1、浅谈古建筑修缮保护技术与新思考摘 要：本文结合工程实例，对某建筑抢救性保护的技术尝试，从功能的重新布置到结构的加固和维护，重点采取增设横墙、圈梁和抗震角钢，加强房屋结构整体性；采用新型钢屋架、设置轻钢混凝土柱承受屋面荷载，增大阁楼面积，保护房屋外墙。供同行参考。关键词：古建建筑；修缮；保护；结构加固；改造1、某医院民国建筑修缮实例某医院是一幢西洋别墅式砖木结构的建筑(见图l、图2及图3)，主要部分为二层，一层局部有外伸披屋，屋脊处有带老虎窗的局部三层阁楼，建筑面积约810 m2。房屋的建筑结构特征如下：竖向主要靠房屋平面纵向四道砖墙承重，楼面是木结构，系由花旗松大木方及水杉园木作大格栅，再以小
2、术方作剪刀撑固定。顶面钉长条实木地板，屋架用bh=l50mm250mm的花旗松做桁式木屋架，屋面铺波纹镀锌铁皮。内部装饰一新，使破嫩小楼起死回生，焕发生机，既改善了医院的办公条件，又使这幢有80多年历史的小楼作为某医院和全国该类专科医院唯一的院史性纪念建筑完好地保留下来。图1 二层平面图图2 三层阁楼平面图图3 北立面图如同很多古旧建筑一样，本建筑年代久远，未留存书面工程资料。修缮前，技术人员在全面勘查和评估房屋状况及详细测绘的基础上，分别针对房屋的砖基础、墙体、楼面、屋架及屋面等，制定初步施工技术路线，绘制深度足够的施工图纸，在加固整修施工中再根据实际遇到的新情况适时调整方案和补充设计。l.
3、l 建筑功能布置与建筑结构创新(1)原结构可靠性评估与修缮技术路线。在对老建筑的结构加固和改造实施前，由业主牵头组织设计、施工、监理各方技术人员对原建筑结构的可靠性进行检测和评估，依据建筑可靠性鉴定标准，按承载能力、构造、不适于继续承载的位移和裂缝四方面，对结构构件的安全性进行评估，最后得出结论：主要构件的安全性等级为bu级，局部次要构件为Cu级。并据此制定修缮工程技术路线：外墙等主要构件以结构加固为主，并适当分流荷载(卸载)，以确保结构安全可靠及维持原建筑风貌；次要构件则以拆除替换为主，并通过装饰来达到整体协调。(2)建筑功能的重新定位和布置 原房屋功能简单，主要是过厅和若干房间，无卫生设施
4、，且房屋破败。为了修缮后作办公楼使用，需要在基本保持外立面风貌、保持原有主要承重体系的前提下，重新进行建筑功能的布置。实施中，为充分获取使用面积，缩短交通路径，封闭部分阳台，对老式阁楼做了彻底改造，十分有效地挖掘了建筑空间。其二层平面布置如图1所示，在拟将封闭式屋架改建为通透式拱式屋架的基础上，布置三层阁楼平面如图2，整幢建筑不仅发挥新的使用功能，而且使空间和面积的利用率达到了最大限度。(3)建筑空问的挖掘与建筑结构的更新 对两处阳台进行改建，保持外貌且适应新的使用要求。本项目涉及东立嘶。北立面两处阳台(见图3)。原东立面阳台系混凝土建造，但因年代久远，其很薄的混凝土板已严重开裂、露筋和炭化，
5、两个砖柱又明显倾斜，采取保留加固既不合理，也无必要，于是拆除后用原青砖重砌砖柱，并在二、三层阳台处现浇钢筋混凝土井字梁板平台，再按样式不变原则更换已严重风化的水泥花瓶栏杆。北阳台原为四个拐角砖柱支撑的木楼面(曾封闭使用)，但木梁板严重腐朽，且因为二层要改为库房，三层要置放4台大型空调室外机，荷载均不小，经设计计算，决定小心拆除平台朽木楼面，而采用现浇钢筋混凝土梁板，为解决支撑及传荷，采用如下措施：一是在：北墙面小心挖洞为梁找支承点，二是在原来四个砖柱内侧设置紧邻的钢筋混凝土扁柱，柱子厚为0.16m，宽为0.3m。柱下做扩展基础以确保柱基沉降小，还在砖柱内侧小心植筋后与扁柱钢筋骨架拉牢。在施工时
6、，为防砖柱损坏，将砖柱用木板保护并用脚手钢管限位牢靠，再仔细立模和浇捣混凝土，待混凝土逐渐产生强度后，混凝土板周边小梁已对四个“砖一混凝土柱复合柱”起到支护和稳定作用，而且因原老地基较密实，加之混凝土梁板柱在浇筑期因自重又完成对地基再次压缩，故新老柱基沉降差的影响已甚微。这里封闭阳台的内墙面及新浇混凝土柱均在室内，经装饰处理可巧妙掩盖，至于二、三层平台的周边小梁的外露部分，则采用人工粉刷水灰色浆，再以白灰勾缝作仿平砖拱，结果是浑然一体。使用至今，不论阳台内各部件之问，还是阳台与房屋主体的连接处均未见开裂等变形 协调状况。屋脊空间的利用与屋架结构的设计。本项目的最大难点是要在保持山墙及屋面外形前
7、提下，在檐口至屋脊的坡屋面三角形空间内，通过改造屋架及屋l曲结构，形成贯通的活动空间，达到挖掘建筑面积和满足新的使用功能之目的。其中的技术关键是屋架选型 通过分析，决定利用钢结构承载力强，构件布置灵活的特点，借鉴带拉杆拱的造型，采用空腹式三角形屋架，为保证屋架的承载力和稳定性，适当选大受压弦杆截面，将支撑杆件尽量布置在三角形的角部区域，从而使中问区域空出来。具体布置如图4，考虑对称性以及后期阁楼装饰的方便，在屋架三角形周界内布置3根撑杆：在顶角下布置一根水平撑杆，撑杆下部留空2.6m，以满足阁楼层高，在三角形腰部对称布置两根竖向撑杆，杆高1.8m，兼顾了阁楼空间的水平尺度及边缘最低净空。尽管双
8、层彩钢保温层屋面荷载不大，但阁楼层复杂的吊顶造型及空调室内机与风管等荷载亦不轻，经结构强度及稳定计算，选择了高为20 cm的焊接T字钢作为屋架上弦及撑杆构件截面，在屋架之间及屋架与山墙圈梁之间共布置了l5根檩条，其中l0根为冷弯薄壁C形钢，另外5根为1根18 工字钢及4根18 槽钢，兼作檩条和刚性系杆，确保受荷时屋架的强度、刚度和稳性。另外，为保证阁楼面的铺设和使用，特意将屋架下弦拉杆用210010双肢角钢，位置巧妙地置于阁楼面横向主格栅之间，这样待格栅上铺了地板、屋架下做了装饰造型吊顶以及屋架空腹两侧封以轻钢龙骨纸面石膏墙板后，阁楼空问便突显出来，而屋架却隐藏得天衣无缝。阁楼上东西两处亭子间
9、及老虎窗均用10 槽钢作骨架，外封保温彩钢板。其关键是解决好次屋架与主屋架的连接、次屋架与东西两处小山墙的拉接以及屋面天沟处的防水。图4 屋架立面图12 建筑结构的加固与维护(1)增设横墙改善房屋刚度。由图l可见原房屋纵向四道承重墙，横向除一、二层楼梯问有承重横墙外，其余均为抹灰板条轻隔墙，为提高房屋的承载力和抗震能力，并依据市抗震办意见，加固方案决定在12、14、7轴处增设三道横砖墙与原纵墙拉结，又因设置卫生间，将二层走廊北端原木楼面改建为现浇钢筋混凝上梁板(嵌固于3、4轴内纵墙之间)，卫生间入口南墙亦采用砖墙与两纵墙拉结，既解决了卫生问防水，又提高了结构整体性和抗震性。(2)增加圈梁加强基
10、础稳定性和房屋整体性 通过对房屋基础的探查，发现原条形砖基础埋深仅为0.7m，室内外高差仅为O.25m，而且房屋系无组织排水，地面亦无排水设施，使得原地基潮湿严重，潮湿的砖块强度降低。因此加固墙体前，设计增加了两道圈梁，地 梁设在一层墙体根部即阶形条基的上方，并且结合墙体加固从两方面保障其效能。其一是用l6200的水平拉筋穿过(或植入)墙体并从侧面锚入地圈梁；其二是在一层地坪墙基处按间距1.5m，砌筑横向地垅墙，在其上现浇l0cm厚的混凝土地坪板，并用以顶撑纵向墙基及地囤梁。屋顶圈梁是待屋面揭开后，设置于外周墙体之顶部，断面是在矩形bh=350mm200mm的上方再外伸长0.6 m、厚6cm的
11、混凝土薄板作挑檐之底板。(3)在砖墙交角处竖向设置加强角钢提高抗震性。考虑到老房子砌体强度不高且在砖墙交角处均无构造拄，如象常规抗震加固那样在贴墙角处设置钢筋混凝土构造柱亦不可取(外柱有损原貌，内柱影响使用)，经反复斟酌和分析，采取两项措施：一是用水泥砂浆钢筋网加固所有内墙面，即在清理所有内墙面后，贴墙面用甩浆方式作5cm厚的l：l水泥砂浆结合加强层(为减轻墙基负荷、节省造价及免占建筑面积，未采取混凝土加强层方法)，内配双向6150的钢筋网，并按间距60cm用l6植筋或穿筋方式将钢筋网拉锚于墙面。二是用轻钢加固内墙角，即用等肢角钢2510，靠植筋固定于所有内墙角，隐置于墙面水泥砂浆层内且与钢筋
12、网格焊接牢靠，使角钢与水泥砂浆钢筋网加强层共同作用。就两层半房屋修缮过程看，上述各项抗震构造措施已达到民用建筑修缮工程查勘与设计规程及建筑抗震设计规范相关条款之要求。(4)从实际出发保护外墙增设轻钢混凝土柱承受屋面荷载。为充分利用屋脊三角区空间和面积，设计决定摒弃多杆式木桁架，采用带拉杆的拱式空腹钢屋架，但当拆除屋盖后发现原外墙虽厚达37cm，但实际是黄泥砌的空斗墙，外墙石灰浆勾缝仅是饰面作用，酥化的黄泥缺乏粘结力，尽管墙面已适当加固且墙顶设了圈梁，仍难以安全地承受较大集中荷载，因为扩大阁楼为第三层面，使楼面荷载较原先增大近一半，且屋架及吊顶又使屋面荷载增加近一倍，如全都作用于加固了内墙面的墙
13、体，经承载力验算，虽亦满足，但在控制墙体变形上有风险，有违保护原建筑风貌的初衷，经权衡考虑，决定仅将阁楼面荷载由加固的墙体承受，在各楼面荷载作用下的墙体结构、刚性砖基础、地基承载力经复核均满足要求。作为对老建筑偏于安全的考虑，墙体加固作用在强度计 算中尚未汁入，仅作为提岛房屋整体性和抗震性的构造措施。另外设计轻钢混凝土柱承受屋面及钢屋架传来集中荷载 即在xCs2-榀(山墙处省去)屋架的支座处，设置六个型钢混凝土柱，柱下做浅埋混凝土独立小基础，并满足结构强度、稳性及地摹承载力要求。其中5个柱均可隐蔽，仅一个柱位遮挡窗户，后改用双柱式门架以绕开窗洞。钢柱采用两根Q235A的14a槽钢拼焊成矩形柱，
14、内灌C20混凝土，既能保证承载力、提高结构稳性，叉能使钢结构耐腐蚀，且因截面不大，经装饰处理后，并不影响美观和使用 从房屋使用三年多而未见异常看，各项措施是成功的(5)建筑外观的保护与修缮。建筑外观的修缮是古建筑风貌保护的重要内容，建筑外观的修缮包括屋顶面、外门窗及外墙面。屋顶面一般采用与原建筑风格相同或相近的材料，本项目采用夹心彩钢板屋面，门窗原为木制且多数朽损严重，修缮时采用木门和仿木的铝合金平开窗。外墙面由于年代久远，墙面受自然因素的侵蚀，普遍破损、剥蚀和风化，修复时有相当难度 修缮方法主要有局部砖块挖补、水泥砂浆修补后刷色和砖皮贴面等几种，它们在适用性、施工难度、效果及赞用上差异很大
15、本项目非著名建筑，为节省造价，对局部风化、剥蚀墙面采用掺烟黑水泥砂浆粉补缺损处，后刷烟灰色外墙涂料，再用人工勾出砖缝灰筋，最后用憎水性硅胶水喷涂外墙面两遍形成罩面。l.3 建筑装饰的实施与协同在此项古建筑的抢救与保护中，以现代审美标准和使用要求重新进行建筑的室内装饰亦是重要内容，包括吊顶装饰、墙地面装饰、卫浴改建以及暖通空调、强弱电设施、智能化设施的安装和布设，其中墙面、楼地面、吊顶、水电、空调最为关键。如在本项目中，一改以往建筑设计、结构设计和装饰设计的程序，采用建筑布置、结构方案，装饰设计、补充建筑施工图设计、结构施工图设计等程序。这样做的好处是让用户特别关注的装饰设计及早参与进来，因为老
16、建筑重新装饰往往比新建筑要复杂困难得多，相对原建筑新增加的荷载比重大，装饰设计提前介入后，既便于它与建筑、水电、空调和结构设计的沟通，又便于其它各专业与结构设计的沟通，使结构师能充分考虑装饰及空涮工程的荷载(有时偏大的荷载对老朽的建筑可能是致命的)，在满足业主要求和工程规范前提下，各相关专业配合默契，可使作为建筑保护之核心的结构加固设计考虑得周到完备，并能使工程造价得以合理控制。本工程阁楼吊顶为了美观和尽量增大净高，将吊顶造型做成分段的半园柱式穹顶(如图5)，在屋架间的穹顶净高能比屋架水平撑杆增高1m，而在穹顶面分段结合处，吊顶下沉做出包裹屋架水平撑杆的假梁，这样错落起伏，冉配以灯饰，吊顶高雅
17、华丽、富于动感。在布置这些复杂结构以及空调室内机安装时，要求必须吊挂、安装于屋架的钢撑杆和主要型钢檩条上，而避开较单薄的C形钢檩条，以确保屋面结构的强度和稳定性。图5 吊顶装饰造型再如楼面木结构是随同木地板由装饰木工施工的，为了克服装饰施工单位偏重外观而结构安全意识差的弱点，技术人员严格控制木楼面中大格栅的材料及制作安装质量，旧料中发现缺陷的坚决剔除，并重视格栅料的包钢拼接及在墙体内支承端的防腐和紧固，要求严格按设计钉装剪刀撑，确保木楼面隐蔽骨架结构的稳定可靠。并在严格调平格栅顶面的基础上，钉牢毛地板和铺装木地板。2、古建保护技术的总结与进一步思考(1)全面勘查房屋的建筑与结构等状况，对建筑内
18、外及主要结构部分进行详细测绘，留下图纸、照片或影像资料作依据，通过检测、分析和评估，鉴定古建的结构、功能及内涵，选择最佳保护方案。(2)由主管单位及业主牵头，组织建筑、结构、装饰三方设汁力量，在交流沟通基础上商定修缮与保护的目标及技术路线，并在实施中与施工技术人员保持互动协调。(3)在修缮施工中，要特别注意在探查、替换、加L占过程中保护占建筑，要既注重建筑风貌的保护、也要注重建筑功能尤其是建筑结构的保护与加固。(4)在装饰施工中，要尊重历史、尊重科学、应避免人为喜好，避免重建筑外表轻内在结构，避免重建筑装饰轻结构保护，在满足现代使用要求的同时，要保持材料、色调、风格与原建筑风貌及历史环境相协调。全社会尤其是政府主管部门应高度重视古建筑在中国近代史的重要历史地位及在中国建筑史上重要研究价值。应组织专家学者对古建筑进行摸底调查，查清现况，按建筑的史料价值、建筑的功能类型、建筑结构的详细状况进行分类保护，调查是基础，保护是关键。政府应根据现阶段历史建筑保护的实际需要，加大对保护工作的投人，古建筑损毁不会再生，历史和文化遗产乃无价可估。
