某近現(xiàn)代磚木結(jié)構(gòu)優(yōu)秀歷史建筑檢測(cè)鑒定與加固

王兵，張興偉，劉勝波，舒云健

(重慶市建筑科學(xué)研究院有限公司，重慶 400016)

0 引言

近幾年隨著城市化進(jìn)程的快速推進(jìn)與文化保護(hù)要求的不斷提高，大量具有歷史意義和保留價(jià)值的歷史建筑需要改造和修繕。磚木結(jié)構(gòu)是歷史建筑常采用的一種結(jié)構(gòu)形式，在歷史建筑中應(yīng)用較廣。然而該類建筑修建年代較久遠(yuǎn)，根據(jù)當(dāng)時(shí)的條件和要求修建，抗震構(gòu)造措施通常不符合現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范要求，同時(shí)部分建筑歷史演變復(fù)雜，缺乏必要的保護(hù)與修繕，存在安全隱患，有必要對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)安全性鑒定與結(jié)構(gòu)加固。 本文以某行政辦公樓為例，詳細(xì)闡述了磚木結(jié)構(gòu)歷史建筑的檢測(cè)鑒定方法及內(nèi)容，并介紹了針對(duì)性的加固、修繕?lè)椒?，可在類似工程?xiàng)目中推廣應(yīng)用。

1 工程概況

某行政辦公樓（圖1）為三層磚木結(jié)構(gòu)房屋，原為川東人民行政公署辦公樓，修建于1951 年，距今已有近70 年歷史。 建筑平面近似呈矩形，總長(zhǎng)度約57.8m，總寬度約16.7m，建筑面積約3300m2。四周為帶壁柱的磚墻，內(nèi)部有四道橫墻承重；兩側(cè)為方形磚柱，中間大廳范圍內(nèi)為12 根圓形磚柱（圖2），樓屋面采用木樓面、 三角形木屋架。

圖1 建筑外立面

圖2 磚圓柱

盡管川東行署區(qū)在重慶北碚主政時(shí)間不長(zhǎng)，但在經(jīng)濟(jì)、醫(yī)療、教育等方面都有初步的規(guī)劃，具有一定影響，也曾接待過(guò)我國(guó)高級(jí)領(lǐng)導(dǎo)人鄧小平、朱德、賀龍等老一輩無(wú)產(chǎn)階級(jí)革命家，對(duì)研究西南地區(qū)建國(guó)后歷史具有重要意義。 項(xiàng)目建筑現(xiàn)為重慶市優(yōu)秀近現(xiàn)代建筑，市級(jí)文物建筑，具有較高的歷史文化價(jià)值。

2 檢測(cè)情況及結(jié)果

2.1 地基基礎(chǔ)

該房屋坐落在緩坡上，周圍地勢(shì)相對(duì)比較平緩，無(wú)臨空面，地基為較完整的砂巖。 現(xiàn)場(chǎng)未發(fā)現(xiàn)由于地基、基礎(chǔ)沉降而引起的地面下沉、開(kāi)裂、墻體開(kāi)裂傾斜等異常情況，表明地基基礎(chǔ)使用正常。

2.2 建筑測(cè)繪和結(jié)構(gòu)概況

該房屋無(wú)歷史檔案資料，結(jié)構(gòu)情況不詳。 因此，本次檢測(cè)時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)情況進(jìn)行了測(cè)繪（圖3），測(cè)繪過(guò)程中對(duì)承重墻體、磚柱截面尺寸及強(qiáng)度進(jìn)行了檢測(cè)，為后續(xù)承載力驗(yàn)算提供了依據(jù)。

圖3 結(jié)構(gòu)布置簡(jiǎn)圖

2.3 上部承重結(jié)構(gòu)檢測(cè)

2.3.1 墻體及磚柱

墻體采用青磚與混合砂漿砌筑， 混合砂漿灰縫厚度不均勻，部分灰縫不飽滿、不密實(shí)；部分墻體在安裝線箱時(shí)在墻體上開(kāi)洞口、開(kāi)線槽，損傷了原有墻體；磚柱砌筑質(zhì)量較好，灰縫厚度均勻、飽滿密實(shí)。

2.3.2 木樓蓋

（1） 木樓蓋結(jié)構(gòu)從上至下依次為：木面板、承重木格柵、承重木梁。 個(gè)別木梁有蟲(chóng)蛀痕跡、個(gè)別承重木格柵穿線管局部破損，未發(fā)現(xiàn)其他構(gòu)件存在腐朽、蟲(chóng)蛀、變形、翹曲等缺陷。

（2） 對(duì)木梁、承重木格柵截面尺寸和間距進(jìn)行了抽測(cè)，木梁直徑d=240～350mm， 承重木格柵截面尺寸b×h=（30～80）×（85～140）mm，間距在180～300mm 之間。

2.3.3 木屋架及屋面

（1） 屋面為雙坡三角形木屋架，屋架擱置于磚柱及磚墻上，支撐系統(tǒng)設(shè)置較完整；但屋面排水溝滲漏部位部分節(jié)點(diǎn)木材蟲(chóng)蛀現(xiàn)象嚴(yán)重；另外個(gè)別桿件也存在順紋開(kāi)裂較大、鐵件銹蝕等問(wèn)題。

（2） 該工程屋面為機(jī)制青瓦屋面，部分屋面滲漏現(xiàn)象較嚴(yán)重。

2.3.4 門、窗洞口過(guò)梁

門、窗洞口上部有弧形磚拱，也有磚砌平拱，部分有木過(guò)梁，部分無(wú)木過(guò)梁。 現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)部分木過(guò)梁掉落，部分木過(guò)梁下的磚墻體有局部削弱現(xiàn)象，部分門窗過(guò)梁端部的墻體出現(xiàn)豎向裂縫。

2.3.5 其他構(gòu)造

該房屋在二層頂（4）、（9）、（12）、（17）軸線橫墻上及三層設(shè)置圈梁，部分圈梁箍筋外露，有銹蝕現(xiàn)象。

2.4 結(jié)構(gòu)抗震性分析

（1） 房屋實(shí)際高寬比不大于2.2，質(zhì)量和剛度沿高度分布基本均勻， 樓層質(zhì)心和計(jì)算剛心位置基本重合。 磚的強(qiáng)度等級(jí)為MU10，磚柱砂漿強(qiáng)度滿足M10，但墻體砂漿強(qiáng)度小于M2.5。

（2）樓蓋為木結(jié)構(gòu)柔性樓蓋，剛度差，對(duì)磚柱的側(cè)向約束較小，屋蓋為木屋架機(jī)制瓦屋蓋，重量較大，不利于抗震。

（3）房屋未設(shè)置構(gòu)造柱，僅在二層部分橫墻及三層設(shè)置圈梁，構(gòu)造柱和圈梁設(shè)置不符合要求。

綜上，該建筑部分項(xiàng)目不符合抗震性能要求，應(yīng)適當(dāng)采取抗震加強(qiáng)措施。

2.5 檢測(cè)、鑒定結(jié)論

（1） 該建筑保存相對(duì)完整，經(jīng)綜合分析， 房屋結(jié)構(gòu)可滿足安全使用要求。 但由于部分墻體被削弱并出現(xiàn)非受力裂縫， 木樓蓋個(gè)別木梁和承重木格柵損傷， 部分木屋架節(jié)點(diǎn)被蟲(chóng)蛀、腐朽，導(dǎo)致部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件存在安全隱患， 需及時(shí)采取措施進(jìn)行處理。

（2） 該房屋修建年代較久遠(yuǎn)，按照當(dāng)時(shí)條件和要求修建，部分抗震構(gòu)造措施不符合現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范要求。 由于其為近現(xiàn)代優(yōu)秀歷史建筑， 外立面不能改變， 且委托單位還需使用一定年限，因此，應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)該建筑抗震構(gòu)造措施。

3 房屋加固及修繕

3.1 加固處理原則及施工順序

（1） 根據(jù)檢測(cè)鑒定結(jié)果，基于遵守不改變房屋既有結(jié)構(gòu)和風(fēng)貌的原則，盡最大可能利用原有材料，保留原有構(gòu)件，使用原有工藝，保存建筑更多的歷史信息，依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[1-3]對(duì)其進(jìn)行加固修繕。

（2） 施工過(guò)程中應(yīng)做到精細(xì)施工、保護(hù)為主，以先放樣、后加固施工為原則。

（3） 根據(jù)工藝要求結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，施工順序應(yīng)遵循以下流程：①建筑室內(nèi)卸載，搭設(shè)臨時(shí)支撐；②磚柱加固；③墻體裂縫封閉及墻體加固；④木樓蓋缺陷處理，門窗過(guò)梁處理；⑤增設(shè)樓蓋的水平支撐；⑥屋架維修處理；⑦屋面治理；⑧對(duì)木構(gòu)件進(jìn)行白螞蟻防治處理；⑨對(duì)墻體進(jìn)行粉刷、裝修。

3.2 針對(duì)抗震問(wèn)題的加固

3.2.1 墻體加固

由于墻體砌筑質(zhì)量較差，砌筑砂漿強(qiáng)度小于M2.5，且開(kāi)槽、開(kāi)孔較多而普遍，嚴(yán)重削弱了墻體整體性和承載力，房屋整體抗震性能較弱。 同樣，因歷史保護(hù)建筑外立面不能改變，對(duì)外墻采用墻體內(nèi)側(cè)鋼筋網(wǎng)抹壓40mm 厚細(xì)石混凝土的方式加固，對(duì)內(nèi)墻則采用兩側(cè)鋼筋網(wǎng)抹壓40mm 厚細(xì)石混凝土的方式加固。 加固后墻體抗力與效應(yīng)之比由0.66～1.86 提升至1.64～4.66，樓層綜合抗震能力指數(shù)由1.05 提高至1.72， 墻體承載能力及抗震能力顯著提高。

3.2.2 磚柱加固

獨(dú)立磚柱結(jié)構(gòu)整體性差， 側(cè)向剛度及抵抗變形的能力較差，不利于抵抗地震作用，因此方柱采用外包鋼方式加固，圓形柱采用外粘鋼板加固，以增加磚柱抵抗變形的能力及承載能力[4]。同時(shí)在樓層磚柱間增設(shè)水平側(cè)向支撐增強(qiáng)房屋側(cè)向剛度及整體性，加固大樣見(jiàn)圖4、圖5。

圖4 磚柱外包鋼加固

圖5 水平側(cè)向支撐大樣

3.3 門窗過(guò)梁加固

新增槽鋼更換受損腐朽木過(guò)梁（圖6）；對(duì)無(wú)木過(guò)梁（磚砌平）的出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象的洞口采用角鋼進(jìn)行加固處理。 需要注意的是更換加固前應(yīng)對(duì)過(guò)梁進(jìn)行臨時(shí)支撐，更換加固后對(duì)洞口上的裂縫采用壓力灌108 膠水泥漿進(jìn)行封閉，靜置1～2 天后，才能拆除臨時(shí)支撐。

圖6 門窗洞口加固大樣

3.4 木樓蓋加固

對(duì)木樓蓋的木材首先進(jìn)行防蟲(chóng)蛀處理，再對(duì)被蟲(chóng)蛀的木梁采用置換型鋼梁進(jìn)行加固處理，對(duì)受損的木格柵采取補(bǔ)強(qiáng)處理措施（圖7）。需要指出的是，腐朽木梁加固應(yīng)與磚柱外包鋼加固綜合考慮，確保連接的可靠性。

圖7 原木梁型鋼加固大樣

3.5 木屋架加固

木屋架基本可滿足安全使用要求，主要的處理方式為缺陷處理、白螞蟻治理、桿件的加固及鐵件的除銹處理。 對(duì)木桿件開(kāi)裂部位的裂縫用木條嵌補(bǔ)后用耐水性膠粘劑粘牢，再用?4@10mm 細(xì)鐵絲綁扎加固，長(zhǎng)度向裂縫兩端各延伸500mm；對(duì)腐朽的木檁條進(jìn)行更換；對(duì)節(jié)點(diǎn)蟲(chóng)蛀和腐朽的木構(gòu)件進(jìn)行清理后采用型鋼進(jìn)行加固，屋架節(jié)點(diǎn)加固大樣見(jiàn)圖8。

圖8 屋架節(jié)點(diǎn)加固大樣

3.6 屋面及其他損傷處理

（1） 屋面：局部屋面及四周排水溝有滲漏現(xiàn)象，導(dǎo)致在其下部位的木構(gòu)件有腐朽現(xiàn)象。 經(jīng)綜合考慮，對(duì)屋面木屋架加固修繕后，對(duì)滲漏部位進(jìn)行更換，對(duì)屋面四周排水溝進(jìn)行治理，嚴(yán)禁滲漏。

（2） 墻體裂縫：在墻體進(jìn)行鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層加固前，對(duì)墻體裂縫采用壓力灌水泥漿的方法進(jìn)行封閉，對(duì)受損部位墻體局部進(jìn)行置換[5]。

（3） 圈梁：對(duì)受損圈梁剔除松散混凝土，再對(duì)箍筋進(jìn)行除銹處理，最后用修復(fù)砂漿進(jìn)行修復(fù)處理。

4 結(jié)語(yǔ)

磚木結(jié)構(gòu)歷史建筑承載著地域和歷史文化，能夠反映一定時(shí)期的歷史風(fēng)貌和地方特色，具有較大的保護(hù)價(jià)值，其修繕與加固是一個(gè)系統(tǒng)工作，須以保護(hù)其歷史價(jià)值為原則，重點(diǎn)查明結(jié)構(gòu)目前的安全隱患及抗震性能， 并應(yīng)考慮加固施工順序及節(jié)點(diǎn)連接的精細(xì)化設(shè)計(jì)，使得歷史建筑的歷史信息盡可能得到還原。 本文以重慶某磚木結(jié)構(gòu)歷史建筑為例， 研究了這類建筑保護(hù)與修繕中檢測(cè)鑒定和抗震加固的要點(diǎn)，可供同類工程參考。