騎樓建筑修復(fù)對(duì)策及加固設(shè)計(jì)研究

邱龍文 朱廣寶 楊勝韓 成芋杉 蘇益豪 王樹(shù)偉

摘 要：騎樓建筑是近現(xiàn)代建筑是珍貴的城市資源，但騎樓建筑由于建成年代久遠(yuǎn)，存在不同程度的結(jié)構(gòu)安全問(wèn)題，需要進(jìn)行加固、維修。騎樓是砌體結(jié)構(gòu)，砌體結(jié)構(gòu)由于自重大、強(qiáng)度低、整體性差等一系列原因，導(dǎo)致其在長(zhǎng)期使用下會(huì)逐漸形成各種不同程度的損傷。本文分析了騎樓建筑常見(jiàn)損傷的原因，提出了基礎(chǔ)注漿加固法和外置粘鋼圈梁構(gòu)造柱法，有效提高構(gòu)件強(qiáng)度和砌體整體性，該策略為騎樓建筑加固維修施工提供了有益參考。

關(guān)鍵詞：騎樓建筑;砌體;損傷;加固

Abstract：arcade building is a precious urban resource in modern times.However，due to its long history，there are structural safety problems in different degrees，which need to be reinforced and maintained.Arcade is a masonry structure.Because of a series of reasons such as self importance，low strength and poor integrity，masonry structure will gradually form various degrees of damage in long-term use.This paper analyzes the causes of the common damage of the arcade building，and puts forward the foundation grouting reinforcement method and the external steel ring beam construction column method，which can effectively improve the strength of the components and the integrity of the masonry.This strategy provides a useful reference for the reinforcement and maintenance of the arcade building.

Key words：arcade building;masonry;damage;reinforcement

騎樓，作為近代嶺南興起的一種建筑形式，由于其將歐陸建筑與東南亞地域特點(diǎn)結(jié)合，具有獨(dú)特的歷史文化價(jià)值[1][2][3]。騎樓建筑始建于民國(guó)初年，主體結(jié)構(gòu)為磚木結(jié)構(gòu)，墻體主要采用磚石砌體砌筑而成，樓板屋蓋主要采用木結(jié)構(gòu)。經(jīng)歷百年風(fēng)雨的騎樓建筑，在人與環(huán)境等多重因素的影響下，樓板與屋面的木梁、木檁等構(gòu)件腐朽、破損嚴(yán)重，樓面水平剛度作用極大減弱甚至喪失，對(duì)于結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性造成了嚴(yán)重的影響，加之原有結(jié)構(gòu)建設(shè)年代較早，缺少圈梁、構(gòu)造柱等鋼筋混凝土約束構(gòu)件，因此目前現(xiàn)存未經(jīng)修繕的騎樓建筑多數(shù)都存在由于穩(wěn)定性差而引起的各類(lèi)損傷，如墻體的傾斜、裂縫、變形和基礎(chǔ)沉降等，如下圖1、2所示。

1 騎樓建筑損傷原因分析

通過(guò)對(duì)梧州市和欽州市騎樓建筑共計(jì)46棟展開(kāi)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)騎樓損傷案例176例，其中典型結(jié)構(gòu)損傷55例。根據(jù)損傷部位進(jìn)行劃分，可分為五大部分—木制屋面、承重墻體、磚木質(zhì)樓面、木樓板和基礎(chǔ)，具體數(shù)據(jù)如圖3所示。通過(guò)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出：騎樓建筑損傷比較嚴(yán)重，損傷部位多，損傷數(shù)量占比多，現(xiàn)按部位就損傷產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析。

1.1 木質(zhì)樓板損壞分析

騎樓建筑的木質(zhì)樓板及屋面體系主要由木梁、木檁條、木樓板及望板組成，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期使用和環(huán)境溫濕度變化的影響，木材材料的性能逐漸退化，如梁和檁條產(chǎn)生沿紋理方向的開(kāi)裂，雨水或其他原因造成的腐蝕等，有些甚至倒塌損毀導(dǎo)致無(wú)法繼續(xù)使用，基本喪失原有樓蓋結(jié)構(gòu)的承重功能，無(wú)法對(duì)原有墻體提供足夠的水平剛度，木梁端部在墻體處產(chǎn)生的彎矩增大了墻體傾斜變形，對(duì)于騎樓建筑的整體穩(wěn)定性產(chǎn)生了不利的影響。

1.2 墻體傾斜變形分析

通過(guò)對(duì)調(diào)查的騎樓的形式進(jìn)行分析，出現(xiàn)墻體傾斜變形的主要是單開(kāi)間二層臨街騎樓，開(kāi)間為3.5-4.0m，進(jìn)深為8-10m，高度為7-9m，墻體厚度為370mm，內(nèi)部無(wú)分隔隔墻或隔墻為木質(zhì)，原有墻體結(jié)構(gòu)均未設(shè)置圈梁及構(gòu)造柱，其樓板與屋面均采用木梁木檁結(jié)構(gòu)，如下圖所示。由于縱墻過(guò)長(zhǎng)，且每開(kāi)間木質(zhì)樓板與隔墻對(duì)于砌體墻提供的水平剛度有限，可忽略不計(jì)，墻體高厚比按二層墻體總高計(jì)算得出：β=13.5<24，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出高厚比限值，在對(duì)場(chǎng)多棟騎樓進(jìn)行實(shí)測(cè)發(fā)現(xiàn)，墻體頂部位移偏移量可達(dá)3-5cm，部分騎樓頂部偏移量甚至達(dá)到10cm。墻體傾斜變形嚴(yán)重影響了騎樓的整體穩(wěn)定性，繼而產(chǎn)生了墻體裂縫、樓板變形、屋面滲漏甚至是整體倒塌。

1.3 基礎(chǔ)沉降變形分析

騎樓建筑下部基礎(chǔ)為磚砌或石砌擴(kuò)展條形基礎(chǔ)，如圖3所示，無(wú)地圈梁無(wú)墊層，經(jīng)檢測(cè)，基礎(chǔ)埋置深度為1.00-1.50m，砌體基本無(wú)破損，外部砂漿有疏松、粉化狀況，根據(jù)《貫入法檢測(cè)砂漿抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》DBJ13-72-2006進(jìn)行砂漿強(qiáng)度檢測(cè)，外部砂漿強(qiáng)度最小值為0.2MPa，基本喪失粘結(jié)強(qiáng)度。不均勻沉降區(qū)域經(jīng)外觀勘察后有明顯水浸痕跡，綜合考慮為基礎(chǔ)周邊區(qū)域排水不暢，下部土體長(zhǎng)期浸水后導(dǎo)致承載力下降，墻體下部無(wú)地圈梁對(duì)豎向力進(jìn)行調(diào)節(jié)，基礎(chǔ)產(chǎn)生不均勻沉降，繼而導(dǎo)致上部墻體產(chǎn)生裂縫、傾斜等病害。

2 工程實(shí)例

本工程位于廣西欽州市人民路，現(xiàn)已長(zhǎng)期廢棄未使用，改造后擬作為前店后宅的商鋪進(jìn)行使用。該建筑為二層磚混結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)為墻下條形毛石基礎(chǔ)，建筑平面布局簡(jiǎn)單，由多單元組合而成，每單元開(kāi)間為3.70m左右，進(jìn)深為17.40m，底層層高4.30m，二層層高為3.00m，具體分隔詳見(jiàn)圖。樓板和屋面、樓梯均為木質(zhì)，由于使用年代久遠(yuǎn)，腐朽嚴(yán)重。根據(jù)《砌體結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50702-2011、《建筑結(jié)構(gòu)加固工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50550-2010、《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》GB50023-2009，按丙類(lèi)建筑，加固后續(xù)使用年限為30年（A類(lèi)）砌體結(jié)構(gòu)房屋，對(duì)該工程進(jìn)行加固改造。

3 騎樓加固改造方法與措施

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察及檢測(cè)結(jié)果，考慮到騎樓建筑的歷史文化傳承，本著“原貌保留，加固為主，功能重塑”的基本原則，結(jié)合抗震設(shè)計(jì)規(guī)范、砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范等現(xiàn)行規(guī)范，對(duì)破壞部位進(jìn)行加固改造。

3.1 基礎(chǔ)不均勻沉降處理及加固改造

鑒于騎樓下部原始基礎(chǔ)為條形砌體基礎(chǔ)，在砂漿發(fā)生剝落或粉化后基礎(chǔ)的整體性受到影響，尤其是基礎(chǔ)不均勻沉降后整體性更差，因此基礎(chǔ)加固改造一方面要提高地基承載力，另一方面要提高砌體基礎(chǔ)整體性。提高地基承載力采用振動(dòng)沉管壓密注漿方法對(duì)條形基礎(chǔ)進(jìn)行處理，注漿加固依據(jù)《地基處理手冊(cè)》，《既有建筑地基基礎(chǔ)加固技術(shù)規(guī)范》JGH123-2012，《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50202-2012），及其他相關(guān)技術(shù)規(guī)程。利用液壓把能固化的漿液注入土層空隙，以改善介質(zhì)的物理力學(xué)性質(zhì)，達(dá)到提高土層承載力的目的。在條形基礎(chǔ)內(nèi)外側(cè)每隔1.5m設(shè)置一個(gè)注漿孔，孔深2-2.5m，距離基礎(chǔ)底部1.0m，采用水泥和水玻璃的雙液型混合漿液對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行注漿補(bǔ)強(qiáng)，采用振動(dòng)沉管壓密注漿方法依次壓入地層中至設(shè)計(jì)深度，下注漿管時(shí)，應(yīng)保持垂直如圖所示，對(duì)于承載力低的薄弱區(qū)域的軟弱土層，可以采用二次注漿。在加固時(shí)，要在規(guī)定位置鉆孔，注意做好洞口封堵，防止注漿后漿液流出。漿液配比要科學(xué)合理，注意水分不能過(guò)多或過(guò)少，以免影響加固效果。[4]

3.2 墻體、樓板糾偏及整體穩(wěn)定性加固

騎樓建筑房間規(guī)整、結(jié)構(gòu)布置單一、單片墻體高且長(zhǎng)，墻體偏移呈現(xiàn)出“中間大，兩端小”的特點(diǎn)，如圖所示，這是由于墻體高厚比大，本身剛度不足，在木梁、木樓板等偏心荷載作用下產(chǎn)生此種類(lèi)型的彎曲變形。騎樓建筑的木質(zhì)樓蓋體系已經(jīng)無(wú)法與墻體形成整體來(lái)共同工作，同時(shí)為避免對(duì)墻體傾斜起不利影響，將木質(zhì)樓板進(jìn)行拆除。根據(jù)《砌體結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》，糾偏措施采用與新建輕鋼樓面屋面的水平穩(wěn)定體系共同施工。具體做法為：拆除木質(zhì)樓板，墻體偏移采用千斤頂調(diào)至豎直，糾偏過(guò)程均勻緩慢加載，避免在糾偏過(guò)程中墻體產(chǎn)生裂縫;內(nèi)縱墻兩側(cè)豎向每隔3.00m設(shè)置20#槽鋼立柱，水平方向分別在地面、樓面和屋面設(shè)計(jì)標(biāo)高處設(shè)置20#槽鋼，與立柱連接，形成橫向和豎向整體體系，保證墻體穩(wěn)定性，提高墻體剛度，避免輕鋼樓板施工后產(chǎn)生的偏心。

荷載再次使墻體發(fā)生變形。槽鋼立柱相當(dāng)于外加構(gòu)造柱，水平方向槽鋼相當(dāng)于外加圈梁，墻體的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性均得到了很好的保證。

4 結(jié)語(yǔ)

本文介紹了騎樓建筑損傷狀況及損傷的成因，針對(duì)不同部位提出維修及加固的具體對(duì)策，這些對(duì)策在保留了原有騎樓建筑歷史風(fēng)貌的基礎(chǔ)上，糾正或恢復(fù)了主要承重構(gòu)件的變形，提高了構(gòu)件的受力性能和耐久性，延長(zhǎng)了騎樓建筑的使用年限，能夠滿足使用功能的要求，為騎樓在未來(lái)的現(xiàn)代化城市發(fā)展中，繼續(xù)發(fā)揮它們的實(shí)用功能，還可以充分體現(xiàn)出其獨(dú)特的歷史文化價(jià)值。

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[5]砌體結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范：GB50702-2011[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011.

[6]建筑結(jié)構(gòu)加固工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范：GB50550-2010[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010.

[7]既有建筑地基基礎(chǔ)加固技術(shù)規(guī)范：JGJ123-2000[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012.

項(xiàng)目資助：2018年國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（201811607024）

作者簡(jiǎn)介：邱龍文（1996-），男，江西撫州人，北部灣大學(xué)建筑工程學(xué)院學(xué)生。

通訊作者：王樹(shù)偉（1977-），男，吉林公主嶺人，北部灣大學(xué)建筑工程學(xué)院副教授。