大型建筑工程改造、扩建的关键技术综合性研究

吴其宇

【摘要】伴随当前经济的快速发展，很多大型建筑工程已经无法满足使用需要，面临着改造扩建，大型建筑改造和扩建工程属于大规模建设工程，具有周边环境复杂、施工难度大等突出特点，因此，在大型建筑工程改造和扩建过程中，需要整合此类工程采用的关键技术，将这些技术有效的应用其中，从而保证大型建筑工程改造和扩建的质量。本文以东莞市民服务中心项目为例，对该工程项目改造及扩建的关键技术进行探究。

【关键词】大型建筑工程;改造;扩建;关键技术【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

当前大型建筑工程之所以进行改造和扩建主要是因为其使用功能已无法满足当前需求，近年来，人们对建筑工程方面的研究虽然比较广泛，但对于大型建筑工程的改造和扩建技术研究比较少，能够形成成熟的技术应用案例少之又少，导致大型建筑工程改造扩建缺乏关键技术支持及标准等方面出现难题。因此，本文结合东莞市民服务中心项目，该项目具有规模大、周边环境复杂、实施难度大等特点，符合大型建筑工程的标准，并且通过查阅相关资料，并无类似综合性改造扩建项目，通过对该改造和扩建项目的关键技术进行研究，能够为今后开展类似项目的改造和扩建提供技术借鉴。

1、工程概况

东莞市民服务中心分为两期项目，一期项目总该建面积达到7.7万平方米，估算总造价达到3.6亿元，主要有三部分组成：一是市级实体办事大厅部分，设置服务窗口240个，建筑面积约2.88万平方米;二是东实集团经营部分，建筑面积约1.92万平方米;三是公共通道和配套用房部分，建筑面积约2.9万平方米，项目最大高度36米，最大跨度约70米。二期项目地下室总建筑面积4.34万平方米，总造价3.1亿元，其中商业1.21万平方米，人防地下室3.13万平方米，地下可提供871个停车位，地上可提供212个停车位，总停车位1083个。

2、该改造及扩建项目的关键技术应用

2.1建筑屋面改造工程的关键技术应用

针对本项目建筑屋面工程需要对大跨度钢结构建筑屋面进行组合设计，同时还要合理应用改造技术。结合原屋面现状以及新建筑使用功能需求进行设计，形成多种屋面材料构成的组合屋面，为了满足节能环保、消防排烟、采光良好以及外部美观的要求，本工程项目在原屋面的基础上进行了组合设计，屋面的中间部位设计成ETFE气枕膜结构，屋面边缘位置为铝单板屋面，两者之间的部位使用了铝镁锰金属屋面，这套组合既能够极大地减少建筑主体承受的负荷，确保建筑结构的安全性，亦能增加室内透光效果，有助于节能减耗。本项目考虑到ETFE气枕膜的使用成本较高，所以本设计使用了铝镁锰金属材料板相结合，使成本降低，该设计见图1。

按照该设计方案对原屋面进行了如下改造：首先，在屋顶底铺设二层防坠网和一层普通安全网，二层防坠网双重保证施工作业人员的安全性，普通安全网防止小物件意外坠落伤人，待所有安全工作完成并严格检查后才能将原有铝屋面板及保温隔热材料拆除，其次在楼地面上安排专人负责看管地面，防止任何人员进入拆除施工作业范围，多重保障施工作业的安全性。

安装ETFE气枕膜前，首先在屋顶底下加装一层防火篷布，防火篷布防止焊接产生的焊渣落下引发火灾，并在屋顶处加设简易防雨雨蓬，防止雨水直接进入室入空间。其次在施工前将钢结构的点位进行确认，然后对尺寸进行复核，安装防雷接地装置和通讯设备，并对二次钢结构以及排水天沟进行安装，之后需要进行防水材料以及气枕施工就位，气枕就位后需要安装特制防鸟架、集成电路板、风压机等装置，所有安装工作结束后还需要对电气设备试运行;再次，对铝镁锰屋面进行施工，其施工顺序依次为底板、檩条、无纺布、防水透气膜、固定支座、玻璃丝绵、PVC防水卷材、铝镁锰屋面板;最后，对材料之间节点进行有效处理，并开展淋水试验和相关检测工作，完成上述工作后方可验收。

2.2幕墙改造工程的关键技术应用

本工程研发了目前综合改造设计和施工方法，在原有玻璃幕墙支承结构基础上进行改造，设计了一层遮阳格栅体系，内部设计了一层节能玻璃幕墙，两层构成了复合式幕墙体系，且该体系能够实现节能、采光以及美观的良好效果。该复合幕墙内层为节能玻璃幕墙，外层为遮阳格栅体系，重点设计外层遮阳格栅体系。本项目在对原幕墙进行改造的过程中，将原玻璃幕墙进行了无损拆除，然后安装节能玻璃幕墙，最后对遮阳格栅体系进行安装，遮阳格栅所用材料为铝单板，该改造材料具有质轻的特点，不仅便于安装，而且还能够减轻主体结构的荷载。铝单板幕墙制备前需要做好现场外框架尺寸测绘工作，然后根据测绘结果开展CAD深化设计，之后才进行铝单板及横梁加工制作，在安装时，需要先对焊接钢梁进行安装，为了避免焊接处日后受雨水或潮湿空气锈蚀，故在焊口位置采取防锈处理，完成防锈处理后便可对铝单板进行安装，安装的顺序应为主骨架上的铝单板先安装、横梁铝单板后安装，完成铝单板安装后需要进行调整和清洗，从而完成幕墙工程的改造。此外，本项目在改造的过程中，将原玻璃幕墙替换为低辐射玻璃（Low-E玻璃）幕墙，该幕墙具备良好的隔热性能和保温性能，还能够反射红外线，减少辐射，具有节能环保的作用。

2.3内外新建基坑连接段穿越基础梁施工技术

对该分项目进行改造主要是对本项目建筑的功能性进行改造，通过修建连接通道可实现办公办事效率的提升。若要对该项目进行成功改造，必须做好基坑支护工作，采用内外新建基坑连接段穿越基础梁施工技术可将此任务有效完成，本项目采用的基坑支护体系包括桩顶槽钢连梁、拉森钢板桩、HW型钢围檩、封堵槽钢以及钢管对称，支护体系各构件均按照设计图实施工厂定制，故构件具备较高的标准化，构件连接方式为焊接，可保证支护体系的質量，在开展穿越基础梁基坑支护时，首先需要对幕墙基础梁以及钢结构基础梁的位置、尺寸以及埋设深度进行确定，然后进行土方平整，直至幕墙基础梁地面下方20cm，接下来需要根据施工放线位置安装导框、对拉森钢板桩、桩顶槽钢连梁、HW型钢围檩、钢管对撑进行施工，然后对坡顶土方进行清理，并开展喷面防护和土方分层开挖，在对各层土方进行开挖时，应保证开挖高度控制在1m之内，直至挖至钢结构基础连梁底部后位置，然后封堵幕墙基础梁底未支护钢板桩空间，随挖随封直至达到基坑底部。

2.4装配式改造工程关键技术应用

基于本项目实际情况和特点，依照国标和广东省标装配率评价标准计算的装配率分别为82%和84.5%，且达到AA级装配式建筑。从设计技术创新角度，开发了基于项目特点的主体结构标准化、隔墙系统装配化、装修和设备管线一体化的集成设计方法。

2.4.1主体结构标准化设计

主体结构标准化设计主要体现在构件和节点方面。构件方面，本项目使用的构件包括2225根型钢梁和304根型钢柱，柱截面包含两种类型，梁截面类型之中所使用的两种界面构件占比高达95%，通过构件标准化设计能够实现构建数量和规格种类的减少，实现装配的易建性。通过拆分设计，钢构件的种类和规格得以减少，有利于规模化生产和构件的质量控制，在安装环节中，也更加利于安装工人操作的便利性以及对构件的辨识度。本项目经设计优化后，构件重量最大可达3.2t，只需使用常规起重机便能够完成吊装。节点方面，主体结构构件采用干式连接方式进行連接，如焊接和螺栓连接，在操作方面更加简单方便，本项目构件连接方式共有19种，典型连接方式占比在90%以上。

2.4.2隔墙系统装配化设计

本项目内隔墙类型为ALC墙板，其中，厚度为200mm的ALC墙板在分区墙中使用，厚度为100mm的ALC墙板在分室墙中使用。同常规砌块对比来讲，ALC墙板具有轻质、施工高效等优势，不仅能够降低建筑自重，使基础承载力减小，而且还鞥能够实现造价降低，同时还具备良好的防水、隔热效果，其强度也比较高。本工程设计的隔墙净高达到5.5m，ALC墙板标长仅为2.8m，所以本项目充分利用了该墙板的可切割性进行了拼接处理，从而使整墙铺设得以实现。

2.4.3装修和设备管线一体化设计

本项目所涉管线数量众多，不仅包括设备管线，而且还涵盖了维护结构、内装结构同主体结构之间形成的管线集成系统，所以在设计过程中需要将给排水管线、暖通管线、通风管线以及机电设备管线等排布走向进行设计，还要对接口进行开放式设计。所以对于装修和设备管线一体化设计需要考虑的是集成设计和前置设计，在设计阶段应该前置考虑区域用房功能需求，主要是不同行政单位对功能方面的个性化需求，从而设计出各行政单位功能需求均能够予以满足的空间布局。本项目在设计的前期阶段，充分利用了BIM对该一体化设计进行支持，通过管线碰撞试验保证了各管线分布合理。

2.5信息化管理技术的应用

针对既有建筑的升级改造特点，在本项目决策阶段，采用了BIM技术强大的信息存储功能以及统计分析功能，对各种方案下的BIM模型实施工程量统计，并对材料用量及价格进行综合性分析，同时还利用了BIM软件，实施协同设计、可视化设计、碰撞测试以及设计分析;在项目施工阶段，利用BIM技术的4D施工模拟，保证施工质量的控制以及施工安全;在运维管理阶段，利用BIM技术实现了设备运维管理以及室内导航，该工程项目将BIM技术应用于整个改扩建全生命周期管理工作之中，实现了该项目的信息化管理。

结语：

综上所述，改扩建工程一般均为大型建筑工程项目，此类项目的内容非常复杂，不仅需要采用关键技术实现有效的设计和施工，而且还需要充分利用现代化技术手段，加强信息化管理，从而确保工程项目的质量和安全。

参考文献：

[1]刘力.既有高架地铁车站改造扩建关键技术研究[J].铁道建筑技术，2017（1）：86-88，94.

[2]周华林，朱海定，朱晓栋，等.大型工业厂房建筑改造中的高低跨托架置梁施工关键技术的研究[J].建筑施工，2015

（12）：1401-1405.