虹桥国际机场T1航站楼从上世纪60年代开始建设,1984年、1991年、1994年经过多次改造和扩建,各部分已使用的时间约有50年、30年、25年、20年,具有明显的不同年代结构共存的特点。本文主要讨论多轮改扩建条件下,使用较长的结构是保留还是拆除、不同结构是否都要按新建结构50年使用年限的要求进行加固、如果不按新建结构加固应该按什么标准进行改造加固等问题。

    1、结构设计规范的修订历程

    1949年以前,许多历史建筑采用国外规范设计建造,安全储备较大且使用维护较好,加层改建、加固后的一些百年建筑仍在安全使用。

    上世纪50年代-60年代沿用原苏联规范,结构设计采用多系数表达的极限状态设计法,未包含抗震设计,这一阶段建筑结构的总体质量及安全度较低。

    74系列标准规范采用综合安全系数法,即单一安全系数表达的极限状态设计法,安全度设置水平基本维持60年代水平,7-9度抗震设防区采用基本烈度单水准抗震设防。

    89系列规范解决了74系列规范安全系数不一致的问题,利用可靠度设计理念对74系列规范进行安全度校准,抗震设计由单水准设防过渡到三水准设防和两阶段抗震设计。

    2002系列规范提高设计荷载和作用、荷载和材料分项系数,降低材料设计强度取值、增加混凝土保护层厚度、提高梁板钢筋最小配筋率和墙柱配筋率及构造措施;抗震设计中提高抗剪能力和竖向构件的性能、提出多道抗震防线等。

    2010系列规范增加了结构安全储备,提高抗灾和抗连续倒塌能力,提倡采用高强度高性能材料,完善耐久性设计。抗震设计吸取汶川地震的震害经验,适当提高抗震设防标准,提高了抗震设计要求。

    从历次标准的修订过程来看,结构设计的安全度逐步提高,材料消耗量相应增加,不同结构类型不尽相同。在相同条件总体核算,89系列规范比74系列规范钢筋用量增加约5-8%,2002系列规范比89系列规范钢筋用量增加约10-15%,2010系列规范与2002系列规范相比梁钢筋用量基本持平、柱钢筋用量增加10-15%、采用高强度钢筋后总体用量减少。74系列及89系列规范的安全度相对较低,2002系列以后的规范安全度有明显提高。74系列抗震设计相对较弱,89系列基本形成抗震设计的概念,2002系列以后抗震设计逐渐完善。

    除了施工和材料等客观因素,结构设计的安全度一般取决于设计时遵循的规范本身的安全设置水平、规范的设计理念、项目重要性等。老航站楼结构承载力基本能满足现行规范的要求,需要加固的量相对较少。但是  不同年代的航站楼结构抗震承载能力和抗震措施差别较大,与改造后的抗震设计需求有不同的差距,需要大量的抗震加固。

    2、改造结构的使用年限

    “设计使用年限”指设计规定的结构或构件不需进行大修即可按其预定目标使用的期限。在结构改造加固中的“后续设计使用年限”指被改造加固后的结构或构件不需进行大修即可按其预定目标使用的期限,应包括抗震设防、安全性、耐久性等性能目标。后续设计使用年限是经济合理的改造加固方案的前提,决定各种荷载和作用的取值。达到设计使用年限,并不意味着该房屋结构寿命的终结,而是需要再次进行一次系统的检查和鉴定,以作出是否可以继续安全使用或应再次加固的结论。

    1)《混凝土结构加固设计规范》

    设计使用年限应由业主和设计单位共同商定。当加固材料含有合成树脂或其他聚合物成分时宜按30年考虑,当使用年限为50年时所用的胶和聚合物的粘结性能应通过长期应力检测;使用胶粘、掺聚合物材料加固应定期检查其工作状态,首次检查时间不应迟于10年。

    《混凝土结构加固设计规范》要求既有建筑物结构荷载标准值应符合现行国家标准《建筑结构荷载规范》,楼面活荷载、基本风压、基本雪压均以50年设计基准期为基础,根据后续使用年限进行0.85-1.0的系数修正,但对于30-50年后续使用年限的修正系数均为1.0。也就是说,一般30年-50年设计使用年限,加固设计采用的楼面活荷载、风荷载、雪荷载等都与新建结构相同,按50年设计基准期采用。

    2)《建筑抗震鉴定标准》和《建筑抗震加固技术规程》

   

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