歷史建筑結(jié)構(gòu)置換技術(shù)研究與分析

　　摘要：對露香園B2地塊文物保護(hù)建筑1號樓的結(jié)構(gòu)替換技術(shù)研究與分析，詳細(xì)研究拆除過程中如何確保保留墻體的穩(wěn)固，以及置換過程中新老結(jié)構(gòu)的如何銜接，為歷史建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)拆除置換的施工質(zhì)量控制積累有益的經(jīng)驗(yàn)。

　　關(guān)鍵詞：文物;結(jié)構(gòu)置換;控制

　　露香園項(xiàng)目基地處于上海城市的發(fā)源地，具有悠久歷史文脈和深厚的文化底蘊(yùn)，在元、明、清代和民國初期一直是上海的政治、經(jīng)濟(jì)、文化中心，是上海市老城廂歷史風(fēng)貌保護(hù)區(qū)的重要組成部分。該項(xiàng)目建成后，將塑造成一個(gè)將上海傳統(tǒng)歷史文脈與現(xiàn)代高端生活方式有機(jī)結(jié)合的新型城市空間，對歷史風(fēng)貌區(qū)的城市更新起到示范作用。

　　1工程概況

　　露香園一期低區(qū)共有四棟文物保護(hù)建筑(1號樓，3號樓，4號樓，8號樓)和一棟遷建保護(hù)建筑(9號樓)，從施工體量和保護(hù)部位面積上看，1號樓是施工范圍內(nèi)最具代表性的一棟建筑，故我以1號樓的結(jié)構(gòu)置換作為此次研究的對象。

　　1號樓位于地塊西側(cè)，萬竹街和大方弄路口(大方弄現(xiàn)已經(jīng)并入拓寬后的人民路)的東南角，三層磚、木、混凝土混合結(jié)構(gòu)，雙坡屋面，部分為二層、上人屋面，約建于上世紀(jì)四十年代。

　　房屋的建筑平面布置不規(guī)則，主體平面大體為矩形，東南角局部向南側(cè)突出，南側(cè)為內(nèi)院。房屋的總長度33.68m(東西向)，總寬度18.35m(南北向)，主體部分的寬度12.25m，屋頂高度15.4m。

　　2現(xiàn)狀調(diào)查

　　2.1現(xiàn)狀外墻的質(zhì)量情況

　　①墻體材料疏松、風(fēng)化;②墻體鉆孔、鑿洞;③外墻立面雜草叢生。

　　2.2現(xiàn)狀室內(nèi)結(jié)構(gòu)情況

　　房屋主要為磚木混合結(jié)構(gòu)，局部為混凝土結(jié)構(gòu)。

　　(1)豎向承重結(jié)構(gòu)

　　豎向承重主要為一磚半、一磚的磚墻，墻體為粘土磚、石灰砂漿砌筑，縱橫墻承重體系，南外墻及部分中部混凝土柱。

　　(2)水平承重結(jié)構(gòu)

　　樓屋面結(jié)構(gòu)主要為木結(jié)構(gòu)，樓面木擱柵，東端、南端和西北角部分混凝土梁板結(jié)構(gòu)，屋面中部有一榀木屋架，其余為硬山擱檁。

　　(3)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)

　　大方腳條形基礎(chǔ)，下方素混凝土、碎石墊層，基礎(chǔ)寬度0.70m~1.21m(含素混凝土的寬度)，目前的基礎(chǔ)埋深約0.7m(室外地坪至混凝土底)。

　　2.3結(jié)構(gòu)檢測結(jié)論

　　該建筑建造于1940年左右，房屋的主體結(jié)構(gòu)為磚、木、混凝土的混合結(jié)構(gòu)，磚條形基礎(chǔ)，房屋的結(jié)構(gòu)體系以承受垂直荷載為主。水平向承重構(gòu)件主要為木擱柵、木屋面、部分混凝土梁、板，豎向承重構(gòu)件為砌體、混凝土柱、木柱，房屋無構(gòu)造柱和圈梁。上海屬7度抗震設(shè)防地區(qū)，由于房屋建造年代較久，原設(shè)計(jì)時(shí)未進(jìn)行抗震設(shè)防，其結(jié)構(gòu)體系、整體抗震性能有欠缺，較多構(gòu)件的承載力、高厚比不滿足要求。

　　受當(dāng)時(shí)建筑發(fā)展及設(shè)計(jì)水平的限制，房屋的結(jié)構(gòu)體系以承受垂直荷載為主，承受水平荷載和變形的能力較差，房屋的結(jié)構(gòu)體系與目前的規(guī)范要求有一定差異，房屋的設(shè)計(jì)、施工等存在缺陷，總體上房屋的抗震構(gòu)造與現(xiàn)行規(guī)范有較大差異。經(jīng)過七十年的使用，房屋墻體、混凝土結(jié)構(gòu)和木結(jié)構(gòu)等存在老化損傷，部分樓、屋面結(jié)構(gòu)的受力構(gòu)造、構(gòu)件承載力等也存在缺陷，房屋不均勻沉降較小，無不均勻沉降產(chǎn)生的裂縫損傷，但老化損傷嚴(yán)重，總體上存在的問題較多，存在一定的安全隱患，在后續(xù)的修繕改造過程中需進(jìn)行全面修繕、改造、加固。通過對房屋現(xiàn)狀的調(diào)查和重點(diǎn)保護(hù)內(nèi)容的分析，該建筑的結(jié)構(gòu)置換成為本案的關(guān)鍵和難點(diǎn)。

　　3難點(diǎn)分析

　　a.如何確保內(nèi)部原結(jié)構(gòu)拆除過程中對保留外墻基礎(chǔ)的影響;

　　b.如何確保內(nèi)部結(jié)構(gòu)拆除過程中對保留外墻本體的影響;

　　c.如何確保內(nèi)部新建結(jié)構(gòu)與保留墻體的有效連接;

　　d.如何減少內(nèi)部結(jié)構(gòu)拆除過程中的震動(dòng)、噪聲等環(huán)境，統(tǒng)計(jì)了該項(xiàng)目能順利完成的主要難點(diǎn)問題，以下為項(xiàng)目難點(diǎn)的占比統(tǒng)計(jì)。

　　結(jié)論：通過項(xiàng)目難點(diǎn)的分析，確保原建筑基礎(chǔ)安全、確保保留墻體本體安全、確保保留墻體今后的使用安全累積頻率為89%，為目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的主要難點(diǎn)因素。

　　4設(shè)定目標(biāo)與可行性分析

　　4.1設(shè)定目標(biāo)

　　通過檢測結(jié)論以及設(shè)計(jì)單位的結(jié)構(gòu)置換方案，歷保專家組及各參建方對建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)拆除完成后的保留外墻穩(wěn)定性綜合評估為30%。本次設(shè)定目標(biāo)：①確保建筑基礎(chǔ)的穩(wěn)定，②確保保留外墻的本身穩(wěn)定，③確保新建結(jié)構(gòu)與保留外墻有效連接，達(dá)到安全使用的目的。最終結(jié)構(gòu)置換后的保留墻體穩(wěn)定性達(dá)到95%以上。

　　4.2目標(biāo)可行性分析

　　(1)依據(jù)房屋檢測報(bào)告的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及現(xiàn)場實(shí)地探查情況，原始的外墻大放腳結(jié)構(gòu)性能已經(jīng)嚴(yán)重不足，內(nèi)部結(jié)構(gòu)拆除之前必須對原始磚基礎(chǔ)進(jìn)行加固或者承載替換。從該種方向出發(fā)可以采取新建條形基礎(chǔ)加承臺(tái)的方式予以解決。

　　(2)針對拆除過程中保留外墻的穩(wěn)定性問題，我們可以采取增設(shè)鋼架支撐的做法將保留墻

　　體夾牢，如此可將保留墻體形成一個(gè)單獨(dú)的結(jié)構(gòu)體系。拆除過程中將不會(huì)對保留墻體造成影響。

　　(3)新建結(jié)構(gòu)施工完成后，臨時(shí)加固的鋼架需要拆除從而進(jìn)行立面的修繕。若臨時(shí)鋼架拆除，將直接影響保留墻體的穩(wěn)定。可在原始墻體內(nèi)側(cè)增設(shè)鋼筋混凝土襯墻，襯墻鋼筋與原始墻體和新建結(jié)構(gòu)植筋連接，即增大原始墻體截面又加強(qiáng)了原始墻體與新建結(jié)構(gòu)的有效連接。通過以上分析，拆除過程中確保原始墻體穩(wěn)定，新建結(jié)構(gòu)與原始墻體有效連接的目標(biāo)可以實(shí)現(xiàn)。

　　5制定對策

　　根據(jù)對影響建筑結(jié)構(gòu)置換的主要因素分析和確定后，制定相應(yīng)的對策，確保關(guān)鍵施工落實(shí)到位。

　　6對策實(shí)施

　　實(shí)施一：為確保建筑基礎(chǔ)的穩(wěn)定性，我們在原建筑現(xiàn)狀基礎(chǔ)上增設(shè)條形基礎(chǔ)和承臺(tái)，用以承托原始基礎(chǔ)，增強(qiáng)原始基礎(chǔ)的承載能力。

　　6.1根據(jù)現(xiàn)狀保留墻體分布，設(shè)計(jì)條形基礎(chǔ)的布置位置。

　　6.2此過程除施工保留外墻內(nèi)部地基將保留墻體的大放腳包覆以外，還需將保留墻體下部每隔2m位置掏洞伸出挑梁，以確保保留墻體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。在此基礎(chǔ)上補(bǔ)設(shè)靜壓錨桿樁以利今后使用中的結(jié)構(gòu)安全。

　　6.3結(jié)合保留外墻原始圈梁及立面門洞的位置，合理安排鋼構(gòu)立柱和橫縱槽鋼的布置。

　　實(shí)施三：對于新建結(jié)構(gòu)與保留墻體有效連接的問題，根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)抗震和沉降要求原始墻體與新建結(jié)構(gòu)的連接既要確保老墻的安全穩(wěn)定，又不能做硬性連接;擬定在保留墻體內(nèi)側(cè)增設(shè)鋼筋混凝土襯墻的方式，襯墻與老墻之間種植拉結(jié)鋼筋，對老墻做拉結(jié)，即增大保留墻體截面又可借助襯墻將保留墻體與內(nèi)部新建結(jié)構(gòu)相連，確保墻體本身的使用安全。

　　根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況以及方案評審意見，襯墻施工前需在保留墻體表面粉刷2cm的防水砂漿，即提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性也能提高墻體的防水性能。

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　　7效果檢查

　　目標(biāo)檢查和對比：通過建筑新老結(jié)構(gòu)置換完成后老墻面的監(jiān)測數(shù)據(jù)得知，該建筑老墻面最終沉降最大點(diǎn)位達(dá)到8mm，墻面傾斜率累計(jì)變化量達(dá)到0.35‰。通過對要因的改進(jìn)與控制后，建筑老墻體的最大點(diǎn)位累計(jì)沉降值、墻面傾斜率累計(jì)變化量得到了有效控制，確保了保留墻體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和使用安全。

　　總結(jié)：

　　通過這次對保護(hù)建筑1號樓結(jié)構(gòu)置換的技術(shù)研究與分析，了解到：

　　(1)事前分析、方針的制定和過程控制的重要性，只要對每道施工工序的質(zhì)量嚴(yán)格控制，才能使工程的整體質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

　　(2)歷史建筑以保護(hù)為重要原則，所使用的工法既要有針對性還需要滿足相關(guān)保護(hù)要求。

　　(3)不斷學(xué)習(xí)新的技術(shù)、新的施工工藝、先進(jìn)的管理方法和理念，并應(yīng)用到實(shí)際施工過程中，從而創(chuàng)造出良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

　　作者：張曉雨1王明鐵2

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