金陵女子大学旧址文物保护技术与加固方法研究

苏冠兴，孙勇，常军富，相睿

（1.江苏省苏科建设技术发展有限公司，南京 210008；2.江苏省建筑科学研究院有限公司，南京 210008；3.东南大学建筑设计院有限公司，南京 210096）

1 引言

20世纪初，混凝土结构的房屋由西方传入我国，20世纪20年代开始，大量的近现代建筑在我国涌现，这些房屋普遍采用混凝结构，并且与我国传统房屋建造技术相结合，形成了中西合璧的建筑风格。这些建筑代表了一定历史阶段我国建筑的特色，见证了一些重要历史事件，是我国历史文化遗产的重要内容。其价值越来越得到认可，并且很多被各级政府公布为文物保护单位的。

这些近现代历史建筑大多已使用近百年，在各个历史时期为适应当时的使用要求，大多都进行过改造、装修和外立面整修。由于技术水平限制，不可避免对文物建筑本身造成了损坏。混凝土结构一般使用年限为50年，这些历史文物建筑大多超过了设计使用年限；混凝土构件出现钢筋锈胀、碳化、保护层脱落、混凝土强度过低等问题。为满足后续使用要求并保证文物建筑的结构安全，需要对其进行检测鉴定，查找房屋存在的安全隐患，并进行修缮加固。

文物建筑的修缮加固应选择合理的加固方法，处理好文物建筑保护与结构加固的关系，解决好二者之间的矛盾。本文重点分析各种加固方法对文物保护的影响，分析其优劣。以金陵女子大学旧址为例，介绍修缮加固中方案选择的重点与难点，采用合适的加固方法最大限度地减少对文物的影响，提出了可拆卸的加固方法，为以后文物建筑加固提供借鉴。

2 文物建筑保护原则

文物保护应遵循不改变原状、真实性、完整性、最低限度干预、保护文化传统、使用恰当的保护技术、防灾减灾[1]的保护原则，这是《中国文物古迹保护准则》提出的。但是在实践中保护技术和加固方法与这些原则存在着各种矛盾，有时候不可调和，甚至存在着为了保护和满足使用要求破坏文物，改变文物原状的现象。

不改变原状是文物古迹保护的要义，要求真实、完整地保护文物古迹在历史过程中形成的价值及其体现各种价值的状态，包括保存现状和恢复原状两方面的内容。但是文物古迹的加固需铲除表面粉刷层，破坏了其装饰层，对地基基础进行开挖、屋面构件进行更换，这些或多或少改变了文物原状，造成了原有价值的丧失。

文物古迹的保护原则是对立统一的。使用恰当的保护技术是实现其他原则的基础，文物的加固应该慎重选择合理的技术措施。应采用对文物古迹长期保存无害，不得妨碍再次对文物古迹进行保护，在可能的情况下应当是可逆的措施。同时，对文物古迹要加强监测，进行预防性保护是保证最低限度干预的重要措施，及时发现并消除存在的安全隐患。

3 文物保护技术与加固方法

文物建筑存在安全隐患，结构构件不适于继续承载时，通常采用的加固方法主要有增大截面法、置换混凝土法、外包型钢法、粘贴钢板法、粘贴纤维复合材法、预张紧钢丝绳网片-聚合物砂浆面层法和绕丝加固法[2]。采用这些方法加固时大多需要植筋或者植入化学锚栓。这些方法加固文物建筑存在的优缺点，主要表现在以下几个方面。

1）有效提高构件的安全性。

2）提高结构的抗震性能。

3）延长文物建筑的后续使用年限。文物建筑大多已达到使用年限。特别是近现代混凝土结构建筑，普遍存在混凝土老化，钢筋锈蚀现象，混凝土碳化严重。加固后可以延长后续使用年限。

4）破坏构件，影响建筑外貌。采用常规加固方法需要凿除构件表面粉刷层，并且进行打磨。加固时在结构表面外包混凝土、外贴钢板和碳纤维布等措施增大了构件尺寸，严重改变了结构外观，影响建筑外貌。

5）对文物建筑本体造成了不可逆的损坏。常规加固方法在结构上打眼植筋或植入化学锚栓；采用粘贴碳布、增大截面、外贴钢板等方法时需要用到结构胶、混凝土等材料，加固后是不可逆的，要恢复原尺寸时，不可避免会对结构本体产生损坏。使用时应慎重考虑，除非房屋破坏严重，并尽量控制加固范围，减小影响。

因文物建筑的特殊性，对文物保护技术和加固方法提出了更高的要求[3]。加固前应进行方案比选，进行评估，召开专家评审会，通过后才能实施。加固应对文物古迹的影响控制在最小范围内。加固材料和工艺应充分考虑不利于保护文物原状的方面。所有方法应证明可行、可靠之后方可在文物主体上使用。加固施工完成后，应对加固效果和影响进行评估。

4 工程概况

金陵女子大学旧址（见图1和图2）于2006年被评为国家级重点文物保护单位，位于江苏省南京市宁海路122号南京师范大学校园内，现作为校舍使用。金陵女子大学是我国第一所女子大学，1922年开始在宁海路校址建校。由美国建筑师亨利·墨菲与其助手中国建筑师吕彦直规划设计。这些建筑物造型均是中国传统宫殿式建筑风格，结构采用西方钢筋混凝土结构，建筑物之间以中国古典式外廊相连接，为中西合璧的东方建筑群。

为满足各个时期的使用要求，建筑经过多次装修改造，外立面及内部结构已经逐渐老化。为了有效保护文物，减少安全隐患，2015年后，学校对这14栋文物建筑分批进行了加固和修缮。

图1 建造时照片

图2 现状照片

5 建筑存在的主要问题和加固方法

5.1 结构现状

本文主要以100号楼为例介绍房屋目前存在的问题和加固方法，分析加固方法的适用性，100号楼主体结构为地下1层、地上2层（局部3层）砖木结构，主要采用砖墙、混凝土梁、三角形豪式木屋架共同承重，楼面采用现浇板屋面为仿歇山式屋顶，见图3。房屋存在的主要问题有以下几点。

1）房屋主体为内框架结构，屋面采用木屋架，无法钻取有效芯样进行混凝土抗压强度检测，混凝土强度较低。混凝土构件表面存在多处蜂窝现象，混凝土剥落较为严重，钢筋外露且锈胀。

2）因屋面漏水木屋架局部存在木构件糟朽情况。因时间较久，木构件裂纹现象严重，影响结构安全，见图4。

3）二楼目前做会议厅使用，使用荷载较以前有很大提高，且房屋已使用近百年，楼板结构安全难以保证。

4）该工程底层承重墙体与地面连接处未见因基础不均匀沉降引起的裂缝、变形和位移现象。依据GB 50292—2015《民用建筑可靠性鉴定标准》的有关规定，该工程地基基础安全性评为Bu级。

5）根据检测鉴定结果南京师范大学100号楼工程的主体结构安全性评为Csu级。

图3 建造时房屋平面图

5.2 加固原则

按照《中华人民共和国文物保护法》对不可移动文物进行修缮、保养、迁移，必须遵守“不改变文物原状的原则”和文物工作贯彻“保护为主，抢救第一，合理利用，加强管理的方针”。面对客观存在的问题进行客观的处理，在修缮时遵循“整旧如旧”的理念，尽最大可能利用原有材料，保存原有构件，使用原有工艺，尽可能多地保存历史信息，保持文物建筑的特性。“经过加固的结构，应当全面减除隐患，保证较长时期不再修缮”。依据以上原则本次加固仅考虑竖向荷载下的结构安全性，使结构满足正常使用状态下的承载力要求，在不改变文物原状的原则下适当考虑结构的抗震性，避免过度加固。

图4 屋架局部糟朽

5.3 加固方案

针对结构存在的问题主要采用如下方法加固处理。

1）对混凝土梁柱采用干式外包角钢增设附属子结构；对梁柱常规的加固方法有外贴碳纤维布、外包角钢和增大截面。这些加固方法使用结构胶和混凝土，大量湿作业；加固后很难恢复文物建筑原貌，对文物本体破坏严重。经过研究对比决定采用干式外包角钢增设附属子结构，这种加固方法不破坏梁柱结构，在梁柱与新增钢架之间包裹塑料薄膜，中间空隙采用低强度砂浆填实，见图5。结构的主要受力构件由原混凝土梁柱换成钢架，保证了原结构的安全。并且钢架可以拆除，可以恢复原状。符合文物建筑加固的原则。

图5 梁柱加固大样图

2）因建筑使用功能改变和现在楼面荷载的要求提高，原楼板承载能力已不能满足要求。且100号楼，楼板存在大量露筋、混凝土强度低、碳化严重等问题，严重影响结构安全，有倒塌的危险，必须对楼板进行加固。但是建造时楼板采用的钢筋、混凝土及其结构形式有其特殊性，有很高的文物价值和研究价值，必须予以保存，且要保存原貌。100号楼采用增设槽钢支撑的方法加固，见图6，槽钢和梁加固用角钢焊接形成完整的传力体系，安全性、抗震性能完全可以得到保证。

图6 楼板及梁加固

3）因屋面漏水木屋架局部糟朽严重，影响屋架承载力和结构安全，首先剔除糟朽部分木构件，并采用新木料修复原截面；修复后外抱角钢，保证屋架受力的连续性，见图7。加固时角钢内不得采用灌注结构胶的方法，以免破坏木屋架原貌。

图7 木屋架糟朽部位加固大样图（单位：mm）

4）木屋架使用时间较久，存在大量裂缝，不适于继续承载，采用外抱钢板箍的方法加固。为了建筑造型需要，房屋屋檐悬挑较长，但是因设计时对中国传统建筑斗拱结构认识不足，造成屋檐变形严重，存在外闪现象，本次加固在屋面增设悬挑木构件，与屋架相连，大样及加固后照片见图8。

图8 屋檐悬挑部位加固图

5.4 加固效果

按照上述加固方案，报请了国家文物局批准，并组织了专家评审会，对加固方案给予了指导，并高度评价方案坚持了不改变原状、最小干预原则，方案最大的亮点在于可逆性，满足了后续使用要求。具体有以下几点。

1）采用干式外包角钢增设附属子结构加固梁柱，解决了梁柱承载力不足的问题，具有可逆性；达到一定使用年限后可以拆除，对文物不造成损害，恢复原状。

2）对楼板采用增设槽钢支撑，有效解决了楼板钢筋锈蚀严重，承载力降低的问题。

3）木屋架使用较久，有糟朽、裂缝的情况，采用外部敷设钢板、外包钢板箍，有效阻止了构件损坏继续发展，保证了屋面结构的安全。

6 结语

金陵女子大学旧址在方案设计阶段坚持了不破坏文物本体的原则，所用加固方法不仅保证了现阶段使用的安全，而且方案具有可逆性，为多年后恢复原状采用更先进的加固技术保留了可能性。经加固修缮后，金陵女子大学旧址的文物建筑满足了后续使用的要求，加固方法和修缮理念为校园内其他建筑及构筑物提供了借鉴。

为了文物保护的需要，对文物建筑进行加固必不可少。但是文物保护与文物建筑加固是矛盾统一的，为尽量减少对文物的破坏，选择合适的加固方法尤为重要。在对文物保护时必须坚持不改变原状、低限度干预、保护文化传统、使用恰当的保护技术的保护原则。使用恰当的保护技术是实现其他保护原则的基础，文物建筑保护应进行多方案的比选，选择合适的方法。文物建筑加固时应解决好最小干预原则与保证文物安全的矛盾。