砖混历史建筑的保护与改造

孙绪杰,刘 伟,王微微,王凤来

(1.黑龙江工程学院 土木与建筑工程学院，黑龙江 哈尔滨 150050；2.哈尔滨工业大学 土木工程学院，黑龙江 哈尔滨 150090)

砖混历史建筑的保护与改造

孙绪杰1,刘 伟1,王微微1,王凤来2

(1.黑龙江工程学院 土木与建筑工程学院，黑龙江 哈尔滨 150050；2.哈尔滨工业大学 土木工程学院，黑龙江 哈尔滨 150090)

针对历史建筑在城市改造中面临的问题，阐述历史建筑保护的重要性，结合不同要求的改造问题，基于分类处理的思想，对其中仅需内部改造的情况，将柱作视觉上的“弱化”和结构整体上的“强化”，梁则突出其独立承载及与既有砖墙的连接，使得改造后的建筑整体性能及抗震性能得到增强；对外部改扩建的情况，突出施工中既有结构的安全，推荐先施工新建结构，后拆除既有墙体的做法。对这两种情况都结合具体的工程实践给出详细的做法。对砖混历史建筑改造中基础的处理给出墩基础、组合基础和悬挑基础3种方法，并做较详细的阐述。

历史建筑；砖混结构；加固与改造

1 背 景

1.1 历史建筑保护的必要性

历史建筑是人类文明不可缺少的组成部分，是前辈留下的宝贵遗产，世界各国都越来越重视历史建筑的保护问题，对历史建筑的保护，投入越来越多的精力[1-2]。我国的历史建筑保护工作也得到了更多的共识，并有了很多实质性的进展[3]。

欧洲各国遗留的古建筑较多，他们在历史建筑的保护方面，走在世界的前列。特别是在经历一些教训后，保护方法与措施日趋成熟、完善。法国、英国不仅强调历史建筑的保护，甚至提出古建筑保护区的概念，即受保护的是整个区域而不仅仅是单体建筑[4]。法国的《保护历史古迹法》、《马尔罗法》就是分别针对单体及区域的保护规定，英国在2011年新颁布了历史保护区实践指南—《重视地方价值：历史保护区的好实践》，对历史保护区的做法进一步做了细化[5]。意大利在解决古建筑保护的资金来源时，除市政拨款外，大部分是靠开发旅游产业以及旅游带动的当地购物、服务行业带来的效益[6]。

我国虽在历史建筑保护方面起步晚，但也取得了长足的进步，从建国到2005年，确认的不可移动文物近40余万处，其中全国重点文物保护单位1 271处，国家历史文化名城101座[7]。然而，我国历史建筑众多，保护任务繁重，当前又面临发展经济的任务，因此,情况更为复杂。

1.2 我国在历史建筑保护中面临的难题

1)保护与发展的矛盾。我国经济建设近几十年来迎来高速发展，在历史建筑的保护方面遇到了一些问题。在城市大规模的旧城改造中，保护与发展的矛盾逐渐突出。由于保护意识不强，管理不善，利用不当造成的历史建筑破坏事件时有发生。在行政手段和市场机制的影响下，历史建筑的保护面临着巨大的难题[8]。

2)理论研究相对滞后。历史建筑的保护是一门跨文、理、工、管等学科的工作，我国在保护学科体系和研究成果方面远远落后于发达国家，缺乏对历史建筑保护的经验与方法，不能在实践中进行有效的指导。

3)粗放式改造。人们在追求经济效益时急功近利，草率对历史建筑进行拆除或不适当的改造；对历史建筑的掠夺式开发，使得某些建筑超负荷运转；改造时技术粗糙、方法简单，造成改造效果较差等等。

提高人们对历史建筑的保护意识至关重要，意大利在利用历史建筑进行传统教育方面的成功值得借鉴。

本文针对历史建筑改造中的具体方法进行研究与探讨，给出可行的改造方案。

2 历史建筑的分类加固方法

2.1 历史建筑的分类

在众多的历史建筑中，情况各异，分类处理是有效的方法，也是各国普遍的做法，像英国将古建筑分为3类：第1类严格不允许拆除，第2类特定情况下可以拆除，第3类可以拆除[4]。

本文将历史建筑按如下分类：1)保持既有建筑的所有功能与建筑风貌；2)需要拆除既有建筑，按原样复建该建筑物；3)将该建筑物移至别处；4)保持外观不变而进行内部功能改造；5)保持部分外观，进行较大幅度的改造或扩建。第1种情况主要是修缮，研究成果较多，第2种情况相当于新建，第3种情况属于建筑物平移，有专门研究成果。对前3种情况，本文不涉及，将针对第4和第5种情况展开讨论。

2.2 仅进行内部改造的历史建筑

2.2.1 基本思路

第4种情况对应的现实是很多砖混结构的历史建筑，采用的是木梁、木楼板、木屋架，由于多年的使用，木材发生腐烂、变形等不适宜继续使用。作为保护等级稍低的历史建筑，对其外观有较高的要求，而对其内部的构造并不要求绝对保持原样。此时，在不改动建筑物外观的条件下，允许对内部进行改造，用其他形式的构件替换掉木构件。可以在既有建筑的内部新建结构，承担新建结构的荷载。具体的思路是：采用“修旧如旧”的方法，保持既有建筑外观不变，对破损处进行原样修复，在内部拆除木梁、木楼板、木屋架等木构件，选择合适的位置重新设置基础、柱、梁，浇注钢筋混凝土楼板，并做到尽量减小对建筑物视觉上的影响，使既有建筑“脱胎换骨”，同时保持原有韵味。在哈尔滨工业大学校部楼的改造实践中，采用了这种做法[9],取得了很好的效果。

2.2.2 柱的处理

为在建筑内部尽量不体现柱的存在，可将柱设置于隔墙中，或做成与窗间垛同宽的扁柱，对于内部墙体不拆除，也可以设置在墙体中，柱应与既有墙体做好拉结，以增强结构的整体性和加强既有墙体的稳定性，如图1所示。

图1 新增柱的处理方法

2.2.3 梁的处理

由于需要用新增的钢筋混凝土楼板代替木楼板，而为不增加既有墙体的负担，由新增梁支承钢筋混凝土楼板，以便使荷载传给新增结构。此时，按梁的位置分为以下几种情况：1)隔墙需替换处的梁或新增梁。由于隔墙拆除，此时梁的设置与新建梁类似，配筋需考虑支承点处的约束情况，分别按简支或固端来计算；2)夹墙梁。当既有墙不拆除时需在墙的两侧各设置1根梁，形成夹墙梁来支承新增楼板。虽既有墙体会在一定程度上参与工作，但计算梁配筋时，不应考虑墙体承重；3)贴墙梁。当板在外墙处需要支承时，只能在墙内侧设置梁，形成贴墙梁。梁的设置如图2所示。

图2 梁的处理方法

2.2.4 新旧结构的连结

在改造后，既有墙体按不再承受竖向荷载计算，仅作为围护结构。其竖向承载力一般不成问题，但在水平荷载作用下，墙体要保持自身的稳定，尚需新建结构提供侧向支承。在设计中，将既有墙体与新增的柱、梁采用植筋的方式联系起来，保障了既有墙体稳定的同时，加强了结构的整体性，同样有利于新增结构的承载，新增梁及柱与既有墙体的连接见前面所述，图3为新旧连结中转角处柱的处理方式。

图3 新旧结构的连结

由于新旧结构结合到一起，在竖向荷载作用下，既有墙体不可避免地要承担部分荷载。由于原楼面在施工中拆除，形成了卸载，新增的荷载则由新旧构件共同承受，经分析，既有墙体所承受的荷载并没有增加，墙体的安全性没有降低，相反由于其与新增结构的紧密连结，新增构件在一定程度上起到了圈梁和构造柱的作用，建筑物整体性增强，抗震性能有所改善。

2.2.5 施工措施

对既有建筑物改造，必须保证既有结构的安全，为降低成本，加快施工速度，建议采用利用既有结构的自支撑施工方法，做法是：不将木梁、木楼板一次性拆除，而是施工完一层拆除一层，施工一层结构之前，将一层木楼板拆除(如不妨碍施工，梁可不拆)，二层以上楼板不拆，作为墙体的支撑构件；一层施工完成后，楼板达到一定强度，可以作为墙体的支撑，再拆除二层木楼板，以此类推。这样的结果就是墙体的自由高度只有两个楼层，可以满足施工期间的安全。

2.3 进行外部改扩建的历史建筑

2.3.1 基本思路

第5种情况对应的现实是:一些保护级别较低的建筑物，仅沿街一侧外墙需要保持原貌，允许拆除其他三面外墙，甚至在背街侧进行扩建的情况。与仅在内部改造不同，因往往背街一侧外墙需要拆除，无法直接应用自支撑施工方法。

此时可以对未拆除的部分加以支撑以确保其施工阶段的安全。也可以采取一些技术手段，采用后拆除外墙的方法依然使用自支撑施工方法。具体的思路是：先不拆除外墙，按自支撑施工方法进行施工，其中扩建部分的梁，可以通过在拟拆除墙掏洞的方法先行生成。待整个结构施工完毕，再对该墙进行拆除。在哈尔滨第八百货商店的改造中，采用了这种做法[10]。

2.3.2 梁的处理

施工期间拟拆除的外墙不拆除，室内新增结构与室外扩建结构的连接需要穿过该外墙，如图4所示。可采用在墙上开洞将框架梁穿过既有砖墙的做法。穿墙梁的设计与施工楼板的施工方法相关(见2.3.3板的处理)，如楼板施工时设临时支撑，穿墙梁受力与其他新建梁相同；如施工楼板时不设置支撑，楼板按三边支撑板承载，穿墙梁的辖荷区加大，需要考虑荷载的增加。

图4 新增梁穿既有墙的处理

2.3.3 板的处理

1)设置临时支撑板。如图5所示，其中的阴影部分板属于这种情况。一个基于施工措施的解决方案是对施工到墙边的板做临时支撑(见图5)，这部分支撑须待既有墙拆除后，剩余部分板补齐并上强度后，方可拆除。需要注意的是，由于这块板在梁上的支承条件已不可能满足固结的假定，故在计算时，按三边固支、一边简支考虑，即后做的边按简支。

图5 楼板的处理

实现简支条件的构造做法可参照图6进行，此时由于框架梁已经形成，需要植筋。为减小植筋数量，满足植筋构造要求，不宜使用过小直径的钢筋。

图6 简支板与梁的连接

2)按三边支承板设计。对图6所示的楼板，另一个解决方案是将此板按三边固结、一边自由的板设计，这种做法钢筋用量相应增加，但缩短了支承时间，给施工带来便利条件。施工中留下的剩余板块，应按单向板设计，否则在设计三边支承板时，应考虑这块板传递到三边板上的荷载。

3 基础的处理方法

既有建筑的基础一般为砖基础或毛石基础，其在使用中会因使用不当受到损伤，而对其承载力进行准确的评定困难较大，因此，不适宜作为新增结构的基础。

新增基础在建筑物内部，由于施工空间受限，需要大型施工机械的基础形式不适用，比较适宜的是浅基础和墩基础。这些历史建筑的基础，一般不做大放脚处理，为保持原有墙体基础不变带来方便。

3.1 墩基础

在地质条件允许的情况下，墩基础有特别的优越性：埋置深度大，故承载力高，直径大而适合人工挖土施工，且不需要像桩基础那样进行试桩检验。图7为其典型做法。

由于新增的柱，多数为靠墙设置，而柱截面尺寸与墩基础相比较小，故墩基础一般是承受偏心的竖向荷载，为平衡偏心所引起的附加弯矩，宜在各墩基础间设置拉梁，此时拉梁的截面高度宜适当加大。同时拉梁的设置也增强了整栋建筑的结构整体性。

3.2 组合基础

既有基础保持完好时，可以与新增基础组成组合基础共同受力，如图8所示，对既有基础进行清理，然后在房屋内侧和外侧分别浇筑新基础，基础顶部设置连系梁及穿墙的销键，将三部分基础联系起来共同受力。此时，需要根据上部柱及既有外墙传递的荷载，调整内外基础的尺寸，使得荷载偏心尽量小，并满足承载力要求。因地基经多年的沉降已经坚实，忽略新旧基础内力分布的影响[11]。

图7 墩基础做法

图8 组合基础

3.3 悬挑基础

靠外墙的柱的基础，当采用浅基础时，往往会遇到基础底面面积不满足的情况，此时，可以通过在相近的地方设置基础而通过1根悬挑梁来支承柱。具体做法见图9。

图9 悬挑基础做法

挑梁截面的确定需要考虑承载力及挠度的需求，刚度相对需要大些，以避免新增柱荷载过多地传递给既有基础。

4 结束语

基于对砖混历史建筑的分类保护方法，对其中级别较低的允许对内部结构进行改造和保持部分外观而进行较大幅度的改造或扩建的两种情况的实现方法进行了详细的介绍，对两种情况的梁板柱做法分别作了说明，最后对增设基础提出了三种可行的方法，做了较为详细的阐述，可供相关历史建筑的改造实践参考。

[1]汪丽君, 舒平, 侯薇. 冲突、多样性与公共参与-美国建筑历史遗产保护历程研究[J]. 建筑学报. 2011(5): 43-47.

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[10]孙绪杰, 王凤来, 张厚, 张旭宏. 哈尔滨第八百货商店改造[A]. 砌体结构基本理论与工程应用-2012年全国砌体结构领域基本理论与工程应用学术会议论文集[C]. 杭州，浙江大学出版社，2012:73-80.

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Onthereinforcementandreconstructionofhistoricalbuilding

SUN Xu-jie1，LIU Wei1，WANG Wei-wei1，WANG Feng-lai2

(1.College of Civil and Architectural Engineering, Heilongjiang Institute of Technology, Harbin 150050, China;2 School of Civil Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150090, China)

Based on the reinforcement and reconstruction of historical buildings in the city, the importance of the protectioin of historical building is presented. According to the ideology of classification, for the building that only interior reconstruction is permitted, the columns shall be “weak” in architecture and “strong” in structure. The beams should have enough capacity and good connection with the exist structure, so the building will has a good anti-seismic performance;and for the builing that outside reconstructioin is permitted, the safty in construction is emphasized. The existing wals that shall be removed after the new structure proves to be a good method.Both of the two situations are given with three new foundation schemes, pier foundatin, composed foundation and cantilever foundation.

historical building, brick structure, reinforcement and reconstruction

2013-06-30

黑龙江省教育厅科学技术研究项目(12511460)

孙绪杰(1970- )，男，讲师，博士，研究方向：结构加固与改造;配筋砌块结构.

TU746.3

A

1671-4679(2014)01-0043-04

郝丽英]