歷史建筑的保留與再生在醫院改擴建工程中的應用

梁 樑

上海市第一人民醫院 上海 200080

目前我國大多數醫院都是新中國成立后新建并于20世紀80年代改擴建的，空間規模和形式已遠不能適應新的醫療流程和設備要求。另外，許多醫院未能對有限的土地加以充分利用。低效率的建筑布局以及陳舊的設計策略在聚集了過多人流的同時，又不能在空間和時間上給與其有效的組織和疏散，這給城市交通帶來很大壓力，制約了城市未來的發展。因此，歷史建筑的保留與再生越來越多地被運用于城市更新，尤其是醫療建筑改擴建工程之中。

1 工程概況

1.1 工程簡介

上海市第一人民醫院改擴建工程，項目占地面積8 320 m2，總建筑面積48 852 m2，其中地上建筑面積35 352 m2（含改建歷史建筑面積5 903 m2），地下建筑面積13 500 m2（地下3層）。

新建主樓（A樓）15層，建筑高度61.6 m，歷史建筑（B樓）4層，建筑高度16.4 m。在A樓和B樓之間建設1層連接體，在武進路上空建設2個跨街連廊與南院區連通。

1.2 周邊環境

本工程場地位于上海市哈爾濱北路以南，九龍路以西，武進路以北區域。新建A樓基坑周圍建筑數量多、距離近。基坑西側為優秀歷史保護建筑消防站，基坑南面為武進路，武進路南側為第一人民醫院南院建筑，基坑北側為歷史建筑B樓，歷史建筑的北側為老舊居民區，基坑東側九龍路以東為虹口港（圖1）。

圖1 項目場地情況

1.3 歷史建筑改造方向

歷史建筑B樓原為虹口中學教學樓（規劃歸醫院使用），為一幢4層建筑（圖2），建筑總面積為5 903 m2，其中1～4層建筑面積為1 446 m2。教室位于北向，南側為走廊，教室進深為7.05 m，走廊寬為2.80 m。項目擬在該教學樓以南地塊新建建筑，且對該教學樓進行加固改造后使用。此舉既充分尊重城市歷史和文化，使城市的文脈得以延續，又是綠色環保的一大創舉，在節約建材的同時亦減少了拆除過程中廢棄物的排放。

圖2 歷史建筑B樓

由于醫院的使用需要，要求流線短、布局緊湊，部分診療用房面積較大。老建筑由于平面的形狀、開間及進深限制，難以滿足醫院診療用房使用方便、面積合理的要求，對老建筑進行再利用只能作為對空間進深、荷載要求、機電要求較低的房間。改建后1層功能為急診診室、成人輸液、住院輔助辦公等。1層在新建建筑和歷史建筑之間的西南側設置了連接體，作為急診大廳。2層、3層為整個院區職能部門的辦公用房，4層為與科研相關的示教室、教研室、多功能廳等，屋面設置屋頂綠化。在垂直交通上增設2部電梯，方便醫院內部工作人員的上下聯系。

2 主要施工技術難點

2.1 基坑施工環境復雜，保護要求高

本工程新建基坑北側就是歷史建筑B樓，距離基坑最近為1.8 m，B樓一部分為4層框架結構，鋼筋混凝土條形基礎（條形基礎下設短樁及砂石墊層），建筑另一部分為砌體結構，磚砌大放腳基礎。在基坑建設施工過程中，周圍環境保護要求很高。

2.2 歷史建筑結構現狀較弱

歷史建筑B樓位于場地北側，平面按長條折線布置，結構體系大部分為鋼筋混凝土框架結構，局部為磚混結構，填充墻為青磚墻，樓板為預制空心板，柱間跨度以2.76 m為主，建筑的進深及層高較小，結構的載荷能力較弱，現改造為第一人民醫院急診及辦公樓。改造后使用功能發生變化，根據相關規范及要求應對其進行結構加固，使其滿足醫療建筑的荷載和抗震規范要求。

2.3 歷史建筑立面修復要求高

歷史建筑B樓立面風格為簡化的三段式結構，立面細部主要以水泥粉刷為主，底層為水刷石墻面，中段和上段為水泥砂漿斧剁等技法形成的較為粗獷的墻面，三段之間為水泥粉刷的線腳，底層線腳水平貫通，形式較為突出。

外立面修復以修舊如舊的保護原則為指導，通過對史料記載、現狀建筑的研究及同時期相同類型建筑的調研，對其進行全方位的修復。

3 主要施工技術措施

3.1 歷史建筑基礎加固措施

歷史建筑B樓原為混凝土柱下條形基礎，根據計算，原有基礎可滿足上部結構荷載要求，但由于本項目新建A樓地下室與歷史建筑B樓距離平均僅約3 m，且地下室深度達15.2 m，地下室施工過程中無法確保B樓的變形及沉降要求。根據專家咨詢意見，在基坑施工前需要對B樓進行基礎加固，其中B、C、D區在原有條形混凝土基礎的前提下，在十字地梁交叉位置新增承臺64個，承臺施工完成后進行靜壓錨桿樁施工，樁徑245 mm，樁長33 m，總數288根。設計承載力標準值為500 kN，極限承載力1 000 kN，以此來提高承臺承載力，有效控制地下連續墻及基坑施工階段建筑整體沉降導致的建筑變形。

3.2 控制對歷史建筑擾動的措施

在靠近歷史建筑B樓側的槽壁加固施工時，為減少對土體的擾動，采用五軸攪拌樁FCW-A工法，達到樁內土壓力平衡的狀態，最大程度地降低施工對周邊土體的擾動。 同時在施工過程中，同步監測建筑物，根據監測數據實時調整五軸攪拌樁的施工速度。

3.3 歷史建筑上部結構加固措施

根據結構抗震檢測報告，歷史建筑B樓現有結構不滿足規范要求，并結合本單體改造需保護原有外立面及后續使用年限40 a的特點，主要采取如下改造加固措施（圖3）：

圖3 結構加固情況

1）外排柱采用在建筑內側增大截面加固，以改善原混凝土強度偏低的問題。

2）中柱采用濕法外包鋼加固，以改善原混凝土強度偏低、軸壓比偏高的問題，同時對原箍筋加密區及梁柱核心區進行補強。

3）縱向框架邊梁采用單側增大截面加固，以改善原混凝土強度偏低的問題。

4）縱向框架中間梁采用三側增大截面加固，以改善原混凝土強度偏低的問題，同時對原箍筋加密區進行補強。

5）橫向框架梁采用濕法外包鋼加固，以改善原混凝土強度偏低、軸壓比偏高的問題，同時對原箍筋加密區進行補強。

6）在樓板支座處采用粘貼碳纖維布進行加固。

7）歷史建筑樓裝飾面層鑿除，內隔墻拆除后采用輕質材料作為后期隔墻。

8）施工中對原混凝土結構損傷情況進行詳細調查，銹蝕鋼筋除銹后采用環氧樹脂進行保護并用聚合物砂漿粉刷恢復保護層；混凝土裂縫采用環氧樹脂灌封膠封閉，較嚴重部位再采用碳纖維布進行構造補強。

9）因建筑功能調整造成的樓梯間移位等的局部改動，采用混凝土結構直接澆筑。

3.4 利用BIM技術的管線綜合模擬

面對醫療建筑的紛繁復雜與歷史建筑存在的進深及層高狹小問題，通過BIM技術對所有的管線進行模擬，利用直觀的三維模型，有效解決在狹小的空間層高內完成所有管線的問題。

相較原先設計方案采用空調頂送風系統，考慮到保留建筑層高只有3.6 m，既要保證今后建成的空間效果，又要保證使用功能，對空調系統進行了優化，采用側送風系統，這樣既能增加吊頂高度又能營造良好的辦公環境。

3.5 歷史建筑的立面修繕

歷史建筑外立面比較有特色，立面風格為簡化的三段式結構，3個不同時期建造的連接處為垂直方向凸出的樓梯間，在頂部有特殊的細部處理。建筑的窗間墻自然形成了水平方向的節奏感，窗間墻以扶壁柱的形式出現，外墻的水泥粉砂相對比較細膩。此外在窗臺下沿、樓梯間出入口等處有圓柱支撐的門斗等建筑細部處理。

歷史建筑立面主要通過4個材質和色彩區分，分別是：水刷石材質的底部基座；深色壁柱（原建筑為淺紅色）；窗戶層間的拉毛材質；窗臺與窗戶頂部色帶的收邊（淺色涂料）。

經專業測繪部門對建筑原狀做詳細測繪之后，對風化缺損、裂縫及損壞嚴重部分的外墻按照原樣修整，色澤和質感應與未風化的部分保持基本一致。同時對外墻面用無色透明、無反光的材料進行防水防潮處理。由于歷史建筑歷經多次修復與加建，現還對歷次修復中不協調的瑕疵進行整理，確保完成時外立面的統一。原立面有深色劃分線條，在修復時也按照原樣用深色砂漿劃出。

原立面上損壞嚴重的20世紀八九十年代安裝的實腹鋼窗也需拆除，根據國家及上海市關于公共建筑節能的要求，采用斷熱型材中空玻璃窗代替，型材盡量選用纖細的框料，玻璃的劃分參照原鋼窗形式設計。斷熱型材框料橫截面比實腹鋼窗橫截面大，為達到原立面效果，在窗中梃的兩側增加一個層次的裝飾壓條，同時采用玻璃貼條的做法劃分大塊的窗，滿足原鋼窗的分割。

3.6 結合醫療建筑的功能布局、裝飾效果

歷史建筑原作為教學樓，單廊式的布局是非常合理的，走廊和教室都有良好的通風采光，進深適宜，層高舒適。然而醫療建筑對空間的要求與教學樓對空間的要求相去甚遠，如何將醫療建筑的需求與已有空間形式完美地結合，從而實現歷史建筑的活力再生，是項目的難點。

1層作為急診急救的主要樓層，大部分空間都必須被緊湊地利用。歷史建筑北側西段軸線間距2 750 mm，在急診急救中，急診診室是廊道式的小開間格局，每間診室的合理寬度大多為2 500～3 100 mm，歷史建筑滿足此需求。為方便使用，急診大廳需連接預診、掛號收費、藥房和急診診室。與使用科室溝通后，確認歷史建筑西側4跨的范圍，若將原走道與教室都利用起來，可滿足急診藥房的需求。常規設計中，急診輸液需要一個大空間，以逐排放置輸液椅、輸液架和醫用氣體設備帶。本項目中，去掉原教室的隔墻形成長向的大空間來擺放輸液椅，利用原走廊作為交通空間，形成有特色的輸液廳。

根據GB 51039—2014《綜合醫院建筑設計規范》規定，發熱門診須有獨立的出入口，歷史建筑狹長的形狀為這一要求提供了便利。歷史建筑的東側遠離主要出入口，將小開間的格局改造為獨立的發熱門診既滿足了規范要求，又便于獨立管理。

根據醫院規劃，院內行政辦公在改擴建項目完成后由武進路南側院區的行政樓搬遷至武進路北側院區。將教學樓改造為辦公室的可行性較大，二者在對建筑布局、層高、通風、采光等方面要求也較相似，可通過較小的工程改動達到改造再利用的目的。

歷史建筑2、3層總面積僅2 900 m2，只能滿足辦公室的面積需求，原行政樓還有會議室、檔案室等需就近布置，于是將歷史建筑4層作為會議中心，西側為檔案室，既方便使用又實現動靜分區。

歷史建筑的屋面原有繁茂的屋頂綠化，且與另一歷史建筑“1933老場坊”僅隔一河道不寬的虹口港，是天然的景觀帶。為保留歷史原建筑的意境，同時也為有限的場地提供最大面積的綠化景觀，在對歷史建筑進行結構加固、節能改造之后，仍然恢復屋頂綠化。屋頂綠化的設計順應屋面的形狀，為線形景觀帶，屋面有若干為建筑服務的設備外機，也同綠化進行整體設計。

4 實施過程

歷史建筑B樓基礎加固施工→五軸槽壁加固施工→新建A樓基坑施工→歷史建筑B樓拆除施工→歷史建筑B樓結構加固施工→歷史建筑B樓安裝、裝飾施工→歷史建筑B樓外立面恢復施工

5 結語

1）本工程采用加固與改造措施，成功地使上海市第一人民醫院歷史建筑B樓煥發新生，恢復了歷史風貌，具有相當的社會價值。

2）本次改擴建工程對中心城區醫院改擴建施工具有一定的借鑒意義，尤其是在用地緊張、基坑控制要求高、歷史建筑改造施工相結合的環境中。

3）考慮歷史建筑在空間上的不足，如何合理地進行功能布局，將醫療建筑的需求與已有空間形式完美地結合，從而實現歷史建筑的活力再生，是項目的難點。

4）醫療建筑生命周期短，更新改造迅速，合理采用先進的施工技術，利用歷史建筑保留與再生是解決中心城區醫院改擴建困境的有效手段。