歷史建筑結構置換技術研究與分析

　　摘要：對露香園B2地塊文物保護建筑1號樓的結構替換技術研究與分析，詳細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構的如何銜接，為歷史建筑內部結構拆除置換的施工質量控制積累有益的經(jīng)驗。

　　關鍵詞：文物;結構置換;控制

　　露香園項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，在元、明、清代和民國初期一直是上海的政治、經(jīng)濟、文化中心，是上海市老城廂歷史風貌保護區(qū)的重要組成部分。該項目建成后，將塑造成一個將上海傳統(tǒng)歷史文脈與現(xiàn)代高端生活方式有機結合的新型城市空間，對歷史風貌區(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)共有四棟文物保護建筑(1號樓，3號樓，4號樓，8號樓)和一棟遷建保護建筑(9號樓)，從施工體量和保護部位面積上看，1號樓是施工范圍內最具代表性的一棟建筑，故我以1號樓的結構置換作為此次研究的對象。

　　1號樓位于地塊西側，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、混凝土混合結構，雙坡屋面，部分為二層、上人屋面，約建于上世紀四十年代。

　　房屋的建筑平面布置不規(guī)則，主體平面大體為矩形，東南角局部向南側突出，南側為內院。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)狀調查

　　2.1現(xiàn)狀外墻的質量情況

　　①墻體材料疏松、風化;②墻體鉆孔、鑿洞;③外墻立面雜草叢生。

　　2.2現(xiàn)狀室內結構情況

　　房屋主要為磚木混合結構，局部為混凝土結構。

　　(1)豎向承重結構

　　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)水平承重結構

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

　　(3)基礎結構

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

　　2.3結構檢測結論

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

　　受當時建筑發(fā)展及設計水平的限制，房屋的結構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，房屋的結構體系與目前的規(guī)范要求有一定差異，房屋的設計、施工等存在缺陷，總體上房屋的抗震構造與現(xiàn)行規(guī)范有較大差異。經(jīng)過七十年的使用，房屋墻體、混凝土結構和木結構等存在老化損傷，部分樓、屋面結構的受力構造、構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行全面修繕、改造、加固。通過對房屋現(xiàn)狀的調查和重點保護內容的分析，該建筑的結構置換成為本案的關鍵和難點。

　　3難點分析

　　a.如何確保內部原結構拆除過程中對保留外墻基礎的影響;

　　b.如何確保內部結構拆除過程中對保留外墻本體的影響;

　　c.如何確保內部新建結構與保留墻體的有效連接;

　　d.如何減少內部結構拆除過程中的震動、噪聲等環(huán)境，統(tǒng)計了該項目能順利完成的主要難點問題，以下為項目難點的占比統(tǒng)計。

　　結論：通過項目難點的分析，確保原建筑基礎安全、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%，為目標實現(xiàn)的主要難點因素。

　　4設定目標與可行性分析

　　4.1設定目標

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

　　4.2目標可行性分析

　　(1)依據(jù)房屋檢測報告的基礎數(shù)據(jù)及現(xiàn)場實地探查情況，原始的外墻大放腳結構性能已經(jīng)嚴重不足，內部結構拆除之前必須對原始磚基礎進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加承臺的方式予以解決。

　　(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單獨的結構體系。拆除過程中將不會對保留墻體造成影響。

　　(3)新建結構施工完成后，臨時加固的鋼架需要拆除從而進行立面的修繕。若臨時鋼架拆除，將直接影響保留墻體的穩(wěn)定。可在原始墻體內側增設鋼筋混凝土襯墻，襯墻鋼筋與原始墻體和新建結構植筋連接，即增大原始墻體截面又加強了原始墻體與新建結構的有效連接。通過以上分析，拆除過程中確保原始墻體穩(wěn)定，新建結構與原始墻體有效連接的目標可以實現(xiàn)。

　　5制定對策

　　根據(jù)對影響建筑結構置換的主要因素分析和確定后，制定相應的對策，確保關鍵施工落實到位。

　　6對策實施

　　實施一：為確保建筑基礎的穩(wěn)定性，我們在原建筑現(xiàn)狀基礎上增設條形基礎和承臺，用以承托原始基礎，增強原始基礎的承載能力。

　　6.1根據(jù)現(xiàn)狀保留墻體分布，設計條形基礎的布置位置。

　　6.2此過程除施工保留外墻內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構穩(wěn)定。在此基礎上補設靜壓錨桿樁以利今后使用中的結構安全。

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

　　實施三：對于新建結構與保留墻體有效連接的問題，根據(jù)結構設計抗震和沉降要求原始墻體與新建結構的連接既要確保老墻的安全穩(wěn)定，又不能做硬性連接;擬定在保留墻體內側增設鋼筋混凝土襯墻的方式，襯墻與老墻之間種植拉結鋼筋，對老墻做拉結，即增大保留墻體截面又可借助襯墻將保留墻體與內部新建結構相連，確保墻體本身的使用安全。

　　根據(jù)現(xiàn)場實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，即提高結構穩(wěn)定性也能提高墻體的防水性能。

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　　7效果檢查

　　目標檢查和對比：通過建筑新老結構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位達到8mm，墻面傾斜率累計變化量達到0.35‰。通過對要因的改進與控制后，建筑老墻體的最大點位累計沉降值、墻面傾斜率累計變化量得到了有效控制，確保了保留墻體的結構穩(wěn)定和使用安全。

　　總結：

　　通過這次對保護建筑1號樓結構置換的技術研究與分析，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量嚴格控制，才能使工程的整體質量達標。

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

　　(3)不斷學習新的技術、新的施工工藝、先進的管理方法和理念，并應用到實際施工過程中，從而創(chuàng)造出良好的社會經(jīng)濟效益。

　　作者：張曉雨1王明鐵2

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