某优秀历史保护建筑木楼梯损伤评估*

杨 三

(上海市建筑科学研究院有限公司，上海 200032)

1 工程概况

上海市某优秀历史保护建筑建成于1908年，采用英国古典主义建筑风格，为4层砖木结构(局部为混凝土结构)房屋，采用木屋架双坡屋面，原有基础为砖砌大放脚条形基础，2009年进行房屋修缮时，采用锚杆静压钢管桩对基础进行托换加固。房屋主体竖向承重构件基本为砖墙，即采用纵横墙承重体系，2009年利用钢筋网砂浆面层对承重砖墙进行加固。水平承重构件主要为木梁、木搁栅，基本为原有历史构件。混凝土结构分为2009年修缮前的原结构与2009年修缮后的新增结构，其中，原结构梁、板于2009年采用碳纤维布加固。木屋架构件通过榫接的方式连接，并辅以扁钢、铁销和螺栓进行固定。木屋架下弦两侧于2009年采用夹钢板加固。

图1 2层建筑平面

2层半至3层斜梯段木梁与2层半休息平台木梁采用槽口榫连接(见图2)，2层半至3层斜梯段侧面扶手下方木梁通过槽口榫插接在2层半休息平台木柱上(见图3)，木柱卡接在休息平台木梁上。休息平台木搁栅一端搁置在休息平台木梁上，一端插入承重砖墙内。

图2 斜梯段木梁与休息平台木梁连接

图3 扶手下方木梁与休息平台木柱连接

2 检测鉴定

2007年进行综合检测鉴定时，房屋整体向北、西倾斜，平均向北倾斜5.28‰，平均向西倾斜5.42‰。楼面个别木构件端部严重腐烂，木屋架端部基本完好，无明显腐烂现象，承重砖墙未见明显开裂等结构性损伤。楼梯间装饰基本保存完好，未见节点松动脱开迹象。

2.1 木楼梯损伤检测

现场检测人员对木楼梯节点脱开处进行局部损伤检测，以了解承重构件节点连接质量与腐蚀、虫蛀等情况。此外，还对整个楼梯进行外观检查，包括外露构件节点连接情况、楼梯外观质量等。

检测结果表明，木楼梯除2层半休息平台损伤严重外，其余位置外观质量正常，外露构件节点连接处无明显脱开迹象。

2层半休息平台损伤具体表现为：①连接节点及装饰板脱开 2层半至3层斜梯段木梁与休息平台木梁连接处脱开，脱开深度为18～28mm；2层半至3层斜梯段侧面扶手下方木梁与2层半休息平台木柱连接处脱开，脱开深度为12～32mm；2层半至3层斜梯段底部装饰板与2层半休息平台底部装饰板连接处脱开，脱开深度为8～35mm；2层半休息平台少量木搁栅与休息平台木梁连接处脱开，脱开深度约为21mm；2层半休息平台西侧木地板与踢脚线脱开，脱开深度约为13mm。②木构件虫蛀 2层半休息平台南侧存在较严重的虫蛀情况，个别木搁栅及局部装饰板虫蛀严重，休息平台木梁虫蛀较严重，并伴有一定腐蚀，且在该区域发现白蚁粪便。③木构件腐蚀 2层半休息平台北侧存在较严重的腐蚀情况，个别木搁栅腐蚀严重，休息平台木梁腐蚀较严重。

2.2 休息平台木梁挠度测量

现场测量木楼梯整层、半层高度处休息平台木梁挠度，由于休息平台木梁上方覆盖木地板，下方设有装饰板，木梁挠度不具备直接测量条件，为此通过测量木地板相对高差近似反映木梁挠度。

现场测量结果表明，除2层半休息平台木梁挠跨比(1/196)超过正常使用极限状态挠跨比限值(1/250)外，其余整层、半层高度处休息平台木梁挠跨比(1/636～1/287)均在限值范围内，可知2层半休息平台木梁挠度过大。

此外，还对2层半休息平台相对高差进行测量，结果表明，休息平台东侧高度低于西侧25.4～33.8mm，南北向中间高度低于两侧25.2～26.8mm。

2.3 其余区域损伤检测

除木屋架少量杆件及个别檩条出现干裂外，其余承重结构构件使用正常，未见明显结构性损伤。抽查的木屋架及楼面木搁栅等与墙体连接节点未见明显松动脱开迹象。底层承重墙使用正常，未见明显潮湿、渗水发霉迹象。

2.4 房屋整体变形测量

房屋整体向西、北倾斜，向西倾斜率为3.09‰～9.31‰，平均倾斜率为5.52‰；向北倾斜率为4.24‰～7.91‰，平均倾斜率为6.13‰。

房屋整体相对高差测量结果表明，房屋东、西侧面南高北低，最大相对高差分别为193，165mm，换算倾斜率分别为8.91‰，5.82‰；房屋北侧面东高西低，最大相对高差为26mm，换算倾斜率为2.24‰。

3 结构承载力验算

现场实测黏土砖强度等级为MU7.5，砌筑砂浆强度等级为M1.0，砖墙面层加固砂浆强度等级为M20，新、旧混凝土强度等级分别为C30，C18。根据材料强度测试结果，结合房屋使用功能，采用结构设计分析软件盈建科对主体结构在静力作用下的承载力进行验算。

木楼梯承载力验算过程中，木材取为美松，等级取为TC17B，考虑强度折减系数0.8。验算结果表明，在不考虑木楼梯木构件已有腐蚀、虫蛀、下挠变形等诸多不利因素影响下，木构件承载力满足要求，2层半休息平台木梁最大应力比为0.97，承载力富余量较小。

4 损伤评估

2层半休息平台木梁西侧支撑休息平台的木搁栅，东侧支撑2层至2层半、2层半至3层的斜梯段木梁与扶手下方木梁属于木楼梯重要构件，2层半构件连接节点脱开的主要原因如下。

1)2层半休息平台木梁端部出现较严重的虫蛀及腐蚀，使构件受力性能受到明显削弱，包括构件抗弯刚度、承载力等，进而在相同荷载作用下产生较正常情况下更大的挠度。

2)木梁端部损伤影响节点连接质量，如端部节点约束减弱、节点产生一定转动等，这在一定程度上加大了木梁跨中挠度，并使木梁产生一定量的向下位移。

3)2层半休息平台两侧木搁栅虫蛀或腐蚀严重，构件已基本失效，导致休息平台上的荷载主要由中间木搁栅承担，而作为休息平台木搁栅一端支撑点的木梁受到更大的跨中荷载作用，导致木梁跨中弯矩增加，进而加大木梁挠度。

4)2层半休息平台部分木搁栅受力失效后，导致休息平台木梁一侧的侧向约束削弱，木梁易产生侧向位移。

由于2层半至3层斜梯段木梁或扶手下方木梁仅通过槽口榫(仅受压)连接在休息平台木梁或木柱上，无其他连接加强措施，当2层半休息平台木梁产生过大挠度及一定量的向下、侧向位移时，2层半至3层斜梯段木梁或扶手下方木梁将从休息平台木梁或木柱上的孔洞中拔出。

由于现状测量与2007年测量时考虑的因素不同，2次测量结果存在一定差异。但总体来讲，2次测量结果反映的倾斜规律基本一致，即房屋整体向西、北倾斜，2007—2020年房屋倾斜变化不明显。由于房屋承重结构与围护结构未见明显变形损伤，可推断房屋沉降基本稳定。

5 结语

1)损伤检测结果表明，木楼梯除局部存在严重损伤外，其余主体承重结构与构件基本正常。抽查的楼面木构件与木屋架端部未见明显松动脱开迹象，房屋存在一定量的不均匀沉降(推测沉降已稳定)，综合评定该房屋为基本完好。

2)建议更换木楼梯2层半休息平台木梁，替换虫蛀、腐蚀的木搁栅，并对其余木构件进行全面蚁蚀、腐蚀病害普查与防治。

3)优秀历史保护建筑具有重要的历史、文化与艺术价值，在日常使用过程中，应加强对建筑的保护与检查，发现问题应及时处理，确保房屋使用安全。