建筑綠色化改造中結構加固技術的實踐研究

張喜軍

摘 要：對已有建筑進行的綠色改造，不僅要在提高其應用功能的前提下，還要提高房屋的安全性和抗震特性，從而提高其使用年限。此外，還必須對已有的結構部件進行合理、高效的利用，要防止進行大的拆除大的改動，設計出一套安全可靠、經濟合理的加固方案，如此，才可以實現節能、環保的目標。

關鍵詞：綠色化改造；結構加固技術；實踐研究

1 前言

在建筑改造工程建設過程中，為了確保建筑工程的質量，必須按照建筑工程的特定需要，采用適當的建筑工程技術，才能有效地利用該技術。采用了結構加固技術，既可以確保房屋的建設品質，又可以最大限度地實現建筑本身的使用功能，在很大程度上可以提升房屋建設的社會和經濟效益。在此基礎上實行綠色節能化的房屋改造可以節約成本以及減少對環境的污染。

2建筑綠色化改造中結構加固的重要性

隨著時代的發展，我國年久的建筑已經到了需要加固改造的時候了，應重視對建筑物的構造進行加強。因此，有關部門應加大對住宅的研究力度，為改善住宅的服役年限及工程品質提供依據。若能將綠色環保概念引入到建筑改造中，則可提升使用者的生活感受，提升產業建筑的穩定性。在建筑改造工程中，有關部門應注意加強對建筑工程的加固工作，根據工程的具體情況，適時地對建筑工程的加固方案進行修改，從而增強建筑工程的整體穩定性。在工程實踐中，應盡量降低工程所需的工程物料用量，以達到工程的最大經濟效益。

3建筑綠色化改造中結構加固技術的案例分析

3.1工程概況

本文以杭州某煙廠廠房的改造為實例，這座工廠是在1995年建成的。并按照89系列標準進行了設計和建設，該建筑的占地面積為三萬多平方米，包括了地上三層和一層地下室。建筑高24米，占地68800平方米，地面建筑面積66210平方米，地下2600平方米，建筑基礎面積16161平方米，容積比2.06，外墻采用白漆，局部采用橘黃色的鉛板，部分房頂為瓦屋面，外墻沒有設置隔熱措施。在大樓的入口和一些拐角處安裝了少量玻璃窗。一樓位置部分設置有卷簾門。經過幾年的工業化運行，主體建筑部分部位混凝土出現了一定的碳化、腐蝕和裂縫，部分部位出現了水浸。砌筑墻體部分部位出現了明顯的開裂現象。屋頂的防潮層用明顯老化現象。此外，局部經過改造，有些地方與原來的設計圖有出入。

3.2改造規劃

3.2.1場地規劃

該工程在前期的改建方案中，為了保證場地車輛和行人交通的流線設計的合理性，保留了場地的原始地貌又節約了資金。在周圍的建設道路上，可以基本達到消防車的通行需要，為汽車提供停車場，并在部分區域上沿著公路的兩邊進行停車位的布置，整個建設地點的車行、人行路線都是明確、合理的，而且還有一條流暢的車行路線，這就使得這里的交通與消防的通行需求得到了更好的解決。在該項目的兩個中心綠地上，都采用了喬、灌、草相結合的復合植被，栽植區的覆蓋土壤厚度及排水性都符合植被的要求。

3.2.2改造后的功能區劃分

改造項目非常重視建筑的總體構造的協調，降低了建筑裝飾的用量。按照修舊如舊的原則，合理地調整了房屋的外形。添加了小會議室和展廳區域和周圍的走廊，構成了一個豐富多變的內部空間，在不大拆、不大建的基礎上，對殘破的倉庫進行了建筑的外部改造，并對建筑的室內結構進行了重新設計，從而讓建筑、院落等都具有了中國傳統建筑的特征。改建后的主要功能區劃分清楚，各區域的各部分通過有組織且清晰的空間框架，構成了一個相互關聯的整體。根據樓層數量和用途，共設有12臺電梯以及部分自動扶梯，逃生通道的寬度和長度都符合消防設計標準。

3.2.3外墻屋頂保溫層的改造

原先的外墻主要白色為主，有些地方用的是黃色的鋁板，有些地方用的是沒有隔熱的瓦頂。在這一次的改建中，按照目前的國家規定，對屋頂、外墻和架空層進行了外部保溫。在此基礎上，選用隔熱效果更好的窗戶，并在窗戶外面加遮陰。屋面使用：水泥砂漿+碎石鵝石混凝+擠出塑聚苯板+防水卷材、聚氨醋+水泥砂漿+爐渣混凝土、水泥砂漿+鋼筋混凝+石灰水泥砂漿，屋頂的傳熱系數K=0.46 W/（mf·K）。在室外使用的材料：聚合物抹面防裂泥漿+巖棉板+蒸壓加氣混凝土砌塊+水泥砂漿，外墻傳熱系數Kp=0.70 W/（nf·K）。在底層傳熱通風，使用了以下材料：碎石，鵝石混凝土+鋼筋混凝土+巖棉板（擺錘法）+高分子表面防裂砂漿。窗戶采用隔熱的多空洞密閉金屬窗KS5.0，窗戶面積≥21%，傳熱系數為320 W/nfk，該產品具有0.86的避光系數，4級的氣密性和0.71的透光率。地板由：碎石，鵝石混凝土+水泥砂漿+鋼筋混凝土+夯實泥土組成。地板的傳熱率為K=1.04 W/（nf·K）。

4改造部分及結構加固

4.1增加中庭采光井

原來的工廠沒有采光井。原有的廠房因其作為工業用途而存在，其進深比較大，內部的空間品質不高。在改建的時候，增加了一個長方形形狀的天井，讓各個區域的功能都變得井井有條，形成了一個可以分享樂趣的公共區域。經過改造中庭能夠使各個功能區域的采光環境、風環境和室內景觀環境得到明顯的改善。冬天，天井為密閉的大型溫室，春、秋天，天井為開放的，室內外都能有很好的通風。夏季，南窗百葉可以很好地遮擋太陽，形成一個典型的遮蔭處。

4.2改造后的結構加固

該工程在改造前后，其承載力、功能等方面都有了很大的改變，從而對相應的建筑構件產生了很大的沖擊。經過分析，原來的設計中的結構部件雖然都有一定的承載力和耐用性，但是它們都無法充分地達到未來的使用性能需求，因此需要對原有的部件進行加固，這樣就可以將其從工廠轉變為一個綜合性的建筑。

4.2.1建筑結構的鑒定

按照目前的國家相混凝土結構加固的規定，對建筑的結構穩固進行評估，并出具相應的檢測報告。對原有建筑的可靠度進行了評估，并對其抗震系數進行了檢測。在改建之前，進行建筑的安全可靠度評估，主要包含靜態評估和抗震評估，以便確定重建的范圍和內容；對改造后的可靠性進行評估，以確定改造后的使用壽命。

4.2.2改造技術以及材料的選用

由于建筑使用性質的轉變，造成了負荷的變更，需要對局部上空進行拆除，因此需要對工程進行結構的加強。加固措施有：鋼筋混凝土澆筑工藝、碳素纖維加強工藝、鋼筋植入工藝等，碳纖維采用的HRB400鋼材碳纖維以聚丙烯腈基12 K及以下的小絲纖維，用特制的改良的A級環氧樹脂膠，阻銹劑用的是烷氧基或胺基的噴霧式防銹涂料。砌筑：底層下方的墻面由M0型水泥MU15型混凝實心磚砌筑而成。為緩解荷載作用，降低結構的受力，為其他結構的填充型墻和隔墻采用蒸壓加氣混凝土砌塊其容重不得大于8 kN/m。

4.3加裝暖通空調

本項目在改建之前未安裝暖通空調，改建時應參照我國對民用建筑的供暖的設計的相關規定，進行具體的熱負荷和冷負荷的計算。分析了該大樓的使用特性及實際情況的基礎上，提出了以大溫差、大容量、高效率的制冷機組及以真空熱水機組為主的新型制冷供暖的方案。在夏季的時候，所選用的三個離心冷水機和一個螺桿式冷水機，在所采用的空調水系統中，它的溫度為6度到13度，在使用離心式冷水機組時，為了提升在部分負載情況下的主機的能量效率采用主變頻技術，冬季采用兩個煤氣式的真空加熱單元，其供回水的水溫為55到60攝氏度。在此基礎上，對冷暖兩種不同類型的冷暖水進行了一次水泵的可變流量和可變頻率的控制，使其能夠依據終端負載的改變來調整所需的給水，從而節約了能源。并對所有用能單位進行分項測量收費。

4.4供水和排水管網

4.4.1給水管網

根據本項目的最高用水量和最低用水量。在對給排污進行改造的時候，要以建筑的種類和當地的供水情況為依據，對生活給水壓力進行全面地使用，并通過城市自來水壓的方式進行直接供水，以防止再進行加壓。要針對每一個用戶的用水特點，在管道入口增設一個降壓閥門，將分配水點出水壓力控制在0.2 MPa及以下，這樣就可以降低由于水龍頭出水壓力過大而導致的水資源的消耗。在室內的給水系統中，采用了MFPPR與FPPR的塑膠供水管，熱接合的方式。在室外埋管巷道中，采用的是球墨鐵制或鋼塑鋼制鋼管，二者采用的方法為橡皮墊片的承插式和絲扣聯結。選擇使用的是具有高性能的閥門和零泄漏閥門，并進行了管道水壓測試，防止出現泄漏。在原有廠房的基礎上，大多數的給水和排水管線得以保存。

4.4.2節水設備

據相關資料顯示，目前全市用水中，生活用水已超過45%。用水器具是公用水網絡的最終一環，是與使用者有最大的關系，它的用量很大，而且它的應用廣泛，與人們的日常生活有很大的關系，因此，要想在城鎮中實現節約水資源，最重要的方法就是強化對水資源的管理。

4.4.3對非常規水資源的開發

在國內，因為觀念和技術等方面的因素，非常規水源并未被充分地使用。但是，伴隨著水資源的日趨匱乏，水處理技術的不斷發展，對非常規水資源的使用已經受到了越來越多的認同和關注。非常規水資源的開發與應用對于緩解水資源短缺，提高水資源的使用效率，減少水的污染具有重要的意義。由于在設計時就已將非常規水源的開發與建設納入到了規劃之中，因此，在建筑改造中采用了非常規水源，達到了節水的目的。本工程的屋頂上的雨水通過一套虹吸式的下泄裝置被集中到集水池里，經過過濾和消毒后進入中間儲存罐。通過再生水的變頻器增壓后，用于園林池塘的補充和綠化灌溉。

4.4.4其他節水方法的改造

本工程的其他節約水資源的方法有：在園林草地上推廣節水灌溉方式，如微型噴灌和滴灌；空調系統的冷卻水為制冷塔回路，為了保持空調系統的平衡，在冷卻塔的蓄液區設置了連接管路。

5節電設計改造

5.1電力供應和分配

在本工程的供配電體系，最主要的節約措施是：首先采用10 kV供電，在1層盡量靠近到負荷中心，并在地上設置10/0.4 kV變配電所，將中壓供電延伸到負荷中心，以此降低供電的距離，從而降低線路的損失。第二：根據民用建筑的節能設計措施，本項目的變壓器安裝指數按照一個大型的商業大廈的變壓器的安裝指標，其設計為170 VA/m%，并且其總的總裝機能力為9700 kVA。第三：根據負荷分布情況，選擇高效、低耗、節能的SC（B）11-Dyn11型變壓器，選用與其匹配的負載能力，以增加其技術經濟性為目標，對其進行經濟的操作模式（采用雙機結合的操作模式，且每個設備的負載比例約為75%）的操作。對相位進行適當地分布，使三相盡量維持平衡，進而對變電所的通風降溫環境進行改進，對變壓器的工作溫度進行有效地控制。

5.2燈光裝置

在燈光的設計上，該工程將采用如下的節能措施：首先，選擇節能高效的光源和燈具，光源的選擇要根據其顯色性和啟動時間的要求來進行，在辦公樓中，則多采用節能燈和LED燈。

第二：在如鎮流器等照明配件的選用時：電子鎮流器或節能型電感鎮流器用于日光燈，節能型電感鎮流器用于高壓鈉燈和鹵化物燈，其單個燈的能量系數不得小于0.95。

最后，在符合炫目極限及光照分布需求的情況下，要選擇具有高效率及高性能的照明設備。

5.3用電計費制度

本項目的能量管理計量方式，包含：電力分項計量系統、能量計量系統、流量計量系統及燃油計量系統，其中，分項計量系統能夠為用戶提供全部能耗節點的電耗計量。

6結論

結合該煙廠老舊廠房的綠色改建工程，論述了老舊廠房綠色改建中的一些重要技術問題。本工程在“適用、經濟、美觀”的基礎上，根據當地實際情況對其進行了針對性的調整。在綠色環保方面，做了大量的研究。包括采用的環保建造技術及特殊的加強構造。具體內容如下：灌膠、粘鋼碳纖維、植筋等高性能加固技術，綠色灌溉技術低壓無功補償和諧波降低技術以及能量管理測量系統、建筑設備監督管理系統等。綠色施工技術的運用，注重的是最優的結合，而不是盲目的堆積。該廠房的改建將各個單一施工技術的優點進行了整合，并進行了系統的整合和革新，從而獲得了很好的節約效果，為綠色化改造中結構加固提供了有利的參考。

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