某砖木结构房屋修缮加固案例分析＊

丁 阳

（上海市建筑科学研究院有限公司，上海 200032）

0 引言

20世纪初在广东人聚集的上海杨浦区、虹口区和闸北区出现以“广式”命名的住宅类型：广式里弄。这种里弄的特点是整体布局联排式，砖木立帖式结构，高2层，坡屋面；每单元1个开间，平面布置底层为前客堂，后有1层灶间，2层为前室和亭子间，亭子间上方设晒台；设备简陋，多数有水、电，无煤气和卫生设备。本文对某一典型广式里弄住宅建筑的修缮加固进行介绍。

1 工程概况

1.1 建筑概况

该砖木结构房屋建造于1919年，原为2层立帖式砖木结构，1层局部搭建夹层，2层上方搭建阁楼层，现状为3层建筑。建筑平面近似呈矩形，东西向总长约13.70m，南北向总宽约11.30m，总高约9.00m，南北方向存在错层。墙体采用青砖、石灰砂浆砌筑，±0.000m以上墙体厚度：立帖式木构架半砖墙、内墙一般为110mm，南北外墙、2层东西山墙为220mm，底层东西山墙为340mm，±0.000m以下墙体厚度为340mm。楼屋面主要采用木楼盖，晒台区域采用钢筋混凝土现浇板，屋顶为坡屋顶，自上而下依次为：青瓦、油毡、砖望板、木椽子、木檩条。房屋1层平面布置与剖面如图1，2所示。

图1 1层平面

图2 房屋剖面

1.2 结构概况

房屋竖向由砖墙、立帖式木构架共同承重，外围由砖墙承重；内部主要由木柱及木梁构成的四柱立帖式木构架承重，木柱间镶嵌半砖墙；1层南北两侧边跨（原天井及灶间）与2层北侧边跨（原亭子间）主要为砖墙承重。楼面荷载通过木楼板传至木搁栅，木搁栅将荷载传递至砖墙和木构架，并最终传至墙下基础及柱下基础；屋面荷载通过木椽子传至木檩条，木檩条将荷载传递至砖墙和木构架，并最终传至基础。立帖式木构架的梁、柱均采用榫卯连接。木柱下基础为砖砌独立基础：100mm厚桑皮石垫块+300mm高砖基础，下有碎石垫层；外墙下基础为砖砌条形基础：墙下无筋扩展基础，下有碎石垫层，基础墙厚度350mm，埋深470mm。

2 修缮加固设计

采用结构计算软件对砌体构件进行验算，并采用手算方法对木构件承载力和变形进行验算。其中，风荷载作用取基本风压为0.55kN/m2，地面粗糙度为C类。根据房屋勘察报告，实测承重墙砌筑砖抗压强度评定为MU5.0，砌筑砂浆抗压强度评定为M1.0，混凝土梁强度评定值为C10。房屋原为住宅，此次改造为展览馆，楼面使用荷载取值3.5kN/m2，由于展览需要，此次改造需对立帖式半砖墙、搭建的夹层及阁楼层一并拆除。木构架的梁柱节点均按铰接考虑。

2.1 存在的主要问题

根据房屋勘察报告、现场查勘及详细计算分析，房屋主要存在以下问题：房屋使用功能改变，原基础无法满足后续使用要求；立帖式木构架半砖墙拆除后，木构架承载力不满足要求，主要表现为底层木柱和2层楼面木梁承载力不足；2层楼面使用荷载增大后，楼面木搁栅承载力及变形均不满足计算要求；木柱潮湿腐烂严重且有虫蛀现象，个别木柱存在截面缺失；晒台混凝土构件钢筋锈胀、混凝土剥落普遍；部分木搁栅腐烂严重、断裂，端部与梁脱开；部分木构件存在不同程度的干缩裂缝，部分屋面木檩条劈裂；局部榫卯连接节点存在轻度脱榫；楼面木地板年久老化；局部墙体存在裂缝、破损等。

2.2 加固设计

2.2.1 基础加固

采用如下方法对基础进行加固处理，增强房屋基础的整体性和抵抗不均匀沉降能力：对木柱基础及墙下基础采用增设钢筋混凝土扁担梁条形基础进行加固处理。基础加固做法如图3所示。

图3 基础加固

2.2.2 立帖式木构架加固

立帖式木构架半砖墙拆除后，木构架承载力不满足要求，主要表现为：除部分木柱由于腐烂引起截面中空而导致承载力丧失以外，底层木柱承载力按强度验算均满足要求，但木柱稳定验算普遍不满足要求；由于2层楼面使用荷载增加，2层楼面木梁的承载力及变形验算均不满足要求。

考虑到木构架本身加固难度大及所采取加固措施的可逆性，对2层楼面采用钢结构进行加固托换，2层展览区域荷载全部由加固后的钢结构承担，而木构架只承受原屋面荷载，具体做法如下：对木柱全高采用型钢格构柱进行加固；对2层楼面木梁采用型钢格构梁进行加固；对屋面木梁间增设水平支撑。木构架加固做法如图4所示。

图4 木构架加固

2.2.3 砖墙修缮

修缮前全面检查所有墙体，对墙体所有开裂及外墙窗角斜裂缝部位均做标记并予以记录，对于非贯穿结构裂缝采用填缝法修补。外墙由于增加设备管线、排水管留下来的孔洞全部采用镶砌予以封堵，并按原样修复外墙饰面。所有承重外墙内侧均采用单面钢丝网片+水泥砂浆面层进行加固，提高墙体整体性。当墙体裂缝宽度≤5mm时，可采用压力灌浆进行修复。墙体裂缝宽度介于5～20mm时，应设置混凝土键及拉结钢筋，再采用压力灌浆进行修复（见图5）。

图5 混凝土键

2.2.4 木构件修缮

1）木柱腐朽处理 当木柱有不同程度腐朽而需整修、加固时，可采用下列剔补或墩接的方法处理：当柱心完好，仅有表层腐朽且经验算剩余截面尚能满足受力要求时，可将腐朽部分剔除干净，经防腐处理后用干燥木材按原样和原尺寸修补整齐，并用耐水性胶粘剂黏结。如系周围剔补，尚需加设2～3道铁箍；当柱脚腐朽严重，但自柱底面向上未超过柱高的1/4时，可采用墩接柱脚的方法处理，用木料墩接，先将腐朽部分剔除，再根据剩余部分选择墩接的榫卯样式，如“巴掌榫”“抄手榫”等，施工时除应注意使墩接榫头严密对缝外，还应加设铁箍且铁箍应嵌入柱内（见图6）；若木柱内部腐朽、蛀空，但表层完好且厚度不小于50mm时，可采用高分子材料灌浆加固；当木柱严重腐朽、虫蛀或开裂而不能采用修补、加固方法处理时，可考虑更换新柱，更换前应确定原柱高、复制要求及材料选择。在不拆落木构架的情况下墩接木柱时，必须用架子或其他支撑物将柱和柱连接的梁枋等承重构件支顶牢固，以保证木柱悬空施工时的安全。

图6 木柱柱脚墩接

2）木构件局部截面缺失处理 采用干燥木材依原样和原尺寸修补整齐，以耐水性胶粘剂贴补严实，再用铁箍紧固。

3）楼面木搁栅、木地板置换 由于2层使用荷载有所增加，2层楼面木搁栅的承载力及变形均不满足要求，需对2层楼面木搁栅进行整体置换，并按规范要求增设剪刀撑。鉴于楼面木地板年久老化，对所有楼面木地板按历史装修风格进行更换。

4）木构件干裂修缮 木构件的干缩裂缝深度不超过构件该方向截面尺寸的1/3时，可按下列嵌补方法进行修复：当裂缝宽度≤3mm时，可在木构件的油饰或断白过程中用腻子勾抹严实；当裂缝宽度在3～30mm时，可用木条嵌补严实，用耐水性胶粘剂粘牢；当裂缝宽度大于30mm时，除用木条以耐水性胶粘剂补严粘牢外，尚应在木构件开裂段内加2～3道铁箍。若木构件开裂段较长，则箍距不宜大于0.5m，铁箍应嵌入柱内，使其外皮与柱外皮齐平。当干缩裂缝深度超过木构件该方向截面尺寸的1/3或因构架倾斜、扭转而造成木构件产生纵向裂缝时，需待构架整修复位后方可对开裂部位进行修复；若木构件裂缝贯通且内部腐朽，则采用杉木依原样和原尺寸更换。

2.2.5 木结构连接节点脱榫处理

若榫头完整，仅因柱倾斜而脱榫时，可先将柱拨正，再用铁件拉结榫卯；若梁柱完整，仅因榫头腐朽、断裂而脱榫时，应先将破损部分剔除干净，并在梁端部开卯口，经防腐处理后，用新制的硬木榫头嵌入卯口内，嵌接时，榫头与原构件用耐水性胶粘剂粘牢并用螺栓固紧，榫头的截面尺寸及其与原构件嵌接的长度应按计算确定，并应在嵌接长度内用2道铁箍箍紧。

2.2.6 木构件蚁蚀腐朽处理

应自腐朽处向上锯成斜口，更换构件粘牢后用螺栓或铁箍加固；构件虫蛀中空且表层完好且厚度不小于50mm时，可采用不饱和聚酯树脂灌浆进行修补；中空超过1/3截面时，宜截取更换。

2.2.7 木构架、木屋面节点修缮

木柱与木梁、木柱与木檩条的节点部位采取夹板、铁件、扒钉等加强连接，增强木构架与木屋面的整体性，使既有建筑保持牢固和可靠，如图7，8所示。

图7 木立帖柱与木檩条节点加固

图8 木立帖柱与木梁节点加固

2.2.8 混凝土构件修缮

此次修缮的房屋历史久远，房屋晒台区域混凝土构件存在不同程度的混凝土碳化和钢筋锈蚀，部分混凝土构件锈胀开裂、保护层剥落。修缮时全面检修混凝土构件，对开裂露筋的混凝土构件进行钢筋除锈后采用环氧砂浆进行修复，对锈胀严重的混凝土楼板进行置换，新浇混凝土板四周需在既有墙体增设圈梁，圈梁做法如图9所示。

图9 新增混凝土现浇板圈梁做法

3 结语

1）立帖式砖木结构房屋中，立帖式木构架间镶嵌的半砖墙不直接参与竖向承重，但对保持木构架的完整性和稳定性具有重要作用，立帖式木构架的承载力验算结果也充分验证了这一点，如非必要，不宜破坏立帖式木构架半砖墙；如果出于改造需求不得不破坏半砖墙时，则应采取必要的加强措施，增强木构架之间的纵向联系。

2）砖木结构木构件本身加固难度大，当实施困难时，可考虑采取托换方式将新增使用荷载由托换结构承担，减小原结构木构件的加固量，而以修缮维修为主。

3）在加固过程中，需考虑新旧结构的有效连接，以确保新旧结构能够共同作用。