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2025年03月12日
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北京泰中抗震技術(shù)實施有限公司高級工程師陸建衡潛心研究的抗震低層樓房加層結(jié)構(gòu)技術(shù)，讓人們看到了不拆除舊建筑物便可進(jìn)行改造的新路子。
2007年12月13日，國務(wù)院發(fā)展研究中心中國發(fā)展觀察課題組在京召開會議，力推低層樓房加層技術(shù)，認(rèn)為這一技術(shù)為我國建筑業(yè)的節(jié)能減排開創(chuàng)了一條新路。
矮樓如何長高
國務(wù)院第二招待所、德州市人民政府辦公樓由原來的4層變成了8層;中央黨校、首都師范大學(xué)教學(xué)樓也由原來的2層變成了4層……一些“矮樓”沒有被拆除，反而“長高”了、且舊貌換新顏。“矮樓”是如何“長高”的？這得益于抗震低層樓房加層結(jié)構(gòu)技術(shù)。
低層樓房加層，顧名思義，在原有舊建筑的基礎(chǔ)上，讓其成倍地增加層數(shù)。不過，房屋加層并非新樓和舊樓的簡單疊加。由于每個建筑都有額定的承載力，為了安全起見，加高后的建筑物的重量不是直接壓在舊建筑物上，而是采用鐵路橋梁和建筑框架的組合結(jié)構(gòu)，即剛?cè)嵝钥拐鹛厥饨Y(jié)構(gòu)，在舊建筑物四周增設(shè)承重基礎(chǔ)立柱和大梁，將舊建筑物套住，使新增加建筑的整體結(jié)構(gòu)與舊建筑分離。
新樓層在開始時會發(fā)生沉降，而舊樓層則已經(jīng)穩(wěn)定。雖然新樓層沉降幅度每年只有幾毫米，仍會使重量落在舊建筑上。新加層結(jié)構(gòu)上重下輕、上剛下柔，給加層結(jié)構(gòu)留下嚴(yán)重隱患（尤其是7度地震設(shè)防以上的地區(qū)和城市）。為此，在建筑加層的時候需要一個滑動連接器將新舊建筑物連接起來，以增強加層整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
建筑物加層后會出現(xiàn)受力不均，從而造成新舊結(jié)構(gòu)擺動（震動）不一致，為此，需要設(shè)置“建筑物隔震減震裝置”和“建筑物消震裝置”。
技術(shù)案例展示
多年來，此技術(shù)在中央黨校、國務(wù)院二招、首都師范大學(xué)教學(xué)樓等工程改造中實施應(yīng)用，取得了成功。經(jīng)過長達(dá)3到10年之久的工程安全和使用考驗后，證實了發(fā)明專利技術(shù)的先進(jìn)性和可靠性，并取得了很好的社會效益和經(jīng)濟效益。
該技術(shù)已被列為北京市重大科技成果推廣計劃、建設(shè)部新產(chǎn)品與技術(shù)成果推薦目錄；建設(shè)部“十一五”《技術(shù)公告》首批推廣應(yīng)用技術(shù)；建設(shè)部國家康居示范工程發(fā)明專利技術(shù)，建設(shè)部全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施。陸建衡先生的《低層樓房加層結(jié)構(gòu)》論文榮獲“跨世紀(jì)的中國科技”論文獎。
部分項目案例列表
項目名稱 建設(shè)時間 加高情況
國務(wù)院第二招待所 1996-1997年 4層加4層
中央黨校 1991年 2層加2層
首都師范大學(xué)教學(xué)樓 2000-2001年 2層加2層
河南南陽市政府大樓 1993-1994年 4層加3層
德州市政府辦公樓 1997-1998年 4層加4層
山西省交通廳辦公樓 1995年 4層加7層
本溪市政府辦公樓 1994年 6層加6層
三門峽市住宅樓 1996年 3層加3層
“長高術(shù)”的核心技術(shù)條件
核心技術(shù)1 新舊建筑連接器 連接器主要是起到連接新舊建筑的作用。該連接器設(shè)置在加層立柱與舊建筑物樓板處的挑梁中，連接器的一端與加層立柱的挑梁連接，另一端與舊建筑每層樓板處的圈梁鋼筋連接，如舊建筑物沒有圈梁，應(yīng)在舊建筑每層樓板橫墻上設(shè)置兩道鋼板。
核心技術(shù)2 建筑物隔震減震裝置 該裝置設(shè)計安裝在加層結(jié)構(gòu)立柱下樁基礎(chǔ)中的承臺部位，也就是將樁基礎(chǔ)的承臺分為上承臺與下承臺兩部分，裝置就安裝在上下承臺之間，處于完全封閉之中。
核心技術(shù)3 建筑物消震裝置 建筑物消震裝置設(shè)計安裝在加層結(jié)構(gòu)與建筑物四周的一定范圍內(nèi)，置于地面以下、舊建筑物基礎(chǔ)地面以上的位置，形成了一個封閉的消震坑，將建筑保護起來。
核心技術(shù)4 承重梁 承重梁位于舊建筑的上方，其兩端與加層立柱相連。當(dāng)舊建筑跨度小時，可用直線梁；舊建筑跨度較大時，可用變截面梁;跨度大時，可用雙曲拱型大梁。
據(jù)介紹，建筑所處的抗震區(qū)不同，建筑加層所需的條件也不同。A.在非抗震設(shè)防區(qū)，加層結(jié)構(gòu)中采用新舊建筑連接器，可不用隔震減震裝置和消震裝置。B.在6、7度抗震設(shè)防區(qū)，加層結(jié)構(gòu)中采用新舊建筑連接器、隔震減震裝置，可不用建筑消震裝置。C.在8、9度抗震設(shè)防區(qū)，加層結(jié)構(gòu)中采用新舊建筑連接器、隔震減震裝置，并采用建筑消震裝置。
什么樣的建筑可以“長高”？
什么樣的建筑可以“長高”？ 陸建衡說，抗震低層樓房加層結(jié)構(gòu)技術(shù)適用于20世紀(jì)50年代以來所建造的2-6層以上磚混結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)的工業(yè)與民用辦公樓、教學(xué)樓等舊建筑加層改造。
陸建衡特別指出，如采用常規(guī)框架結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、排架或桁架結(jié)構(gòu)加層設(shè)計，將無法解決新舊建筑在地震中共同同步振動，新舊建筑沉降不一樣，而發(fā)生相互沖撞所造成的嚴(yán)重后果。
那么，對加層的建筑有什么要求？陸建衡認(rèn)為，為滿足加層結(jié)構(gòu)連接器對新舊建筑物的連接要求，原建筑物應(yīng)為框架結(jié)構(gòu)，且建筑物為每層有圈梁的磚混結(jié)構(gòu)；如果建筑為沒有設(shè)置圈梁的磚混結(jié)構(gòu)，需要對原有建筑每層樓板處用鋼板加固。
他還指出，建筑物已經(jīng)使用了30-50年，建筑結(jié)構(gòu)及建筑物基礎(chǔ)都應(yīng)完好，即無威脅建筑使用安全的不均勻沉降和結(jié)構(gòu)破壞。
長高幾層，誰說了算？
舊建筑物能長高幾層，到底誰說了算？陸建衡說，一般情況下，加層結(jié)構(gòu)能在舊建筑物上加多少層，要根據(jù)舊建筑的高度（層數(shù)）和體型來確定。有些建筑還應(yīng)根據(jù)不同條件而定，要看地質(zhì)條件，如地下水、沙流、上層、巖石等。另外，在不同地震設(shè)防地區(qū)也有所不同。
陸建衡提出了加層限值的幾個參數(shù);非地震設(shè)防區(qū)，可在舊建筑高度（層數(shù)）的基礎(chǔ)上增加1-3倍，比如，舊建筑為3層，可增加為6-9層。6、7地震設(shè)防區(qū)，增加1-2.5倍高度。8、9地震設(shè)防區(qū)，增加1-2倍高度。
加層改造需注意什么？
由于建筑結(jié)構(gòu)工程的施工主體是針對舊建筑的加高和改造，因此，必須注意對舊建筑物的安全保護，對其住戶和辦公人員的人身安全采取保護措施，如設(shè)置安全通道等。
加層結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)主要是采用樁基礎(chǔ)承載，對樁基礎(chǔ)的施工要特別注意:不能用機械成孔和打樁，避免擾動舊建筑物基礎(chǔ)與地基;遇到地下水位時，不能抽水施工，以免改變舊建筑地基應(yīng)力狀態(tài)，造成基礎(chǔ)下沉;深樁基時，采用地基加固加強技術(shù)，解決基礎(chǔ)施工，嚴(yán)禁抽水施工。在加層樁基施工中，必須做好對舊建筑物基礎(chǔ)的保護，如遇加層樁基與舊建筑物基礎(chǔ)交錯時，必須先對舊建筑物基礎(chǔ)先行加固加強措施后，方可進(jìn)行加層樁基礎(chǔ)的施工。
關(guān)于加層立柱的施工，由于靠近舊建筑物，因此，要對舊建筑四周采取安全防護措施，避免損壞舊建筑物和舊建筑物中住戶的安全（辦公室、教學(xué)設(shè)施等）。
加層承重大梁是在舊建筑屋頂上空施工，要注意對舊建筑屋頂?shù)谋Ｗo，避免施工滲水，影響舊建筑物的正常使用。
另外，對舊建筑物加固改造時，要嚴(yán)格按施工圖設(shè)計和施工說明進(jìn)行施工。涉及到隔震減震裝置、連接器和消震裝置的施工時，嚴(yán)格按設(shè)計施工圖和施工要點說明進(jìn)行安裝施工驗收。
預(yù)測：技術(shù)前景在哪里？
如果從改造的直接經(jīng)濟效果看，與傳統(tǒng)的大拆大建方式相比，這一低層樓房加層方式不僅可以節(jié)省30％－60％的工程投資，縮短工期一半以上。
通過分析社會效益，我們發(fā)現(xiàn)，該項技術(shù)通過空間開發(fā)不占用大量的土地，保護了國土資源;在原有建筑物不用拆遷不用搬移的基礎(chǔ)上實施加層技術(shù)，不影響原有建筑物的使用，給人們因拆遷造成的不便和損失的風(fēng)險降為零；此項技術(shù)不用拆除原有建筑物就可實施，不會因拆除的建筑垃圾無處堆放而造成的污染環(huán)境，保護了我們的生活環(huán)境，為國家和人民節(jié)約了大量的能源。
從技術(shù)的應(yīng)用范圍看，前景廣闊。通過改造城市核心區(qū)商場、寫字樓，增加營業(yè)空間；開發(fā)旅游熱點地區(qū)的酒店、賓館、招待所提高其接待能力；改造老舊住宅樓緩解經(jīng)濟適用住房建設(shè)壓力；名勝古建筑的加固與保護，改善機關(guān)辦公條件；大都市建設(shè)高架路，緩解城市交通壓力。另外，現(xiàn)在一些開發(fā)商有錢，卻苦于拿不到地，加層技術(shù)的實施讓房地產(chǎn)“空間開發(fā)”成為可能，也能使土地增值。
鏈接：背后故事 ——專利發(fā)明人陸建衡其人其事
抗震低層樓房加層結(jié)構(gòu)技術(shù)的專利發(fā)明人陸建衡先生，是我國有突出貢獻(xiàn)的土建高級工程師。他出身于建筑世家，其父陸韞山是我國著名的鐵路土木建筑專家。二十多年來，他致力于房屋抗震結(jié)構(gòu)的研究，取得了豐碩成果。此項高新技術(shù)榮獲中國、美國和英國發(fā)明專利權(quán)。
過去數(shù)百年來，城市舊建筑物的更新改造，大多是拆除重建，這樣不僅造成數(shù)萬億資產(chǎn)的巨大浪費，而且?guī)砹舜罅堪徇w的社會問題，更主要的是：在舊建筑物大拆大建中，產(chǎn)生的大量建筑垃圾還嚴(yán)重污染城市周邊的生態(tài)環(huán)境，這一世界性的難題，終于被當(dāng)代中國的科技專家攻克了。
如今，陸建衡陸擔(dān)任泰中抗震技術(shù)實施有限公司董事長，并且他成立了北京泰中空間房地產(chǎn)開發(fā)有限公司，開創(chuàng)了一條全新的“空間房產(chǎn)開發(fā)”的新途徑，也是目前領(lǐng)先于國際市場競爭中的唯一獨特的一種新型房地產(chǎn)開發(fā)方式。
陸建衡所說的“空間房地產(chǎn)開發(fā)”， 與以往的房地產(chǎn)開發(fā)方式不同。因為傳統(tǒng)的房地產(chǎn)開發(fā)方式需要占地才能進(jìn)行房地產(chǎn)的開發(fā)，而在城市中大量的舊建筑群上空進(jìn)行“空間房產(chǎn)開發(fā)”，其經(jīng)濟效益比占地和大拆重建（搬遷）房地產(chǎn)開發(fā)有著很大的比較優(yōu)勢，可解決目前政府難于解決的問題，使昂貴的拆遷費，搬遷費得到節(jié)約投資30%至60%、提前工期50%。為此，“空間房地產(chǎn)開發(fā)”被譽為“一場即將發(fā)生的房地產(chǎn)革命”。
目前全國有不少房地產(chǎn)公司與陸建衡進(jìn)行了接洽。而他也在自尋資金渠道。他透露，目前正在爭取國際同盟環(huán)境保護基金會的資金。
鏈接：城市舊建筑的發(fā)展階段及命運
1 建筑業(yè)發(fā)展的階段
世界上經(jīng)濟發(fā)達(dá)國家的建設(shè)大體上經(jīng)歷了三個階段。第一個階段是大規(guī)模新建，第二個階段是新建與維修改造相結(jié)合，第三個階段重點轉(zhuǎn)向舊建筑的維修改造。
在英國，1975—1980年間，新建工程數(shù)量和費用減少，建筑維修改造的項目卻逐年增加，1978年用于投資改造的費用是1965年的3.76倍，1980年建筑物維修改造工程占英國建筑工程總量的三分之二。
在瑞典，20世紀(jì)80年代，建筑業(yè)首要的任務(wù)是對已有建筑物進(jìn)行更新改造。
在美國，新建筑業(yè)開始蕭條，而維修改造業(yè)興旺發(fā)展，美勞工部在2000年曾預(yù)報，舊房維修改造業(yè)將是最受歡迎的九類行業(yè)之一。
日本建設(shè)省從1981年至1984年用四年時間組織進(jìn)行了提高建筑物使用壽命的技術(shù)開發(fā)項目，以防為主，從建筑立法、設(shè)計、施工和改造四個方面入手，解決建筑物的壽命問題，并已制訂了一系列法令和標(biāo)準(zhǔn)。
在我國，20世紀(jì)80年代城市改造的一個特點就是成片地拆除舊建筑,很多都沒有考慮到對歷史和文化的保護和尊重,沒有考慮到拆除建筑對環(huán)境的破壞。目前建筑業(yè)的發(fā)展已進(jìn)入第二階段。許多大城市正在進(jìn)行新一輪的城市更新與改造，城市基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)、城市交通設(shè)施的建設(shè)、城市的開發(fā)建設(shè)都呈快速增長之勢。
加層改造后的首師大教學(xué)樓
2 建筑改造策略及命運
目前，建筑界對于原有建筑功能已經(jīng)消失、被人們逐漸廢棄的舊建筑，通常采用如下策略:
第一個策略是，對于大量陳舊且無保留價值的建筑采取徹底拆去重建的方式，如:居住區(qū)拆遷重建。 第二個策略是，對于遭到嚴(yán)重破壞的文物建筑采取在遺址上重建，努力恢復(fù)其原貌，如:圓明園工程。第三個策略是，對于在某一區(qū)域有一定的標(biāo)志性、景觀性的舊建筑采取整體保護，局部改造或室內(nèi)更新，使其適于新的功能需求。
不同的策略選擇，讓建筑的命運不同:被拆除，建筑生命就此結(jié)束，重新成為一片空地，等待再次開發(fā);現(xiàn)狀被保存，但是建筑生命就此凍結(jié)，這樣的建筑往往是為了保留的，像是遺址或者比較重要的古跡;通過被賦予新的使用功能進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑倮酶脑欤ㄖ靡匝永m(xù)，功能也會隨之發(fā)生質(zhì)的改變。
3 舊建筑改造之路
每個城市都有自己的發(fā)展史，如果一個城市的文脈及其歷史連續(xù)性地遭到破壞，也就失去了城市個性與歷史的厚重感。相當(dāng)一部分舊建筑仍還具有一定的社會價值、文化價值、經(jīng)濟價值、生態(tài)價值，要予以保留。其中某些舊建筑可以經(jīng)過改造再利用，成為區(qū)域性標(biāo)志建筑。
有學(xué)者認(rèn)為，由于歷史原因，我國許多產(chǎn)業(yè)類建筑建設(shè)于規(guī)劃失控的年代，占地大、建筑密度小，建筑標(biāo)準(zhǔn)低，布局不合理，土地利用不經(jīng)濟，更重要的是它們大多不符合今天城市規(guī)劃的要求。此外，還有不少工廠是在“文革”時期違章建設(shè)、見縫插針、占據(jù)了民居、園林和文物的建筑 ，必須采取遷、關(guān)、并、拆等綜合手段來加以整治。
當(dāng)然，對于有利用價值的舊建筑，在不破壞城市文脈和環(huán)境肌理的條件下，進(jìn)行改造更新，可以有效完善城市服務(wù)功能，增強城市發(fā)展歷史的厚重感，體現(xiàn)城市的可持續(xù)發(fā)展，從而造福廣大市民。比如美國的巴爾的摩內(nèi)港、波士頓昆西市場、悉尼達(dá)令港、巖石區(qū)，都是通過對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)類城市用地和建筑的改造再生的，獲得了社會經(jīng)濟和環(huán)境改善的“雙贏”成功，有效地推進(jìn)了城市經(jīng)濟的發(fā)展。
總體來看，我國城市建設(shè)發(fā)展正在摒棄現(xiàn)代建筑運動中出現(xiàn)的大拆大建的“激進(jìn)式改造”方式，采取漸進(jìn)式改造和保護相結(jié)合的方式。
業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為：由于建筑改造和保護還必須與政府的政策制定、開發(fā)商的理解和合作、社會公眾參與等緊密結(jié)合在一起，這一點在我國尚任重道遠(yuǎn)，還有一段很長的路要走。
