建筑學(xué)論文歷史建筑平移保護(hù)與加固改造的研究

1、歷史建筑平移保護(hù)與加固改造的研究 歷史建筑平移保護(hù)與加固改造的研究劉濤，張鑫，夏風(fēng)敏(山東建筑大學(xué)工程鑒定加固研究所，山東濟(jì)南250014)摘要歷史建筑的保護(hù)與加固關(guān)系到人類社會物質(zhì)文明的發(fā)展和人類文化遺產(chǎn)的綿延，具有重要的歷史文化價值。在當(dāng)今城市建設(shè)中用歷史和發(fā)展的眼光處理歷史建筑保護(hù)與城市建設(shè)的關(guān)系，對體現(xiàn)城市文化底蘊和特色具有積極意義?？偨Y(jié)了歷史建筑的保護(hù)加固現(xiàn)狀和三種保護(hù)方案，根據(jù)不同歷史建筑的特點和保護(hù)要求，提出了加固技術(shù)、整體遷移技術(shù)和在保護(hù)歷史建筑本體的同時如何提高其抗震性能等關(guān)鍵技術(shù)措施，從結(jié)構(gòu)角度分別對五個已完成的典型工程進(jìn)行了討論.關(guān)鍵詞歷史建筑;保護(hù);加固;平移1引言歷史

2、建筑作為一座城市不同時期最可靠的見證，承載著它建造年代的政治、經(jīng)濟(jì)、文化和科技等諸多珍貴歷史信息，記錄著一座城市的滄桑歲月，具有重要的歷史、人文和研究價值，是祖先留給我們的寶貴財富，我們有責(zé)任將其完整真實地傳給子孫后代，只有這樣才能使一座城市的歷史綿延不絕，一座城市的文化才會得以繼承和發(fā)展.世界范圍歷史建筑的保護(hù)是從19世紀(jì)后半葉由英、法、意等國開始的。在我國，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，需要進(jìn)行持續(xù)性再建設(shè)和舊城改造，在此過程中，如何處理好城市發(fā)展與歷史建筑保護(hù)的關(guān)系，實現(xiàn)發(fā)展與保護(hù)的和諧統(tǒng)一，成為在城市大規(guī)模建設(shè)和舊城改造時期迫在眉睫的問題.由于歷史建筑年代久遠(yuǎn)，整體性差，抗震性差，因

3、此歷史建筑的保護(hù)工作，不僅僅局限于建筑學(xué)和城市規(guī)劃等方面的研究，更需要結(jié)構(gòu)工程師提出安全可靠、堅固耐久和抗震性能好的修復(fù)加固方案.本文結(jié)合五個工程實踐，從結(jié)構(gòu)角度討論了歷史建筑保護(hù)與加固的技術(shù)措施.2工程實踐2.1濟(jì)南客站原候車室鑒定加固與增層改造2.1.1工程概況濟(jì)南客站原候車室建于1958年，1992對其進(jìn)行鑒定加固和增層改造.該建筑物為兩層鋼筋混凝土內(nèi)框架結(jié)構(gòu)，外縱墻承重，平面為l形，在平面轉(zhuǎn)角處有一20mm寬的伸縮縫。伸縮縫處框架柱為六邊形，其余框架柱均為矩形截面，外砌120mm厚粘土磚成八邊形。外承重墻為帶壁柱t形斷面，主梁斷面尺寸為300mm600mm，跨度為7.8m，次梁斷面尺寸

4、為220mm450mm，跨度為7.2m。樓、屋蓋為鋼筋混凝土單向板肋梁樓蓋，樓面板厚80mm，屋面板厚70mm，板跨2.4m。柱下為素混凝土基礎(chǔ)，磚墻下為毛石條形基礎(chǔ).2.1.2鑒定加固對原結(jié)構(gòu)構(gòu)件的變形和裂縫、材料強度、抗震性能、場地地質(zhì)等均進(jìn)行了現(xiàn)場檢測與勘探.對各材料采用不同檢測方法進(jìn)行取樣和試驗.檢測結(jié)果為混凝土強度等級為c15，受力鋼筋為hpb235級，磚強度等級為mu10，砂漿強度等級為m0.4。屋面梁撓度滿足規(guī)范要求，但大部分存在裂縫，最大裂縫寬度達(dá)0.6mm，樓面梁撓度最大為37mm，約為1200l，房屋傾斜滿足規(guī)范要求.該建筑物原設(shè)計未考慮抗震設(shè)防，經(jīng)脈動試驗法測定，伸縮縫以

5、東部分橫向基本周期為0.226s，以西部分為0.305s.該場地地層自上而下依次為：雜填土、粉質(zhì)粘土和閃長巖。既有建筑物地基持力層為粉質(zhì)粘土，承載力標(biāo)準(zhǔn)值為170kpa.加固改造時，將原內(nèi)框架結(jié)構(gòu)形式改為框架結(jié)構(gòu)形式，即在柱列縱軸位置處縱墻內(nèi)側(cè)設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)造柱，且沿縱向設(shè)置鋼筋混凝土聯(lián)系梁。同時將原伸縮縫兩側(cè)的柱加固成一個整體柱，取消伸縮縫，滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。對改造后樓面活荷載增大的板，采用后澆鋼筋混凝土面層加固法。原結(jié)構(gòu)中的框架柱采用在四周植筋后外包混凝土的加大截面加固法。對于原結(jié)構(gòu)中的梁依不同情況分別采用加大截面法、短筋焊接連縱筋加固法、外包角鋼加固法。由于上部荷載增加較大，對原基礎(chǔ)采

6、用微型樁進(jìn)行了托換.2.1.3增層改造根據(jù)建設(shè)單位要求，改建后需成為集售票、辦公、會議、餐廳于一體的多功能建筑，建筑面積由原來的4501m2增加到6000m2左右，為節(jié)約資金及充分利用原候車室層高優(yōu)勢(原層高6.9m)，決定通過室內(nèi)增層達(dá)到新的使用要求，將原二層結(jié)構(gòu)增到四層。改建前后剖面見圖1.2.2濟(jì)南“老洋行”平移與抗震加固工程2.2.1工程概況位于濟(jì)南市緯六路27號的“老洋行”建于1919年，是濟(jì)南商埠區(qū)保存較完整具有南歐巴洛克建筑風(fēng)格的早期代表性歷史建筑，見圖2.圖1剖面圖fig.1crosssection圖2老洋行平移現(xiàn)場fig.2movingofthe“l(fā)ao-yang-hang”

7、onsite該建筑為二層帶閣樓磚木結(jié)構(gòu)，建筑面積約600m2。2005年將其向西平移15m.2.2.2平移設(shè)計及施工該工程通過墻下雙上軌道梁及鋼滾軸將上部結(jié)構(gòu)托換到下軌道梁上，平移后位置的新基礎(chǔ)做好后，用多臺同步液壓千斤頂將歷史建筑牽引平移到新的位置。上軌道梁之間有斜梁連接，共同形成一個平放的、水平剛度很大的桁架，可以保證平移過程中上部結(jié)構(gòu)的安全。此工程的特別之處在于，平移到位后，滾軸保留在上、下軌道梁之間不再取出，與在縱橫墻交接處后加的鉛芯橡膠隔震支座共同形成隔震層.此次平移工程在國內(nèi)首次將隔震技術(shù)應(yīng)用于歷史建筑保護(hù)。通過現(xiàn)場動測，證明由滾軸與鉛芯橡膠隔震支座共同組成的隔震層隔震效果明顯.2

8、.3濟(jì)南宏濟(jì)堂平移與抗震加固工程2.3.1工程概況濟(jì)南市宏濟(jì)堂經(jīng)二路藥店建于1920年，為兩層磚木結(jié)構(gòu)，由南樓和北樓組成，見圖3。南樓建筑面積約320m2，北樓建筑面積約160m2。該建筑向北平移約11.6m，向東平移約16m，旋轉(zhuǎn)3.8度，建筑物平移到位后，再整體頂升0.4m.圖3宏濟(jì)堂平移現(xiàn)場fig.3movingofthe“hongji-tang”onsite2.3.2平移設(shè)計及施工考慮到該建筑物整體性較差，決定采用對上部結(jié)構(gòu)影響較小的雙梁式托換，同時墻兩側(cè)的托換梁每隔1.5m左右就增加了一根連接短梁，并且在各軌道梁之間增加了水平斜撐.綜合對比該工程重量小、整體性差和抗震性差的特點，決定

9、采用具有移動平穩(wěn)、振動小、對軌道不平整度適應(yīng)能力好等特點的滑動式整體平移技術(shù).使用聚四氟乙稀板作為行走機構(gòu)，牽引系統(tǒng)采用plc控制的同步液壓千斤頂，確保平移過程中的平穩(wěn)性和同步性。平移到位后，在上托換梁與地下室墻、柱之間安裝鉛芯橡膠隔震墊，與滑動橡膠支座共同組成隔震層.2.4濟(jì)南郵政局北二樓鑒定加固工程2.4.1工程概況濟(jì)南市郵政局北二樓位于濟(jì)南經(jīng)二路162號，為兩層磚混結(jié)構(gòu)，建成于1919年.2.4.2鑒定結(jié)果及加固方案按甲方要求，僅對結(jié)構(gòu)的安全性及抗震性能進(jìn)行復(fù)核，并對相關(guān)構(gòu)件進(jìn)行承載力復(fù)核和加固設(shè)計，屬保護(hù)性修繕設(shè)計范圍.鑒定發(fā)現(xiàn)部分墻體外裝飾層脫落，磚風(fēng)化酥碎.現(xiàn)場抽樣檢測了部分墻體的

10、粘土磚和砌筑砂漿的抗壓強度，結(jié)果表明，墻體所用青磚強度mu7.5，石灰砂漿強度可評定為m0.4。因此，采用兩側(cè)外掛鋼筋網(wǎng)外抹水泥漿，其中墻長小于1m的窗間墻采用沿窗高范圍四角包角鋼的加固處理方法來解決墻體承載力不足的問題，并對墻體斜裂縫進(jìn)行灌漿處理.在原加層擴(kuò)建時女兒墻壓頂全部開裂，混凝土酥碎脫落，鋼筋外露生銹，因此對于女兒墻決定拆除重建，重建時增設(shè)構(gòu)造柱，構(gòu)造柱縱筋采用化學(xué)植筋錨入樓板內(nèi).部分混凝土柱曾經(jīng)進(jìn)行過擴(kuò)大截面的加固，后加截面與原柱截面脫離，鋼筋生銹外露，混凝土層脫落。處理方法為剔除露筋部位混凝土，鋼筋除銹后，水泥砂漿抹平，然后外包角鋼加固.鋼筋銹蝕引起混凝土梁底產(chǎn)生順筋裂縫，剔除裂

11、縫周圍混凝土，鋼筋除銹后，用灌漿料修補至原尺寸，待灌漿料強度>c20時，梁底粘貼300g碳纖維布二層.2.5濟(jì)南經(jīng)八緯一路老別墅整體遷移工程2.5.1工程概況原位于濟(jì)南市經(jīng)八緯一路的一幢建于民國初期的老別墅是中國近代建筑晚期重要居住建筑之一，距今已有80余年歷史.該建筑為局部二層磚木結(jié)構(gòu)，墻下灰土條基，東西長15m，南北寬9m，總高6.5m，占地面積約108m2，總重320t。2009年3月1日，山東建筑大學(xué)工程鑒定加固研究所在國內(nèi)首次采用大距離原樣整體遷移技術(shù)成功將其遷移25公里，見圖4.圖4“老別墅”遷移中fig.4movingofthe“l(fā)aobie-shu”ontheway2.5.2行走機構(gòu)及牽引設(shè)備此次遷移使用法國nicolas大型液壓平板拖車，共使用2列20組車板，車輪共計128個。該大型液壓平板拖車，由載重部分和牽引部分組成，自身具有動力裝置.2.5.3遷移施工過程在原建筑物室外地面以下施工鋼筋混凝土墻體托梁用22個千斤頂將建筑物整體頂升約0.8m平板拖車移動到建筑物下部指定位置平板拖車底盤升起，建筑物全部荷載轉(zhuǎn)移到平板拖車平板拖車啟動，將建筑物遷移到新場地平板拖車底盤下降，建筑物全部荷載轉(zhuǎn)移至支撐墻及新基礎(chǔ)并與之連接按原樣恢復(fù)建筑物.使用自帶動力大型平板拖車進(jìn)行大距離原樣整體遷移建筑物在國內(nèi)首次成功應(yīng)用于工程實踐，是我國建筑物整體遷移技術(shù)發(fā)展的一個重大