近現代建筑加固維修方法初探

摘要：近現代建筑是珍貴的城市資源，但這部分建筑由于建成年代久遠等原因，存在不同程度的結構安全問題，需要進行加固、維修。在對建筑的結構形式、完損狀況、損壞原因進行系統分析的基礎上，以墻體加固、混凝土樓板加固、木結構加固為例，對近現代建筑加固維修方法進行探討。

關鍵詞：近現代，建筑，加固，方法

中圖分類號：F293 文獻標識碼：B

文章編號：1001-9138-（2016）08-0071-75 收稿日期：2016-07-31

隨著社會各界保護意識的增強，很多近現代建筑得到了有效保護、合理利用，但仍有部分建筑由于建造時的設計標準低，建筑材料強度低、后期超負荷使用等原因，存在不同程度的結構安全問題，需要進行加固、維修。因而需要對近現代建筑的加固維修技術進行不斷探索。

1 損壞情況分析

1.1 結構形式

近現代建筑由于建造年代不同和設計功能差異，結構形式多樣。

1.1.1 磚木結構

這種結構形式自傳入中國后，就廣泛推行開來，一直是近代中小型建筑的主要結構形式。

1.1.2 磚混結構

20世紀初開始，磚混結構逐步興起，主要用于辦公建筑、金融建筑、文化建筑、交通建筑、娛樂建筑等。1902年建造的哈爾濱中東鐵路管理局辦公樓，1905年建造的青島提督公署都采用這種結構。

1.1.3 框架結構

隨著材料和技術的進步，從20世紀初期多層建筑開始采用鋼筋混凝土框架結構。1908年建造的上海電話公司大樓、1916年建造的上海天祥洋行大樓為起點、1939年建造的天津利華大樓都采用這種結構。

1.2 完損狀況

參照《房屋完損等級評定標準》對近現代建筑的安全性能進行評定。主要包括基本完好房、一般損壞房、嚴重損壞房、危險房四類。

基本完好，這類房屋結構基本完好，少量構部件有輕微的損壞，主要表現為墻體局部堿蝕，個別混凝土構件保護層脫落等。

一般損壞，這類房屋結構有一般性損壞，部分構部件有損壞或變形，主要表現為墻體大面積堿蝕，混凝土構件老化開裂、混凝土局部脫落、鋼筋銹蝕，木地板局部塌陷，木龍骨、木屋架局部糟朽等。

嚴重損壞，這類建筑的結構有明顯變形或損壞，主要表現為墻體堿蝕、風化嚴重、墻體結構性開裂，木結構建筑的木柱糟朽嚴重，混凝土構件蜂窩現象嚴重、鋼筋銹蝕嚴重，小肋空心磚樓板的空心磚脫落、鋼筋銹蝕嚴重，木屋架、木龍骨糟朽嚴重，瓦屋面溜坡，外挑陽臺下垂變形，外廊外傾失穩等多種現象。

危險房屋，這類房屋承重構件已屬危險構件，其結構喪失穩定和承載能力，隨時有可能倒塌，主要表現為主要承重構件嚴重糟朽、斷裂，墻體嚴重風化、堿蝕、開裂，明顯傾斜等。

1.3 損壞原因

針對近現代建筑的安全現狀，進行認真分析，其損壞的原因主要包括以下情況。

1.3.1 長期使用過程中建筑自然老化

這些建筑經過多年使用，各部位自然老化嚴重，如外檐墻體嚴重風化；油氈、木制防潮層自然老化，失去防潮效果；木構件糟朽等。

1.3.2 房屋建造時的設計標準低，建筑材料強度低

建筑建造時的設計標準低，大多數建筑沒有抗震設施，而且由于當時的建筑材料強度低，很多建筑在建造時用海河土、草磚作為砌筑材料；部分混凝土構件澆注時配比不合理、振搗不到位，造成混凝土密實度差等。

1.3.3 維修不及時

部分建筑由于屋面漏雨得不到及時維修，致使木屋架、土板嚴重糟朽；地下室防水失效、長期積水，導致首層樓板的木龍骨、木地板嚴重糟朽。

1.3.4 外界干擾對建筑造成損壞

在城市建設和發展過程中，建筑室外地面不斷提升，當高于建筑原有的防潮層標高時，即造成了建筑的防潮層失效，墻體堿蝕；另外由于歷史風貌建筑的基礎普遍較淺，建筑周邊的基建、市政工程建設開挖地面，大型車輛經過時的振動，都會對建筑的地基產生擾動，造成建筑的損壞。

1.3.5 使用不當對建筑造成損壞

在建筑使用過程中，由于使用不當，如一戶使用的住宅變成多戶使用，住戶在原來的走道、門廳等處私搭亂蓋廚房、居室，在居室內增設夾層，致使建筑造成不同程度的損壞。如原來設計為住宅的改為公共建筑，荷載加大，但結構未加固，致使建筑造成損壞。

2 維修技術

以墻體加固、混凝土樓板加固、木結構加固為例，對近現代建筑加固維修方法進行研究。

2.1 墻體加固

近現代建筑墻體基本為磚砌體結構，使用的磚有硫缸磚、紅機磚、紅草磚、青磚等，粘結材料主要為海河土、白灰和白灰砂漿，少數為水泥砂漿。

2.1.1 主要損壞原因及維修技術研究

2.1.1.1 主要損壞原因

一是磚、砂漿等砌筑材料強度低，造成墻體抗壓強度偏低，不能滿足現今規范要求。二是墻體因長時間使用經過風化、凍融、腐蝕等多種因素，造成墻體大面積破壞，嚴重影響其結構安全穩定性。三是墻體所支撐荷載過大或墻體基礎下沉，造成墻體大面積開裂，存在極大安全隱患。

2.1.1.2 維修技術研究

需要結合墻體的位置、損壞情況，經分析比較，采取針對性的加固措施。對于墻體抗壓強度偏低的，主要采用掛鋼筋網抹灰的方式加固；對于墻體嚴重堿蝕、鼓閃損壞嚴重，無法修復的，主要采用墻體掏砌的方式加固；對于墻體裂縫較多，但寬度不大或墻體交接處豎向開裂的，主要采用混凝土板帶加固的方法；對于建筑墻體穩定性差，建筑抗震等級低的情況，主要采用增設混凝土構造柱、圈梁的方式加固。

2.1.2 修繕方案

2.1.2.1 掛鋼筋網抹灰

主要分為單面掛網抹灰和雙面掛網抹灰兩種作法。

第一種是單面鋼筋網抹灰。

主要施工工藝：為保證加固層與原有墻體結合牢固，使之共同受力，施工前先把原有墻面抹灰鏟除，磚縫剔深10mm，用鋼絲刷將墻面刷干凈，自上而下灑水濕潤。在墻體植筋，綁扎鋼筋網，并在墻面掛置牢靠，綁扎豎（縱）筋在內，水平（橫）筋在外，手工抹水泥砂漿。如工程量較大，也可采用空壓機噴射細石混凝土或水泥砂漿做法。

效果分析：該方法施工難度不大、造價較低，并且能夠有效提升墻體結構穩定性，適用于保留較好的墻體結構。缺點是墻體厚度增加，內檐凈距將減少6-10cm。

第二種是雙面鋼筋網加固。

主要施工工藝：在綁鋼筋前墻體施工同“單面鋼筋網抹灰”，綁扎鋼筋掛置方法為：在墻上鑿孔，孔內粉末碎塊須清除干凈，并用水清洗，先在孔內灌滿砂漿，插入拉結筋，將孔內砂漿擠壓補實，達到一定強度后綁鋼筋網。手工抹水泥砂漿，須抹兩至三遍，第一遍要求揉均刮糙，第二至第三遍再壓實抹平， 不得有空鼓、裂逢、露筋現象，施工完后要注意澆水養護。

效果分析：雙面鋼筋網抹灰加固施工能夠較大提升建筑墻體結構穩定性，該做法適用于內外檐均有條件實施的墻體結構。相比單面鋼筋網抹灰能夠更大的保證墻體的抗壓、抗剪性能。

2.1.2.2 墻體掏砌加固

主要施工工藝：掏砌磚墻應橫向分段并間隔的方式，可以由兩端向中間，也可以由中間向兩端對稱進行，掏砌段的長度一般為750mm-1000mm。每段墻體的掏拆應由上而下逐層進行。掏拆后的墻洞均應清整干凈、澆水濕潤。掏砌混水墻宜用滿丁滿條組砌方法；掏砌清水磚墻應沿用原墻的組砌方法。砌筑時其丁磚必須用整磚，370mm厚以上的磚墻丁磚交錯搭接，確保新砌墻的整體性。

效果分析：通過墻體掏砌替換局部損壞墻體，能消除墻體薄弱部位，提高墻體的整體承壓及地震狀況下的抗剪性能，進一步保證整片墻體乃至整體結構的受力性能。同時，也改善了建筑物的使用環境。這種方案工程量小，但有一定操作難度。

2.1.2.3 混凝土板帶加固

主要施工工藝：混凝土板帶厚度為一皮磚高度，長度為600mm。寬度為墻體厚度減120mm。混凝土強度等級為C20細石膨脹鋼筋混凝土。按照配比進行細石膨脹混凝土攪拌，并進行澆筑，應飽滿密實。

效果分析：墻體轉角部位因應力集中容易產生破壞，尤其是房屋的四角，在地震力作用下兼受扭轉等復合應力，易產生裂縫甚至破壞，在轉角位置設置混凝土板帶能夠加強兩側墻體的拉結，提高墻體的整體性，增強剛度。在平面墻體部位設置混凝土板帶能夠阻隔墻體裂縫的發展，增強墻體穩定性。

2.1.2.4 增設混凝土構造柱、圈梁

主要施工工藝：在墻體交接處增設內置混凝土構造柱，在樓板標高處增設內置混凝土圈梁。首先分段剔除墻體并下設鐵板凳進行支頂；然后放入綁扎好的鋼筋；最后澆筑SCM混凝土灌漿料。

效果分析：圈梁和構造柱連接形成縱向和橫向構造框架，加強縱、橫墻的聯系，抵抗震動荷載和傳遞水平荷載。圈梁起到水平箍的作用，可減小墻、柱的壓屈長度，防止和減輕墻體由于地基不均勻沉降等因素引起的裂縫，起到改善房屋總體抗震能力的作用。

2.2 混凝土樓板加固工程

部分歷史風貌建筑的樓板為小肋空心磚樓板或鋼筋混凝土樓板。

2.2.1 主要損壞原因及維修技術研究

2.2.1.1 損壞原因分析

建造時施工工藝落后、材料質量差，加之長時間使用，致使鋼筋銹蝕嚴重，混凝土剝落，承重構件破損嚴重。

2.2.1.2 維修技術研究

無論小肋空心磚結構還是鋼筋混凝土結構，維修難度都比較大。對于無保留價值的樓板一般采用拆除后重新澆筑混凝土的工藝進行改造；對于有保留價值的樓板，采取對原樓板破損部位進行修補，在下方增設承重樓板的加固方法。

2.2.2 修繕方案

2.2.2.1 拆除后重新現澆混凝土樓板

主要施工工藝：整體拆除原先樓板；整體支模板，與墻面交接處增設鐵板凳；綁扎鋼筋，澆筑砼。梁與梁相交，梁與柱相交，支撐梁在相交處均設附加箍筋。

效果分析：用現澆混凝土樓板替代原有樓板，提高了樓板的承載能力，保證建筑結構的安全性。施工量較大，但工藝簡單。

2.2.2.2 下方增設混凝土樓板

主要施工工藝：首先將原樓板板底抹灰剔除，不能損壞原樓板；然后在肋部植筋，并與新澆筑樓板的鋼筋進行綁扎，使用無收縮水泥澆筑樓板。

效果分析：采用下部增設混凝土樓板加固的方法，提高了樓板的承載能力，保證建筑結構的安全性。同時也有效保護了樓板面層極具保留價值的裝飾材料。該方法施工難度較大。

2.3 木結構加固工程

磚木結構是近現代建筑的主要結構形式，其屋架、樓板等承重構件大多為木質。

2.3.1 主要損壞原因及維修技術研究

2.3.1.1 主要損壞原因

糟朽：木構件糟朽主要是由于環境陰暗潮濕的造成木構件自身腐朽，多出現在構件入墻部位，此部位為荷載集中剪力部位，為構件薄弱點。

蟲蛀：主要為白蟻對木材蛀蝕。其表現為木構件色澤表面呈灰白色且不光滑而粗糙，用小錘敲打發出“孔、孔”沙啞聲且無彈性。

下撓變形：下撓結構承載力不足，并且上部荷載長期垂直壓力引起下撓變形。

木構件劈裂：木構件使用多年，由于木料的材質特性加之空氣溫濕度變化的影響，出現延木料紋理方向的裂縫，影響構件的受力。

2.3.1.2 維修技術研究

對于木構件糟朽、蟲蛀、斷裂等嚴重損壞的應按原材質更換木構件；對于木梁及木龍骨局部槽朽、蟲蛀、斷裂的，可采用打夾板加固的方法；對于木屋架的下弦等受拉構件出現嚴重風裂、下撓變形等情況的，可進行碳纖維加固；對于木檁或木屋架存在明顯風裂的，可采用鐵箍加固的方法。

2.3.2 修繕方案

2.3.2.1 更換木構件

主要施工工藝：更換前，先進行支頂并且適當減輕荷載。根據設計圖紙放出木屋架的大樣。再進行加工制作，加工后進行防腐及面層油漆粉刷，更換構件。

效果分析：對嚴重損壞的木構件進行更換，能夠徹底消除安全隱患。提高木結構體系的承載能力，但施工量較大，有一定的施工難度。

2.3.2.2 打夾板加固

主要施工工藝：截去木梁、木龍骨的損壞部位，換上與截去部位材質、尺寸相同的新木材，用木夾板、螺栓加固，梁、龍骨新舊料截面接縫應嚴實、順直，螺栓擰緊固定。

效果分析：在不整體更換木構件的情況下，對局部損壞部位進行替換并用夾板固定的維修方法，能夠有效增強木構件的受力性能，且工程量小，施工簡便。

2.3.2.3 碳纖維加固

主要施工工藝：按照設計方案對基底進行修補、打磨處理，涂刷碳纖維膠粘結劑，粘貼碳纖維片并進行養護。

效果分析：采用此法加固能夠提高桿件的抗拉及抗剪能力，從而達到加固木屋架的目的。這種加固維修方案對基底處理、粘接等施工工藝要求較高。

2.3.2.4 鐵箍加固

主要施工工藝：采用扁鐵制成鐵箍，對承重木構件進行雙面加固。鐵箍間距500mm，鐵箍端部鉆Ф10孔，采用普通螺栓固定。

效果分析：對木檁或木屋架存在明顯風裂的情況，用扁鐵箍對構件進行加固，可對其截面產生約束作用，限制木構件裂縫的延伸與發展，并確保構件的承載能力不降低。這種加固方案施工簡便，且耐久性強。

作者簡介：

張俊東，天津市保護風貌建筑辦公室副主任，高級工程師。