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歷史建筑平移保護與加固改造的研究

發布時間：2014-07-15

[摘　要]　歷史建筑的保護與加固關系到人類社會物質文明的發展和人類文化遺產的綿延，具有重要的歷史文化價值。在當今城市建設中用歷史和發展的眼光處理歷史建筑保護與城市建設的關系，對體現城市文化底蘊和特色具有積極意義�？偨Y了歷史建筑的保護加固現狀和三種保護方案，根據不同歷史建筑的特點和保護要求，提出了加固技術、整體遷移技術和在保護歷史建筑本體的同時如何提高其抗震性能等關鍵技術措施，從結構角度分別對五個已完成的典型工程進行了討論.
[關鍵詞]　歷史建筑;保護;加固;平移
1　引言
歷史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、經濟、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展.
世界范圍歷史建筑的保護是從19世紀后半葉由英、法、意等國開始的[1]。在我國，隨著經濟發展和城市化進程的加快，需要進行持續性再建設和舊城改造，在此過程中，如何處理好城市發展與歷史建筑保護的關系，實現發展與保護的和諧統一，成為在城市大規模建設和舊城改造時期迫在眉睫的問題.
由于歷史建筑年代久遠，整體性差，抗震性差，因此歷史建筑的保護工作，不僅僅局限于建筑學和城市規劃等方面的研究，更需要結構工程師提出安全可靠、堅固耐久和抗震性能好的修復加固方案.
本文結合五個工程實踐，從結構角度討論了歷史建筑保護與加固的技術措施.
2　工程實踐
2.1　濟南客站原候車室鑒定加固與增層改造
2.1.1　工程概況
濟南客站原候車室建于1958年，1992對其進行鑒定加固和增層改造.
該建筑物為兩層鋼筋混凝土內框架結構，外縱墻承重，平面為L形，在平面轉角處有一20mm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300mm×600mm，跨度為7.8m，次梁斷面尺寸為220mm×450mm，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，磚墻下為毛石條形基礎.
2.1.2　鑒定加固
對原結構構件的變形和裂縫、材料強度、抗震性能、場地地質等均進行了現場檢測與勘探.
對各材料采用不同檢測方法進行取樣和試驗.
檢測結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。屋面梁撓度滿足規范要求，但大部分存在裂縫，最大裂縫寬度達0.6mm，樓面梁撓度最大為37mm，約為1200l，房屋傾斜滿足規范要求.
該建筑物原設計未考慮抗震設防，經脈動試驗法測定，伸縮縫以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、粉質粘土和閃長巖。既有建筑物地基持力層為粉質粘土，承載力標準值為170KPa.
加固改造時，將原內框架結構形式改為框架結構形式，即在柱列縱軸位置處縱墻內側設置鋼筋混凝土構造柱，且沿縱向設置鋼筋混凝土聯系梁。同時將原伸縮縫兩側的柱加固成一個整體柱，取消伸縮縫，滿足現行規范要求。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。原結構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。對于原結構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，對原基礎采用微型樁進行了托換.
2.1.3　增層改造
根據建設單位要求，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，為節約資金及充分利用原候車室層高優勢(原層高6.9m)，決定通過室內增層達到新的使用要求，將原二層結構增到四層。改建前后剖面見圖1.
2.2　濟南“老洋行”平移與抗震加固工程
2.2.1　工程概況
位于濟南市緯六路27號的“老洋行”建于1919年，是濟南商埠區保存較完整具有南歐巴洛克建筑風格的早期代表性歷史建筑，見圖2.
圖1　剖面圖Fig.1　Crosssection　圖2　老洋行平移現場Fig.2　Movingofthe“Lao-Yang-Hang”onsite　該建筑為二層帶閣樓磚木結構，建筑面積約600m2。2005年將其向西平移15m.2.2.2　平移設計及施工
該工程通過墻下雙上軌道梁及鋼滾軸將上部結構托換到下軌道梁上，平移后位置的新基礎做好后，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構的安全。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首次將隔震技術應用于歷史建筑保護。通過現場動測，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.
2.3　濟南宏濟堂平移與抗震加固工程
2.3.1　工程概況
濟南市宏濟堂經二路藥店建于1920年，為兩層磚木結構，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3.8度，建筑物平移到位后，再整體頂升0.4m.
圖3　宏濟堂平移現場Fig.3　Movingofthe“HongJi-tang”onsite　2.3.2　平移設計及施工
考慮到該建筑物整體性較差，決定采用對上部結構影響較小的雙梁式托換，同時墻兩側的托換梁每隔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，決定采用具有移動平穩、振動小、對軌道不平整度適應能力好等特點的滑動式整體平移技術.
使用聚四氟乙稀板作為行走機構，牽引系統采用PLC控制的同步液壓千斤頂，確保平移過程中的平穩性和同步性。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　濟南郵政局北二樓鑒定加固工程
2.4.1　工程概況
濟南市郵政局北二樓位于濟南經二路162號，為兩層磚混結構，建成于1919年.
2.4.2　鑒定結果及加固方案
按甲方要求，僅對結構的安全性及抗震性能進行復核，并對相關構件進行承載力復核和加固設計，屬保護性修繕設計范圍.
鑒定發現部分墻體外裝飾層脫落，磚風化酥碎.
現場抽樣檢測了部分墻體的粘土磚和砌筑砂漿的抗壓強度，結果表明，墻體所用青磚強度≥MU7.5，石灰砂漿強度可評定為M0.4。因此，采用兩側外掛鋼筋網外抹水泥漿，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，并對墻體斜裂縫進行灌漿處理.
在原加層擴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，重建時增設構造柱，構造柱縱筋采用化學植筋錨入樓板內.
部分混凝土柱曾經進行過擴大截面的加固，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生順筋裂縫，剔除裂縫周圍混凝土，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　濟南經八緯一路老別墅整體遷移工程
2.5.1　工程概況
原位于濟南市經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構，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，山東建筑大學工程鑒定加固研究所在國內首次采用大距離原樣整體遷移技術成功將其遷移25公里，見圖4.
圖4　“老別墅”遷移中Fig.4　Movingofthe“LaoBie-shu”ontheway　2.5.2　行走機構及牽引設備
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，建筑物全部荷載轉移至支撐墻及新基礎并與之連接→按原樣恢復建筑物.
使用自帶動力大型平板拖車進行大距離原樣整體遷移建筑物在國內首次成功應用于工程實踐，是我國建筑物整體遷移技術發展的一個重大突破，為保護歷史建筑開辟了一條新途徑.
3　結語
歷史建筑的原有使用功能往往不能滿足現代人們生產和生活的需要，對已經進行保護加固的歷史建筑，其外觀應盡量真實完整地保留，其內部可以進行適當改造，利用其發展餐飲業、旅游業和服務業等，使歷史建筑煥發新活力。同時，通過市場化運作，吸引民間資本，調動積極因素參與到歷史建筑的保護中來，節省了政府財政支出，鼓勵全社會為保護我們的歷史建筑共同努力.

上一條粘鋼加固技術的原理與施工
下一條學校教學樓校舍抗震加固工程質量監管

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