王 维

（上海建工集团股份有限公司，上海 200080）

随着时代发展，旧工业建筑的改造如雨后春笋在各地出现，而众多建筑师也在工业建筑的改造中尝试不同的理念和手法。本文以工业建筑工程改造与再利用为实例，介绍在工业建筑改造过程中的核心施工技术。

本工程位于上海市黄浦江南延伸段地块，北邻龙耀路隧道，东靠黄浦江，西侧为龙腾大道，南侧为本项目 II 标段。本项目在原上海外滩西岸标志性的水泥加工厂基地中，保留了其中5栋具有历史价值和艺术价值的工业建筑（构筑）物，其中位于本工程最北侧的1号楼保留了原混凝土框架、肋环式钢结构网壳和送料天桥，内部新增钢框架结构。1 号楼作为上海市城市更新示范项目之一，在市中心城区既有工业建筑的改造与保护中具有探索意义。故在项目实施过程中，以1号楼的改造及保护作为研究，对类似工业建筑改建具有一定的借鉴意义。

1 1 号楼结构改造概况

1 号楼为保留建筑改建施工，在保留原厂房外框架前提下，内部新增钢结构1F，新增钢结构与保留结构同为球面体，其屋顶区域主钢梁结构布置位置相同。钢柱截面为250mm ×250mm ×20mm ×20mm～900mm ×800mm×45 mm×45 mm，钢柱最长 16.7 m，单根柱最重为 17.8 t。屋架钢梁截面为750mm ×600mm ×25mm ×25mm～1000mm ×800mm ×35mm ×40mm、 H400mm ×250mm ×10mm ×12mm～H800mm ×600mm ×20mm×30 mm，最大构件单位重量为 1.1 t/m。屋顶结构区域钢柱底部设置盆式支座，且局部区域设置 BRB 屈曲支撑。屋面板和外墙已拆除，框架结构均保留。具体如图1所示。

图1 结构改造概况图

根据原结构鉴定报告，屋面采用肋环式钢网壳结构，肋梁采用 H 型钢，截面尺寸为 H800mm ×300mm ×8mm ×16mm 和 H800mm ×250mm ×8mm ×16mm，环梁采用 H 型钢，截面尺寸为 H700mm ×370mm ×14mm ×28mm 和 H600mm ×250mm ×8mm ×14mm；环梁和肋梁之间支撑杆采用圆形钢管，截面尺寸为Φ219mm ×9mm，屋面檩条采用热轧轻型工字钢 I 14。屋面肋梁与环梁之间连接方式为刚接，肋梁与支撑柱之间连接方式为铰接，撑杆与梁之间联结方式为铰接，檩条与钢梁之间设置隅撑，檩条之间设置拉条。保留结构屋盖部分钢材材料为 A3或 AY 3。

新老结构采用同一轴网，根据设计提供图纸，新屋面结构主梁和保留屋盖结构主梁中心线与轴线重合。因保留屋盖结构存在结构沉降和偏移，按设计提供定位圆心和轴网测量所得，实际保留屋盖主梁中心线与轴线存在偏差。新老结构轴网定位如图2所示。

图2 钢结构示意图

2 改造施工难点分析

由于新建钢结构位于老结构中，老屋盖不拆除，故新建钢结构的施工在空间上存在较大的限制。拟采用原位整体提升的施工工艺完成钢屋盖的安装工作。钢屋盖在其安装就位投影面下方利用胎架完成拼装工作，如图3所示。利用提升设备将钢屋盖提升至安装位置，完成嵌补段连接后，即可拆除提升设备。

图3 钢屋盖拼装立面布置图

3 钢屋盖拼装施工技术

屋架钢梁截面为750mm ×600mm ×25mm × 25～1000 mm ×800mm ×35mm × 40、H400mm ×250mm ×10mm ×12mm～H800mm ×600mm ×20mm×30 mm，最大构件单位重量为 1.1 t/m。

钢屋盖在位于安装位置的地面原位拼装，拼装使用25t 汽车吊和70t 汽车吊逐个轴线拼装，施工顺序与外围楼层钢柱钢梁相同。拼装时中间设置四方架临时支撑， 外端设置工字钢临时支撑。

先使用50t 汽车吊安装临时支撑系统，再使用70t 汽车吊安装顶部井字钢梁、主梁地面拼装和主梁吊装。主梁为弧形钢梁，按屋盖顶部断开后，主梁长约 27.0 m，根据运输需要再将主梁分段为 14.2 m 和 12.6 m。2 段散件运送至现场后，使用70t 汽车 吊位于安装位置地面先平躺拼装，拼装位置设置路基箱和槽钢作为胎架，拼装成 27.0 m 整根钢梁后，使用70t 汽车吊再次拼装就位。拼装工况如图4所示。

图4 使用70t 汽车吊拼装大屋面主梁立面工况图

4 钢屋盖提升施工技术

1 号楼新增钢屋盖位于老结构底部，新老结构屋盖净距为 640～1000mm，新增钢屋盖在安装位置就地拼装，拼装时搭设临时支撑作为胎架，拼装采用25t 汽车吊和50t 汽车吊进行施工。钢屋架拼装在外围楼层钢结构施工至一半区域开始施工，待外围楼层钢结构全部完成施工后安装提升支架和提升设备，待屋架拼装完成后进行整体提升。提升方案需专家论证。

1 号楼新建结构大屋面结构为Φ60.0 m，高度 10.0 m 的穹顶钢结构，安装就位后最顶部标高为 25.483 m，重约500t，采用“钢绞线承重，液压千斤顶集群作业， 计算机同步控制”的提升安装工艺。

（1）位于大屋面周围18根钢柱顶部设置提升架，布置穿心式液压千斤顶及液压泵站作为提升设备。以高强度低松弛钢绞线为承力部件，承重钢绞线通过液压千斤顶夹具固定下垂，然后通过钢绞线底锚与新增提升梁锚固。

（2）采用计算机多参数自动控制，令上下锚交替作业，向上提起承重钢绞线，以钢绞线传递动力，钢屋盖上升，控制液压提升设备实现钢屋盖连续提升，将其提升至设计位置。应用液压装置对位校正后进行焊接固定。

（3）提升到位后，补缺钢梁嵌补段、斜杆等。

提升架布置如图5所示。

图5 提升架布置图

5 施工监测技术

为确保钢屋盖在整体提升施工过程中安全可控，有必要对被提升屋盖结构、提升架结构以及提升设备等对象进行关键指标的监测。监测内容包括被提升屋盖结构杆件的应力监测、提升架结构杆件的应力监测、提升力的监测、被提升屋盖结构变形监测等。各监测内容的监测目的如表1所示。

表1 监测项目一览表

施工监测测点包括应力监测测点和变形监测测点。

5.1 应力监测测点布置

针对被提升屋盖结构和提升架结构，选出若干个应力水平较高的点作为应力监测测点。此处选取被提升屋盖结构的临时环向联系梁，选取提升架的斜撑和支 承框架的横梁作为应力监测的关键构件。

5.2 变形监测测点布置

选取两榀拱形钢架跨中节点（共4个）作为结构挠度监测测点，以判断结构在提升过程中的安全性。选取各榀拱形钢架跨端节点（共18个）作为变形监测点，水平变形用于判断结构在提升过程中的安全性；标高用于控制被提升屋盖的整体姿态，并确保提升时的同步性。跨中测点布置如图6所示，跨端节点如图7所示。

图6 跨中测点布置图

图7 跨端测点布置图

5.3 监测周期

监测周期自被提升钢屋盖拼装起至钢屋盖提升到位结束，历经钢屋盖拼装、 钢屋盖提升就位和杆件补缺3个阶段。

6 原保留结构保护

方案改造中，该建筑改为剧场使用，保持主体结构体系不变。根据使用功能的要求，在室内新建辅助用房及设备吊挂结构，新建建筑与原结构相互独立。为了造型和使用要求，采用轻质屋面板替换现有屋面彩钢板，屋面荷载有所增加。

根据保留建筑价值评估，该结构单体重点保护部位如下。① 外观上穹顶屋面形式，建筑高度、外轮廓和金属屋面形式需要保留。② 结构上原有钢结构网架结构形式、大空间尺度以及原有钢构件基本尺度需要保留。由此，对原有厂房钢结构的表面防护工作尤为重要。

6.1 屋面钢结构的除锈除漆

对原有厂房的油漆、铁锈、灰尘等进行清除，为后续的表面油漆及防火涂料奠定良好基础。

6.2 屋面钢结构的表面防护

在钢结构表面清理干净后，对其表面进行的防护处理共4道防护漆。① 第1道：低表面处理环氧底漆。② 第2道：低表面处理玻璃鳞片中间漆。③ 第3道：防火涂料。④ 第4道：脂肪族聚氨酯面漆。

7 结语

本文以市中心既有工业建筑改造及保护为实施方针，在保留原厂房外框架前提下，内部新增钢结构一层，新增钢结构与保留结构同为球面体，其屋顶区域主钢梁结构布置位置相同。介绍其在保留原有钢结构下提升新增钢结构施工技术，提升过程中的监测技术及原有钢结构进行表面保护技术。为类似在市中心城市既有工业建筑的成功改造及保护方案提供了借鉴与参考。