欣都大厦改造设计实践

张熙江 （安徽省建筑设计研究总院股份有限公司，安徽 合肥 230001）

近二十余年，房地产业发展波浪起伏，潮起潮落，在一段时间内留下不少烂尾楼，如何让这些“烂尾楼”焕发青春，是结构设计人员面临的课题。

本工程原为“商之都大厦”，位于安徽省合肥市，由北京市建筑设计院1993年设计，1995年施工至5层停工。1997年初由商之都大酒店筹建办委托安徽省建筑设计研究院改造设计，将商之都大厦5层以上改为商之都大酒店，1998年施工至30层停工。后大楼使用功能改为写字楼，于2001年建至33层停工。2005年新的开发商进入，因房地产市场需求的改变，建设单位要求对原大楼功能全面改造，6层以下，维持商业功能不变，6层以上改为公寓和办公，并要求加层。

本楼为框架-核心筒结构，原结构标准层尺寸29×29m，核心筒尺寸12.6×12.6m。两层地下室，负二层底板板面标高-7.8m，基础采用人工挖孔桩。6层以下为梁、板结构，6～22层为预应力板（有边框架梁和暗梁）结构，23层及以上为梁板结构。本工程核心外筒厚度600～400，外框架柱截面1200×1000～1000×1000（加层后收至 600×900）；600×1200～600×900。墙、柱钢筋混凝土强度等级为C50～C30，普通梁板混凝土强度等级为C30，预应力大板的混凝土强度等级为C40。

根据建设单位提供的安徽省建筑工程质量监督检测站关于《合肥市欣都大厦工程质量检测报告》（2005J184），对原结构评价如下。

①外观质量。除少数构件（部分梁和剪力墙）涨模外，抽检的梁柱截面尺寸均能满足设计和规范要求。梁、柱箍筋，板底、板面钢筋存在漏筋、锈蚀缺陷。楼板存在板角斜向裂缝、板中部斜向裂缝、板纵向或横向裂缝、筒体四角斜裂缝、施工缝裂缝、锈蚀裂缝等裂缝现象。

②钢筋锈蚀检测与评估。抽检部位的混凝土碳化深度均小于在相应部位的混凝土保护层厚度，构件主筋处于不易锈蚀状态，但柱、梁、板钢筋因保护层厚度不均匀，部分出现钢筋外露，轻微锈蚀。根据计算得到剩余碳化年数均大于50年，即在工程合理使用50年内，碳化深度不会超过混凝土保护层厚度。

③钢筋安装位置检测。抽检梁、柱、剪力墙、板的钢筋间距基本满足设计及规范偏差要求。

④混凝土强度。抽检梁、柱、剪力墙、板的混凝土强度等级均基本满足设计强度等级要求。

⑤钢筋的力学性能及预埋件质量。抽检的钢筋试件，检测的各项指标均满足相应标准要求。预埋件表面有轻微锈蚀。

⑥预应力工程。抽检的预应力筋根数与设计相同、间距基本满足设计值。外露锚具和钢绞线有一定程度的锈蚀，但尚没有对结构产生大的影响，经过一定处理可以满足设计要求。预应力张拉端存在较为普遍的歪斜、夹片错位现象，甚至有预应力筋未张拉现象。对预应力筋实际应力的检测，在随机检测的18根预应力筋中，低于设计应力值的共有11束，其中最低的应力值仅为设计应力的60%。

本工程多次停工、修改设计、加层、功能变换。本次建设单位要求加层至34层（大屋面高125.5m），计算结果表明，在改变建筑功能，加层后原结构基础、剪力墙、框架柱能满足规范要求，局部梁、板需要加固处理。

合肥市抗震设防烈度为7。（0.1g），地震分组为第一组，剪力墙抗震等级为二级、框架抗震等级为二级。经计算，本工程结构设计基本参数如下。

①计算周期成果（选取前三个振型）

振型号 周期 振动方向角 平动系数(X+Y) 扭转系数1 2.7 8 5 5 1 0.3 7 1.0 0(0.9 7+0.0 3) 0.0 0 2 2.6 7 7 0 1 0 0.1 8 1.0 0(0.0 3+0.9 7) 0.0 0 3 1.3 8 1 4 2 8.8 1 0.0 0(0.0 0+0.0 0) 1.0 0

地震作用最大的方向=8.466。（度）周期比：0.495

②X，Y方向最小刚度比为1.0，1.0.

③楼层的位移、弯矩、剪力

最小楼层抗剪承载力之比X向 Y向 X向 Y向 X向 Y向 X向 Y向 X向 Y向9 6.7 9 6.5 1.8 1 1.8 6 1/1 2 0 2 1/1 2 1 4 1.2 1 1.2 6 0.8 1 0.8 1有效质量系数(%)基底剪力与重力比Q/G e(%)最大层间位移角地震作用规定水平力作用下最大层间位移比

本楼多次加层、功能变换，原结构基础能否满足规范要求是设计关键。

本楼原设计基础采用人工挖孔桩，外柱采用柱下单桩，内筒采用桩筏基础，桩布置在剪力墙下。荷载增加对单桩承台配筋无影响；经计算，筏板冲切、剪切、配筋满足计算和规范要求。人工挖孔桩直径大，桩身强度富裕，经复核，桩身强度能满足《建筑桩基技术规范要求》（JGJ-94-94）（基桩成桩工艺系数取0.9）。原基础设计采用89版《建筑地基基础设计规范》（GBJ-7-89），89版地基规范计算桩采用的是设计值，本次设计大量采用轻质墙体，经验算，桩承载力能满足规范要求。

因1～6层商业已经投入使用，为避免框架柱加固，本工程设计时除内筒局部采用空心砖外，其余内分隔墙及外墙均采用轻质隔墙。设计要求轻质内墙重量（含粉刷）折算成楼板均布荷载不大于1.0kN/m2，要求轻质外墙墙面荷载（含墙重、窗重、空调板）不大于1.5kN/m2。要求现浇板施工采用随浇随抹光技术以减小面层自重。改造后本工程框架柱最大轴压比0.88（箍筋B12，间距100），配筋满足计算和构造要求。

6层以上，建筑功能改变为公寓和办公，建筑要求增加（移位）电梯，需要对核心筒改造，涉及到核心筒（主要核心筒内部剪力墙）剪力墙的补洞、开洞，楼板补洞、开洞。剪力墙、楼板补洞采用植筋技术，新老混凝土连接面凿毛清洗干净后，刷一层混凝土界面剂，采用比原设计高一级的钢筋混凝土浇筑。剪力墙开洞采用粘贴钢板法加固。楼板开洞采用洞边加梁或粘贴碳纤维布加固。

因建筑功能改变，建筑要求已施工结构6层以上四周自轴线悬挑1.7m。为加快施工进度和减轻自重，设计采用钢梁加钢筋混凝土板。悬挑梁如采用型钢梁，不仅钢材截面大，与原结构的连接节点设计也较困难。本设计巧妙的利用建筑空间，将悬挑钢梁改为由框架柱、水平梁、斜撑组成的三角架结构，受力合理，既节约了钢材，后置埋件变为两块，加大了埋件锚筋的间距，后置埋件设计简单、连接可靠。后置埋件与原结构的连接采用植螺栓工艺，与普通化学锚栓相比，加大了螺杆的长度，更加安全可靠。为确保锚筋能满足使用，设计文件要求作异位试验确定锚栓的极限承载力和原位检测后植螺栓的施工质量。

局部封闭洞口需增设跨度12m的钢筋混凝土框架梁。新加框架梁与原框架柱的连接采用半刚接设计。梁截面450×1000，加大梁底配筋量，部分梁底筋植入框架柱，部分梁底筋延伸至柱边截断。设计要求框架梁负筋、腰筋全部植入框架柱中。新老混凝土连接，确保剪力传递是设计的关键，设计中在新老混凝土连接面设剪力槽，加大腰筋配筋量。梁柱连接面剪力计算参考中国有色工程设计研究总院主编的《混凝土结构构造手册》第329页7.5.11，7.5.12公式计算。

30、31层夹层采用钢梁加混凝土板结构，钢梁与墙、梁、柱为铰接。钢梁与原结构连接采用植螺栓工艺。屋面以上构架采用钢结构。

根据《合肥市欣都大厦工程质量检测报告》（2005J184），对原结构存在质量缺陷采用如下处理措施。

①钢筋混凝土保护层质量、钢筋锈蚀问题处理。

凿除漏筋部位的松散混凝土，除锈，清洗干净后刷一层混凝土界面剂，缺陷面积较大、较深则采用C30微膨胀混凝土浇筑；缺陷面积较小、较浅处，用M15水泥砂浆内掺聚丙烯纤维粉刷修补。原结构所有柱、墙、梁、板采用M10水泥砂浆内掺聚丙烯纤维粉20厚。

②楼板裂缝处理。

楼板裂缝采用高压化学注浆，板面、板底采用环氧树脂封闭。对于影响结构安全的裂缝，采用粘贴碳纤维布加固。

③预应力楼板处理。

对所有的预应力钢筋均重新张拉，张拉控制应力1029N/mm2。所有歪斜、夹片错位、锈蚀的锚具均重新更换。预应力板新开洞应保留原结构钢筋，严禁截断预应力筋。

本工程改造设计采用植筋、植螺栓、粘贴钢板、粘贴碳纤维布等多种加固技术措施，涉及面广、加固量大，设计中充分考虑了结构的安全性和施工可行性的结合，使得本工程顺利完工。欣都大厦改造于2007年竣工至今，已经使用10余年，印证了本设计的可靠性、安全性。