■ 姚晓璐 Yao Xiaolu
上海市某文物建筑修缮前勘察
■ 姚晓璐 Yao Xiaolu
文章以上海市某文物建筑为例,介绍其历史沿革、建筑结构概况,并根据现场勘察检测,对房屋进行结构安全性和抗震性能评估,为房屋修缮提供技术依据。
文物保护建筑;检测;结构安全性;抗震性能;评估
上海市某文物建筑建于上世纪20年代,为2层砖木结构(部分楼面为混凝土楼面)。由于年久失修,业主单位拟对该房屋进行全面修缮。为切实保护好文物建筑,对该文物保护建筑进行全面勘察,以明确房屋的建筑、结构现状,为房屋修缮提供技术依据。
1.1 保护级别
该房屋于2014年4月被公布为上海市文物保护单位,属于近现代重要史记及代表性建筑中的工业建筑及附属物。
根据《文物保护法》第21条和《文物保护工程管理办法》第3条的规定及现场勘察结果,保护原则应为:建筑主要立面、主要结构体系、主要空间格局和有价值的建筑构件不得改变。
1.2 重点保护部位
作为上海市文物建筑,建筑主要立面、结构体系、平面布局和有特色的内部装饰均应重点保护。
根据现场勘查结果,该房屋重点保护部位主要包括室外各建筑立面、干挂石墙面、特色窗眉、窗台、特色地垄、清水砖墙、特色混凝土腰线、原始门窗等,以及室内细木地板及木质踢脚线、挂镜线、特色天花饰线、原始木门、特色窗、特色壁炉、原始木质衣柜、原始木楼梯、原始彩色缸砖、原始门窗五金件等(图1、2)。
2.1 建造历史
该房屋为民生码头附属建筑,民生码头的前身为瑞记洋油栈码头,始建于清光绪三十四年(1908年),由英国航行于亚欧之间最大的轮船公司——英国蓝烟囱轮船公司委托太古洋行建造,故亦称为“英商蓝烟囱码头”或“太古码头”。
现今的民生码头主要经历了4个建设时期,即:第一次建设时期(1908年~1920年)、第二次建设时期(1920年~1924年)、第三次建设时期(1974年5月~1976年)和第四次建设时期(1991年5月~1996年9月)。根据《上海地图》及相关历史照片,该房屋是在民生路码头第二次建设时期建造的。
2.2 使用历史
由于相关历史资料缺失,故根据《上海地图》(1928年,上海工部局印)及相关历史照片推测,该房屋位于原亚细亚火油公司油栈内,当时应该是作为亚细亚火油公司油栈住宅、办公楼使用。
1953年以后,由于码头的仓库、资产和工作人员全部由上海区港务管理局统一经营管理,因此判断该时期房屋由上海港务管理局作为住宅、办公楼使用。
3.1 建筑风格
该房屋属于英式别墅风格,整个建筑外立面采用干粘石装饰,外观古朴、典雅,并不追求光鲜亮丽。房屋简洁的建筑线条、凝重的建筑色彩和独特的风格充分诠释了英式建筑的庄重、古朴。
房屋平面形式近似“U”形,分为东西两个对称单元,秉承了英国古典主义对称与和谐的原则。南北向根据使用功能,分为南翼主体空间及北翼后勤区,因此,南翼的细节装饰更为考究。南翼屋顶采用经典的红瓦四坡屋顶,房屋外立面整体的灰色基调与红瓦坡屋顶的颜色搭配,赋予了建筑动态的韵律与美感。南立面突出的阳台强调了南侧入口门廊和主立面,同时也丰富了主立面的层次。坡屋顶上突出的大烟囱,体现出建筑饰性与实用性的完美结合。
房屋周边树木茂盛,郁郁葱葱的乔木映衬着色彩鲜明的灰墙、红瓦,使建筑显得优雅、庄重,更加烘托了建筑浓郁的历史氛围。室内原始门窗、木楼梯、壁炉等装饰精美且部分保存完好,是建筑历史价值的重要体现。建筑室内墙面及平顶装修主要以粉刷为主,平顶阴角加以天花饰线装饰,风格简洁。
3.2 建筑概况及平面布置
图1 建筑南立面
图2 室内衣柜、壁炉、挂镜线等
房屋为2层砖木混合结构,平面布置规则、对称,东西两个完全对称的住宅单位围合着一个院子。房屋东西向总长28.34m、南北向总宽23.12m,檐口高6.6m,一层、二层层高均为3.30m。另外,北翼作为后勤区,在标高上比南翼低1m左右。
房屋立面外墙主材料为干挂石,立面结构形式规则。建筑南立面为主立面,中央的凉廊将立面自然分割为虚实相应的三个部分;北立面和内庭内立面为入口立面,由于有3个楼梯间和大部分后勤用房,故立面相对封闭,但立面上错动的窗户令建筑生动且颇有英式维多利亚庄园建筑的风格;东、西立面完全对称,由于内部很多居室在东西向开窗,让东西立面并不感觉像侧立面,反倒因为坡屋顶和平屋顶的结合而显得生动,且尺度宜人。
房屋每个单元南区均为类似客厅、卧室等居室,南侧中央的居室还带有一个大阳台,具有良好的视野和景观。房屋南侧中部设入口;北侧中部木楼梯为主楼梯,东西两侧后勤区域分别设置各自的服务楼梯。房屋走道及卧室等房间均采用混凝土楼面、细木地板。北区的院子被围墙分隔为3份,中央的院子直抵建筑入口的楼梯间,为两户共享,服务于建筑南翼的主体空间。东西两厢的院子则分属两个单元,大约为过去的后勤通道空间(图3)。屋面采用南翼木结构四坡顶和北翼现浇混凝土平屋顶结合的形式,坡屋顶为木屋架上铺木檩条、木望板、平瓦屋面。
3.3 结构概况
根据现场检测结果,该房屋竖向主要由砖墙承重。采用砖放脚基础,基础砖放脚3个台阶,其下设置500mm厚三合土垫层。
承重砖墙采用黏土红砖、石灰砂浆砌筑,墙厚主要为一砖墙和一砖半墙。采用现浇钢筋混凝土楼面,板底配筋主要为ф8@51、ф8@305。
屋面采用木屋架承重,主木屋架高3 500mm,下 弦 截 面 尺 寸120mm×250mm, 上 弦 截 面尺 寸120mm×200mm, 中 部 竖 杆 截 面 尺 寸120mm×125mm,横腹梁截面尺寸120mm×200mm,腹杆均为120mm×120mm。
4.1 建筑、结构图纸测绘
房屋原建筑、结构设计图纸资料缺失,由我院技术人员对该房屋建筑、结构图纸进行测绘。现场采用5m钢卷尺和激光测距仪对被勘察房屋的平立面布置、主要平面尺寸及层高进行测绘,并绘制被勘察房屋的建筑测绘图纸;根据现场可检测条件,对被勘察房屋结构形式、结构平面布置、轴线尺寸及主要承重构件尺寸等分别进行测绘,并绘制了被勘察房屋的结构测绘图纸。
4.2 建筑结构完损现状勘查
为明确房屋完损状况,对该房屋重点保护部位、一般部位、设施设备等进行现场完损勘察。结果显示:①其重点保护部位主要存在外立面檐口梁铁胀、檐口板破损、雨篷破损、木楼梯平台板破损、细木地板腐朽破损、木质踢脚线与墙面脱开、挂镜线与墙面脱开、墙面粉刷受潮且有渗水痕迹、钢窗锈蚀、天花饰线及平顶受潮甚至渗水、木吊顶破损等损坏;②一般部位主要存在厨房及保姆间墙面大面积渗水、平顶受潮生霉、粉刷起皮、平顶铁胀、瓷砖脱落等损坏;③设施设备主要存在屋顶雨水管破损,管内生草堵塞等损坏现象。
4.3 建筑变形勘查
(1)为了解房屋目前倾斜情况,现场采用全站仪和300mm钢直尺,根据《建筑变形测量规范》(JGJ 8—2007)等,采用投点测量法,对该房屋有测量条件的外墙棱线进行了现场垂直度测量。根据外墙棱线倾斜测量结果:被勘察房屋无明显整体倾斜规律,其中向南方向的最大倾斜率为5.9‰,向北方向的最大倾斜率为0.6‰,向东方向的最大倾斜率为1.6‰,向西方向的最大倾斜率为4.9‰,各测点的倾斜率均小于《危险房屋鉴定标准》(JGJ 125—99 2004版)规定的10‰限值。
(2)为了解房屋目前原始腰线相对高差情况,现场采用WILD型水准仪和3m塔尺,根据《建筑变形测量规范》等,对被检测房屋外立面原始腰线的相对高差进行测量。测量结果显示:被勘察房屋南侧主楼部分腰线主要呈南高北低,各测点间倾斜率均较小,因此原始腰线相对高差无异常。
对测量结果进行综合分析,房屋倾斜率和差异沉降均较小,因此被勘察房屋整体变形较小。
4.4 材料强度检测
(1)采用ZC4型砖回弹仪,根据《砌体工程现场检测技术标准》(GBT 50315—2011),对房屋砌筑砖强度进行抽样检测。检测结果表明,被勘察房屋砌筑砖抗压强度推定等级为:一层MU15,二层MU10。
(2)采用SJY800B型贯入式砂浆强度检测仪,参照《贯入法检测砌筑砂浆抗压强度技术规程》(JGJ/T 136—2001),对有现场检测条件的砌筑砂浆强度进行了抽样检测。由于规程中对石灰砂浆无专用测强曲线,本次检测参照水泥混合砂浆强度。根据检测结果,被勘察房屋砌筑砂浆抗压强度推定值为:一层1.3MPa,二层1.4MPa。结合以往的工程经验,建议将砌筑砂浆强度均评定为1.0MPa。
(3)采用Equotip bambino2里氏硬度计,参照《金属里氏硬度试验方法》(GB/T 17394—1998)、《既有建筑物结构检测与评定标准》(DG/TJ 08—804—2005),对有检测条件的钢筋强度进行了抽样检测。检测结果表明:被勘察房屋梁底受力钢筋抗拉强度>455MPa。由于房屋建造年代久远,结合以往的工程经验,建议将钢筋强度评定为现行规范的一级钢筋。
(4)采用ZC-3型混凝土回弹仪,根据《结构混凝土抗压强度检测技术规程》(DGTJ 08—2020—2007),采用回弹法对被勘察房屋部分混凝土构件进行了现场抽样检测。被检测房屋建于上世纪20年代,混凝土龄期已超过30 000d,参照《混凝土结构加固设计规范》(GB 50367—2013)附录B,对检测结果进行修正,修正系数为0.82。经修正后的混凝土抗压强度推定值为21.3MPa。由于房屋建造年代久远,结合以往的工程经验,建议将混凝土强度等级评定为现行规范的C15。
(5)经现场勘察,该房屋木构件所采用的木材主要为杉木,其新材料的强度等级取TC11A。由于切取木材试样对房屋屋面结构损伤较大,依据《既有建筑物结构检测与评定标准》第4.9.5条及《民用建筑修缮工程查勘与设计规程》(JGJ 117—98)第6.2.3条,选用旧木材作为承重构件或旧木结构构件,在验算时应视其材质、材种、材性和使用条件、部位、年限等情况综合分析,强度设计值折减系数可取0.6~0.8,弹性模量折减系数可取0.6~0.9。经现场勘察,对木材材质、外观、使用现状、使用年限等情况进行综合分析,建议被检测房屋木构件强度设计值和弹性模量折减系数均取0.8,则实际材料强度取值为:抗弯8.8MPa、顺纹抗压8.0MPa、顺纹抗拉6.0MPa、顺纹抗剪1.12MPa。
(1)经现场勘察,该房屋砌体构件连接和砌筑方法基本正确,工作无异常;砌筑砖与砌筑砂浆黏结基本完好,所处环境正常,连接基本合理。
(2)根据现场勘察结果及上部结构承载力验算结果,在正常使用荷载作用下,被勘察房屋墙体抗压承载力均满足要求,墙体高厚比均满足要求,主要承重的木屋架承载力满足要求。
综合以上检测和验算结果,在正常使用荷载作用下,房屋墙体抗压承载力均满足要求,且勘察过程中未发现房屋存在明显影响房屋正常使用的结构损坏。因此,被勘察房屋可以作为展厅、办公楼正常安全地使用。
6.1 抗震设防基本要求
该房屋抗震设防类别为丙类(标准设防类),抗震设防烈度为7度,基本地震加速度为0.10g,地震分组为第一组,场地类别为IV类。
6.2 地基和基础抗震鉴定
根据《现有建筑抗震鉴定与加固规程》(DGJ 08—81—2015)第4.1.6条规定,7度时地基基础现状无严重静荷载缺陷的乙类、丙类建筑可不进行地基基础的抗震鉴定。
经现场检测,房屋上部结构各测点的倾斜方向无明显规律,各测点的倾斜率均未超过《危险房屋鉴定标准》规定的限值10‰,房屋上部结构未发现有因地基不均匀沉降而引起的变形开裂现象,房屋基础现状判定为无严重静荷载缺陷,因此可不进行地基基础的抗震鉴定。
6.3 结构抗震措施鉴定
根据《现有建筑抗震鉴定与加固规程》(DGJ 08—81—2015)第5.1节“一般规定”的相关条文,对房屋进行了评定,房屋外观和内部质量中,木地板存在明显受潮、腐朽情况,个别混凝土构件有明显混凝土剥落、锈胀露筋现象,不满足要求。故根据《现有建筑抗震鉴定与加固规程》第5.2节相关条文,对房屋结构进行了抗震措施鉴定。结果表明:房屋结构体系中房屋南翼和北翼存在错层,同一楼层的楼板标高差>500mm,出屋面小烟囱在出入口和人流通道处未设有防倒塌措施,不符合相关要求,其余如房屋高度、层数、材料强度、整体性构造等各项措施均符合或基本符合相关要求。因此,应结合本次修缮加固对上述损坏进行修缮加固,并适当提高房屋抗震能力。
6.4 勘查结论
综上所述,在正常使用荷载下,被勘察房屋承载力满足要求;外立面和内部装饰装修存在一定损坏,应对该房屋进行修缮,并采取措施适当提高房屋的抗震能力;同时,宜重视避雷、消防、安防、防震、绿化与环境整治等问题。修缮设计和施工应遵守《中华人民共和国文物保护法》等有关法律法规,以不改变文物原状为原则,确保文物建筑安全、正常地使用。
文物保护单位是指具有历史、艺术、科学价值的古文化遗址、古建筑、石窟寺等,是古代科学文化信息的媒体,对于科技史和文化研究有着重要意义。现今上海存有大量的文物保护单位,为了与时俱进地对其保护并加以利用,使其充分发挥历史、经济价值,对历史建筑特别是文物建筑的修缮、加固等工作尤为重要。在修缮前,详细的勘察鉴定可为修缮设计提供技术依据,其作用在文物建筑修缮过程中是不可或缺的。但由于文物建筑不同于普通建筑,因而勘察鉴定人员应结合建造年代、建筑风格、结构类型、修缮加固历史情况等,制定完备的勘察技术方案,保证勘察工作的顺利开展,为后续的设计施工提供有效的技术支撑。
Survey of a Cultural Relic Building of Shanghai before Rehabilitation
With a cultural relic building for example, this paper introduced its historical course, condition of building structure and assessed structural safety and anti-seismic property of the house according to onsite survey so as to provide technical basis for rehabilitation.
cultural relic conserved building, inspection, structural safety, anti-seismic property, evaluation
2017-02-21)
姚晓璐,硕士,上海房屋质量检测站助理工程师。