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影剧院的局部改建探究

影剧院的局部改建探究

一、后期改造中结构要求

后期装修改造工程中,针对检测结果和业主的装修需要,在结构上本工程主要有两点变动要求:

(1)舞台上空的屋盖存在安全隐患,立即进行拆除和新建,新建结构方案由设计方合理提出;

(2)底层观众席需要重新设计建造。

二、结构解决方案

因为根据现行规范《建筑抗震鉴定标准》(GB50023-2009)中1.0.1条的规定:在90年代(按当时施行的抗震设计规范系列设计)建造的现有建筑,后续使用年限不宜少于40年。后续使用年限40年的建筑,简称B类建筑,通常指在89版设计规范正式执行后,2001版设计规范正式执行前设计建造的房屋。其具体要求,基本按照89版抗震设计规范的有关规定,其中凡现行规范比89版规范放松的要求,也反映到条文中。本工程设计建造于1994年,按照当时的结构设计规范和抗震设计规范《建筑抗震设计规范》(GBJ11-89)的要求进行设计,结构本身具备一定的抗震能力。后期改造中为了不改变房屋的整体结构和抗震性能,原则上不对房屋的结构进行改变。现针对业主提出的两点改造要求进行探讨。

1.舞台上空屋盖的结构方案选取

舞台上空的屋盖结构,现在为钢筋混凝土薄腹梁+大型屋面板,经计算,不包括屋面面层重量,本区域屋盖恒载约为2.5kN/m2。本次改造如果采用现浇钢筋混凝土屋盖,现浇结构的恒载超出现有屋盖,对房屋的不均匀沉降控制有不利影响。同时,若采用现浇钢筋混凝土结构屋盖,改变了舞台区域框架柱上端点的连接体系,现在薄腹梁铰接搁置于框架柱上端,现浇屋盖则需要采用植筋技术连接为刚节点,同时不可避免破坏到框架柱的现有结构。本舞台区域为大空间,平面轴网尺寸为15×30m,为了不增加此区域屋盖的重量,同时做到美观、经济,并且不改变屋盖的受力体系,不破坏周边结构构件,尽量消除对原有结构的不利影响,我们考虑将此区域屋盖改作为网架结构。由于上面屋面会做成一个网架,网架支座一般设在柱顶,由于PKPM对真实的网架建模比较麻烦,如果我们把屋面层假定为混凝土屋面或无楼板的屋面,都与实际情况差别比较大。如何模拟网架的水平刚度对柱的约束情况是非常重要的。而我们知道一般构件的挠度与刚度成反比,所以我们可以在PKPM模型里用比较大的钢梁来模拟网架,如果网架的竖向挠度刚好等于网架结构用作屋盖的容许挠度限值1/250,那我们可以就能很好地进行模拟网架。但是在进行利用钢梁模拟的时候,务必要把钢梁与柱的顶部的节点都设成铰接,这样才能反映网架在支座处与柱是进行铰接的。按照《空间网格结构技术规程》(JGJ7-2010)3.2.11条估算结果,网架自重约为25kg/m2,计算时考虑网架屋面面层标准防水保温做法,下部布置设备500kg/m2取值,而到了施工图阶段,我们一般是要求网架公司以周边的柱顶设为网架的支座,按此进行网架设计,设计出来的网架支座内力加在柱顶,这样就能很好地模拟网架上传来的荷载。网架结构本身较轻,加之本工程建成至今近20年,基础沉降已经完成,因此,不会引起局部基础的再次沉降。这里当然会出现另一个问题:置换的网架结构比原有结构轻,会不会因为水浮力影响而造成局部基础上浮?根据地质勘查报告,本工程处于山区,且地势较高,±0.000相当于黄海高程103.5m,地下水位非常低,因此,也消除了水浮力的不利影响。因此,舞台区域上空屋盖采用网架结构,我们认为是一个非常好的思路,上部结构形式上不改变结构的受力体系,同时不增加局部荷载。地基基础方面,由于工程所处的土层地质条件,也不会产生不均匀沉降等不利影响。同时造价方面,每平米结构造价约350元。达到安全、适用、美观经济的要求。

2.底层观众席的改造思路

根据检测结果,并参考原设计图纸,本工程的底层观众席结构为下部架空,采用砖块砌筑砖墩,踏步板均采用小型预制板,上部做现浇面层。底层观众席与剧院房屋的结构在完全脱开,独立架设在室内地坪上。后期改造,如果采用现浇钢筋混凝土结构浇筑观众席,会有以下不利因素:

(1)由于维护墙体的存在和门窗洞口相对较小,现场混凝土浇筑施工难以实施;

(2)现浇钢筋混凝土结构相对比较笨重,同时观众席区域周边结构联系相对薄弱,很可能会引起不均匀沉降,造成周边结构变形;

(3)现浇结构设计中要考虑周全观众席下部通风管道的架设、走向等,需预设孔道,相对比较繁琐,容易产生遗漏等问题。基于以上不足,我们提出观众席采用轻钢结构的设想,采用型钢结构按照建筑的坡道、标高等要求架设钢框架,踏步板采用组合楼板或钢板,上铺隔音减震材料。同时与桌椅厂家及时沟通,施工预留好桌椅锚固节点,以便于桌椅的快捷安装。这种方案观众席的重量轻,不会造成不均匀沉降,同时施工简单、快捷,且不会引起各工种的冲突。

作者:冯闯雄单位:上海现代建筑设计(集团)有限公司