虹桥国际机场T1航站楼从上世纪60年代开始建设，1984年、1991年、1994年经过多次改造和扩建，各部分已使用的时间约有50年、30年、25年、20年，具有明显的不同年代结构共存的特点。本文主要讨论多轮改扩建条件下，使用较长的结构是保留还是拆除、不同结构是否都要按新建结构50年使用年限的要求进行加固、如果不按新建结构加固应该按什么标准进行改造加固等问题。
1、结构设计规范的修订历程
1949年以前，许多历史建筑采用国外规范设计建造，安全储备较大且使用维护较好，加层改建、加固后的一些百年建筑仍在安全使用。
上世纪50年代-60年代沿用原苏联规范，结构设计采用多系数表达的极限状态设计法，未包含抗震设计，这一阶段建筑结构的总体质量及安全度较低。
74系列标准规范采用综合安全系数法，即单一安全系数表达的极限状态设计法，安全度设置水平基本维持60年代水平，7-9度抗震设防区采用基本烈度单水准抗震设防。
89系列规范解决了74系列规范安全系数不一致的问题，利用可靠度设计理念对74系列规范进行安全度校准，抗震设计由单水准设防过渡到三水准设防和两阶段抗震设计。
2002系列规范提高设计荷载和作用、荷载和材料分项系数，降低材料设计强度取值、增加混凝土保护层厚度、提高梁板钢筋最小配筋率和墙柱配筋率及构造措施；抗震设计中提高抗剪能力和竖向构件的性能、提出多道抗震防线等。
2010系列规范增加了结构安全储备，提高抗灾和抗连续倒塌能力，提倡采用高强度高性能材料，完善耐久性设计。抗震设计吸取汶川地震的震害经验，适当提高抗震设防标准，提高了抗震设计要求。
从历次标准的修订过程来看，结构设计的安全度逐步提高，材料消耗量相应增加，不同结构类型不尽相同。在相同条件总体核算，89系列规范比74系列规范钢筋用量增加约5-8%，2002系列规范比89系列规范钢筋用量增加约10-15%，2010系列规范与2002系列规范相比梁钢筋用量基本持平、柱钢筋用量增加10-15%、采用高强度钢筋后总体用量减少。74系列及89系列规范的安全度相对较低，2002系列以后的规范安全度有明显提高。74系列抗震设计相对较弱，89系列基本形成抗震设计的概念，2002系列以后抗震设计逐渐完善。
除了施工和材料等客观因素，结构设计的安全度一般取决于设计时遵循的规范本身的安全设置水平、规范的设计理念、项目重要性等。老航站楼结构承载力基本能满足现行规范的要求，需要加固的量相对较少。但是不同年代的航站楼结构抗震承载能力和抗震措施差别较大，与改造后的抗震设计需求有不同的差距，需要大量的抗震加固。
2、改造结构的使用年限
“设计使用年限”指设计规定的结构或构件不需进行大修即可按其预定目标使用的期限。在结构改造加固中的“后续设计使用年限”指被改造加固后的结构或构件不需进行大修即可按其预定目标使用的期限，应包括抗震设防、安全性、耐久性等性能目标。后续设计使用年限是经济合理的改造加固方案的前提，决定各种荷载和作用的取值。达到设计使用年限，并不意味着该房屋结构寿命的终结，而是需要再次进行一次系统的检查和鉴定，以作出是否可以继续安全使用或应再次加固的结论。
1)《混凝土结构加固设计规范》
设计使用年限应由业主和设计单位共同商定。当加固材料含有合成树脂或其他聚合物成分时宜按30年考虑，当使用年限为50年时所用的胶和聚合物的粘结性能应通过长期应力检测；使用胶粘、掺聚合物材料加固应定期检查其工作状态，首次检查时间不应迟于10年。
《混凝土结构加固设计规范》要求既有建筑物结构荷载标准值应符合现行国家标准《建筑结构荷载规范》，楼面活荷载、基本风压、基本雪压均以50年设计基准期为基础，根据后续使用年限进行0.85-1.0的系数修正，但对于30-50年后续使用年限的修正系数均为1.0。也就是说，一般30年-50年设计使用年限，加固设计采用的楼面活荷载、风荷载、雪荷载等都与新建结构相同，按50年设计基准期采用。
2)《建筑抗震鉴定标准》和《建筑抗震加固技术规程》
对不同建造年代的建筑规定了不同的后续使用年限：70年代及以前建筑经耐久性鉴定可继续使用的，其后续使用年限不应少于30年；80年代建造的直至89系列规范执行前(不晚于1993年7月1日)建造的，后续使用年限宜采用40年或更长，且不得少于30年；90年代采用89系列规范设计建造的，后续使用年限不宜少于40年，条件许可时应采用50年；在2001年以后采用2002系列规范设计建造的，宜采用50年。
要求最低后续使用年限是30年，采用74系列规范及以前设计建造的均不少于30年，采用89系列规范设计建造的不少于40年，且规定有条件时应采用更高的标准，尽可能提高其抗震能力，对国家投资的项目可依据相关部门的要求按较高的要求鉴定。
3、航站楼改造的功能要求
1)人员密集
按照现行《建筑工程抗震设防分类标准》，国际或国内主要干线机场航站楼结构的建筑抗震设防类别为重点设防类，支线机场航站楼没有明确要求，这一划分标准主要是按建筑物内人员密集程度确定的。对于航站楼改造结构加固来说，可按《建筑抗震鉴定标准》和《建筑抗震加固技术规程》中“乙类建筑”有关的要求进行鉴定和加固，不同后续使用年限的结构其乙类建筑的核查和提高措施也不同，对其后续使用年限的确定没有影响。
2)航管、通信、应急指挥功能
汶川地震发生后，灾区的成都机场、绵阳机场、广汉机场航管系统不能正常运行，机场关闭不能及时救援，因此《建筑工程抗震设防分类标准》提出了航管楼的设防标准应高于重点标准。实际上，信息控制中心、应急指挥中心等部位具有类似于航管楼的重要性。如改造的航站楼结构中有这些重要功能，除了按“乙类建筑”采取提高抗倒塌变形能力的措施，对合理的破坏机制和变形能力、延性有较大提高外，还要提高结构构件的抗震承载能，使通信设施和网控设备在地震后仍正常运行。因此，航管、通信、应急指挥功能的航站楼结构后续使用年限不能按最低要求选用，应有从30年提高到40年或50年，从40年提高到50年。
3)过渡性功能
航站楼在不停航改造中可能出现使用年数较长、仅仅在过渡期内保留的结构。这些结构也需要进行必要的抗震鉴定和加固，但不能直接套用现有的鉴定和加固规范。2008年北京奥运会体育场馆和2010年上海世博会场馆的改造中有类似情况。过渡期的航站楼结构改造设计使用年限应由业主和设计共同确定，建议采用10年的后续使用年限进行鉴定和加固，以满足建筑短期使用功能的需求。
4、航站楼结构改造的对策
1)原结构规则性的改造
结构的不规则性包括平面不规则、竖向不规则。平面不规则包括扭转不规则、凹凸不规则、楼面大开洞等；竖向不规则有竖向抗侧力不连续、楼层承载力突变等。一般的局部楼板开洞、局部次梁布置调整、局部框架柱移动等不会引起结构不规则性的增加，但楼面大开洞、框架梁打断等改造可能造成平面不规则，抽柱改造则会造成结构竖向不规则，不规则程度参考抗震超限审查的有关内容判别。
结构改造改变原结构规则性或引起不规则性增加时，鉴定加固要高于鉴定和加固规范的一般要求，进行针对性的评估并采取加强措施。为实现规范的抗震设防标准，应采用比《建筑抗震鉴定标准》最低要求的后续使用年限更高的要求。比如，74系列规范设计的航站楼结构，《建筑抗震鉴定标准》最低要求的后续使用年限要求是30年，当改造引起不规则时，其后续使用年限宜按40年鉴定加固。
2)加层改造
加层改造可能引起原结构基础、竖向构件的荷载有较大幅度的增加，整体结构重量及振动特性也会有较大的变化，不能直接套用抗震鉴定标准的具体要求。
若进行加层改造，加层的要求应高于现有建筑抗震鉴定的标准。加层新建的面积与原结构面积之比较大，特别是航站楼结构一般层数较少，加层改造的原结构也应接近或达到新建工程的要求。比如，采用74系列规范设计的航站楼结构，《建筑抗震鉴定标准》最低要求的后续使用年限要求是30年，加层改造的后续使用年限宜采用50年，不少于40年。
3)确定综合加固目标
综合加固的目标确定中，建筑功能和项目的整体考虑是居于第一位的，首先分析现有建筑是否满足改造后的近期和远期功能要求，全不满足则拆除；如果仅满足近期目标，考虑是否作为过渡期使用；如果近远期都满足，则多方案技术经济比较，确定综合加固目标(见流程图)。
5、结语
1)目前面临改造的航站楼多建于上世纪90年代左右，都不满足历史保护建筑的条件，改造必须遵循先行的消防和抗震规范，如何在原有造型结构和新规范的博弈是每位决策者需要重点考虑的，对于建设于60-70年代的航站楼原址拆除重建也许是最经济合理的改造方法。
2)慎重对待航站楼结构改动，若必须要改造也要尽量控制对主体结构的影响。主体结构内的房中房结构，可以进行较大变动。航站楼楼内部分空间打通，流程连续等，可在保持主体结构基础上，对围护结构、楼板等部位进行改造。
3)百年建筑需要百年标准规范支撑，除了科学合理的设计规范，也需要运行维护规范。
作者简介：
王晓鸿，博士、教授级高工、民航中青年技术带头人、PMP，曾担任卢浦大桥主桥项目部技术质量部常务副经理、上海机场建设指挥部总工办副主任、飞行区副部长、航站部副部长、上海机场集团技术中心综合办主任、上海机场集团技术咨询公司总经理。
来源：微信-民航基建
