歷史建筑抗震加固技術現狀與展望

李文峰 蘇宇坤

歷史建筑的抗震安全問題，是歷史建筑保護和利用的重點和難點之一。本文從歷史建筑的定義與保護原則、加固原則、加固方法等方面，對歷史建筑抗震加固技術現狀進行介紹，并對歷史建筑抗震加固技術的發展進行了展望。

歷史建筑的定義與保護原則

根據國務院2008年頒布的《歷史文化名城名鎮名村保護條例》，歷史建筑是指經城市、縣人民政府確定公布的具有一定保護價值，能夠反映歷史風貌和地方特色，未公布為文物保護單位，也未登記為不可移動文物的建筑物、構筑物。

從認定和管理方法到保護原則等方面，歷史建筑不同于文物建筑。歷史建筑保護的原則與文物建筑有一定相近之處，但也有較大區別。文物建筑保護應遵循“不改變文物現狀”的原則。文物建筑的利用不能改變現狀，也不得損毀、改建、添建或拆除。而歷史建筑保護的原則是不得拆除，對其維修應保持外形和風貌不變，允許對其進行內部改造。

歷史建筑示例

我國歷史建筑存量大、范圍廣。以北京為例，北京市政府2019年批準公布的第一批歷史建筑有429處，包括居住建筑、辦公建筑、文化教育建筑、醫療建筑、商貿建筑、工業建筑等，如人民大會堂、百萬莊小區（圖1）等。

上海市已多批次批準公布了數量眾多的歷史建筑， 如匯豐銀行大樓（圖2）、原駐滬日軍司令部等，涵蓋了不同的歷史時期。

圖1 歷史建筑示例——北京市百萬莊小區

圖3 某歷史建筑外墻現狀

歷史建筑的抗震性能現狀

歷史建筑建成年代一般較為久遠，建造時未進行抗震設防，且建筑結構材料性能存在老化問題（圖3）。同時，歷史建筑在長時間的使用過程中，大多會經歷建筑功能改變和裝修改造。在改造過程中，常會對主體結構進行拆改，也會導致結構抗震性能的惡化。因此，一般的歷史建筑抗震性能相對較差，需進行抗震加固。

歷史建筑存在的抗震問題

歷史建筑的建成年代涵蓋了不同的歷史時期。建筑功能包括居住建筑、公共建筑等不同類型。建筑結構類型包括了磚混結構、鋼筋混凝土結構、木結構、鋼結構、土石結構等。這些結構類型常見的抗震問題如表1所示。

表1 歷史建筑常見的抗震問題

歷史建筑抗震加固的原則

歷史建筑抗震加固需遵循的原則為：應保持風貌不變，以內部加固為主，不應改變具有典型特征的結構形式，盡量實現加固的可識別與可逆。分述如下：

圖4 歷史建筑風貌保護示例

1.內部加固

受保護要求的限制，歷史建筑的抗震加固只能以內部加固為主，不允許改變建筑風貌。在實際工程實踐中，一般不能進行建筑外墻外部的加固。確實需要時，建筑外立面允許出現一些局部的、不改變風貌的加固措施，如圖4中紅色云線所示的內部新增鋼拉桿的端部錨固板。

2.建筑結構形式的保護

對于某些歷史建筑，其建筑結構形式屬于受保護的范圍。例如我國各個區域現存的大量的木結構民居，其木構架本身是其建筑典型特征。在抗震加固時，不應改變其結構形式。

3.可識別與可逆原則

由于保護歷史建筑的重要性將逐步提高，加固技術也將進一步發展，文物建筑加固中所遵循的可識別和可逆原則，對于某些重要的歷史建筑也同樣適用。

歷史建筑修繕與抗震加固的關系

歷史建筑的修繕，是需長期進行的，涉及建筑結構構件和圍護構件等多方面的維護與局部加固，但不一定能提高建筑的抗震性能；抗震加固一般是針對性解決抗震薄弱問題，提升建筑抗震性能的整體加固?？拐鸺庸掏菤v史建筑整體修繕、改造的一項內容。

與修繕工程相比，抗震加固的技術標準更為統一、明確，且有最低要求。歷史建筑的抗震加固，應符合現行國家標準《建筑抗震鑒定標準》和《建筑抗震加固技術規程》的規定。

流程方面，抗震加固流程相對較長且更為嚴格。歷史建筑的抗震加固包括抗震鑒定、加固設計、加固施工、驗收等步驟。由于歷史建筑的重要性，其抗震加固方案一般情況下還需要進行專項論證和評審。

抗震加固方法

與普通建筑的抗震加固相同的是，歷史建筑的抗震加固也需針對不同的結構類型及其存在的問題，選擇適宜的抗震加固方法。例如，磚混結構可采用增設鋼筋網砂漿面層（圖5）、鋼絞線網聚合物砂漿面層、鋼筋混凝土板墻等方法對建筑內墻和外墻內側進行加固。

上述幾種磚混結構歷史建筑常用抗震加固方法的特點如表2所示。

圖5 磚混結構增設鋼筋網砂漿面層加固施工過程

圖6 混凝土結構增設鋼絞線網聚合物砂漿面層施工過程

表2 磚混結構歷史建筑常用抗震加固方法的特點

鋼筋混凝土結構可采用增設支撐、增設抗震墻等間接加固方法，也可采用增大截面、增設鋼絞線網聚合物砂漿面層（圖6）、粘貼鋼板、粘貼纖維材料等構件直接加固的方法。

上述幾種鋼筋混凝土歷史建筑常用抗震加固方法的特點如表3所示。

表3 鋼筋混凝土歷史建筑常用抗震加固方法的特點

從結構體系角度而言，木結構整體抗震性能相對較好。某些木結構民居存在的抗震問題，需根據具體情況選擇對應的抗震加固方法。一般可采用增設腋撐、節點直接加固、完善木構架體系等方法進行加固，幾種加固方法的特點見表4。

表4 木結構歷史建筑常用抗震加固方法的特點

減隔震技術在歷史建筑抗震加固中的應用

近年來，減隔震技術在我國建筑工程中得到了較為廣泛的應用，技術方面已相對成熟。在建筑抗震加固工程中，也得到了較多應用。由于減隔震技術一般可明顯減小加固范圍，能更有效地保護建筑風貌，加固方法本身具有可識別、可逆的特征，因此更適用于歷史建筑的抗震加固。

隔震技術適用于大多數的歷史建筑結構類型，特別適用于磚混、鋼筋混凝土等側向剛度較大的結構類型；采用基礎隔震技術時，還可減少室內裝修的破壞量，在需要保護房屋內部風貌時，有明顯的優勢。采用隔震技術時，基礎托換（圖7～圖10）是設計施工的重點和難點。

消能減震技術適用于木構架、鋼筋混凝土框架、鋼框架等側向剛度相對較小的歷史建筑結構類型。該技術通過耗能機制對建筑結構主體提供保護，具有加固部位少、易于安裝和拆卸等優點，在歷史建筑抗震加固中有較為明顯的技術優勢。

圖7 基礎隔震施工步驟1——地下墻體開洞

圖8 基礎隔震施工步驟2——托梁及抬梁施工

圖9 基礎隔震施工步驟3——支座安裝

圖10 基礎隔震施工步驟4——支座上下支墩施工

歷史建筑抗震加固存在的問題

歷史建筑抗震加固所采用的技術及方法來源于普通建筑工程的抗震加固，而歷史建筑抗震加固的要求高于普通建筑，其技術難度和實施難度也明顯高于普通建筑。

由于受風貌保護要求的限制，建筑外部難以采取抗震加固措施，建筑內部的抗震加固又不可避免地會對使用造成影響。特別是住宅類的歷史建筑，其產權多分別屬于不同業主，且抗震加固還往往會減小房間使用面積，推行的難度可想而知。

另外，受原有結構材料及加固技術現狀的限制，目前常用的大多數的構件加固方法，如增加截面、粘貼鋼板、粘貼纖維布等，都不能較好地實現可識別與可逆。由于某些歷史建筑未來可能會被列為文物保護單位，且其內部結構可能也具有保護價值，因此在選擇加固方法時，需慎重考慮建筑的重要性及未來定位變化的可能性。

歷史建筑抗震加固技術展望

隨著我國經濟發展水平和社會文明程度的不斷提高，歷史建筑所承載的歷史價值和人文精神越來越受到重視。而歷史建筑的抗震安全問題也不容忽視，雖然抗震加固技術已取得很大進展，也有了很多工程積累，但面臨這些難題，抗震加固的材料、方法、工藝還需進一步發展。

不同類型的歷史建筑，其加固技術需求不盡相同。對于具有一定規模的重要公共建筑，加固方式的裝配化、可識別性、可逆性顯得尤為重要，加固措施及其施工機具的小型化也是發展方向之一。住宅及房間面積局促的小型公共建筑，如何在保證安全的基礎上進一步減少對戶內現狀及使用面積的影響，是核心問題和重要的技術發展方向。

總體而言，隨著歷史建筑抗震加固的實踐逐步豐富和深入，適宜于其特定需求的新加固方法、工藝將進一步涌現，其抗震加固安全問題也將得到逐步解決。