外灘古建筑修繕外裝飾設(shè)計(jì)應(yīng)用研究
——以洛克·外灘源6#樓（美豐大樓）為例

張瑞紀(jì)

（上海霍森建筑技術(shù)有限公司，上海 201101）

0 引言

古建筑體現(xiàn)了國(guó)家的歷史文化和科學(xué)技術(shù)，承載著一座城市的文化積淀，是這座城市的記憶，修舊如舊才能達(dá)到古建保護(hù)的目的。為了實(shí)現(xiàn)建筑修舊如舊的效果，多次到項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地考察，了解工程概況及周邊環(huán)境。仔細(xì)研究相關(guān)圖紙，查找相關(guān)規(guī)范，進(jìn)行材料及方案比選。

1 洛克·外灘源6#樓（美豐大樓）工程概況

洛克·外灘源6號(hào)樓為上海市黃浦區(qū)174街坊原址改擴(kuò)建項(xiàng)目。該項(xiàng)目將原美豐大樓拆除，僅保留其位于圓明園路、北京東路的東、南兩片外墻。在原位置新建一棟高度為59.8m，地上14層，地下1層的混凝土框架核心筒結(jié)構(gòu)高層建筑，總建筑面積約為86341m2，其中，地上約6995m2，地下約1656m2。底部一到三層的層高分別為5.29m、5.1m和4.08m，14層和電梯機(jī)房層的層高分別為3.3m和2.1m，其他層層高為4.0m。保留的墻體作為新建筑的圍護(hù)墻，與新建建筑連為一體。該高層建筑是一棟集商業(yè)與辦公一體的綜合樓，建筑師要求實(shí)現(xiàn)紅磚外墻的立面效果，以期與原有立面相協(xié)調(diào)。

2 外立面設(shè)計(jì)目標(biāo)

為了保持與原有建筑相似的形式、色彩及材料質(zhì)感，維護(hù)外灘源的歷史風(fēng)貌特色，其裝飾效果與保留美豐洋行外墻風(fēng)格協(xié)調(diào)，建筑外立面需達(dá)到清水磚墻效果，從而與周圍的優(yōu)秀歷史建筑相和諧，能夠同時(shí)滿足歷史風(fēng)貌要求以及安全性、耐久性要求。

3 材料及方案比選

（1）目前，可實(shí)現(xiàn)清水磚墻外立面效果的途徑主要包括直接砌筑粘土磚、外墻貼飾面磚、陶土磚干掛幕墻立面裝飾系統(tǒng)等。其中，直接砌筑粘土磚作為新建筑的外墻，能夠達(dá)到與保留老墻一致的清水磚墻效果。然而，直接砌筑粘土磚受到《上海市禁止和限制使用粘土磚管理暫行辦法》（2000年第90號(hào)上海市人民政府令）第六條（禁止使用范圍）和上海市人大《上海市建設(shè)工程材料管理?xiàng)l例》（2000年1月1日）的限制。

（2）從人造板材幕墻，如纖維增強(qiáng)水泥板（GRC）幕墻、陶土板幕墻、金屬板幕墻等中選取外觀效果接近清水磚墻效果的幕墻作為建筑的外圍護(hù)。目前國(guó)家關(guān)于幕墻的技術(shù)政策與要求主要包含兩個(gè)部分：①節(jié)能；②安全。從政策法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求來(lái)看，除了陶土磚等新型幕墻可能存在尚無(wú)現(xiàn)成的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等特殊情況，大部分幕墻體系在本新建建筑的應(yīng)用，都能滿足相關(guān)規(guī)范規(guī)定，如《人造板材幕墻工程技術(shù)規(guī)范（JGJ 336—2016）》等。經(jīng)過(guò)調(diào)研，陶板幕墻應(yīng)用較為廣泛，標(biāo)準(zhǔn)體系較為成熟，然而，由于陶土板的制作工藝特點(diǎn)，面板溝槽較淺，難以模擬出真實(shí)的清水磚墻的勾縫效果。另一方面，陶板尺寸通常較大，整塊板較為均質(zhì)，與粘土磚的顏色、質(zhì)地均存在一定的差異，在模擬清水磚墻外觀效果上較不真實(shí)。GRC磚幕墻，即通過(guò)反打工藝將磚片鑲嵌到GRC單元板中，形成一體的紅磚GRC復(fù)合板，整體掛裝到主體結(jié)構(gòu)上。在效果上看模擬清水磚墻外觀效果較為真實(shí)。但是目前尚無(wú)GRC與磚片復(fù)合板的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，且國(guó)內(nèi)尚無(wú)使用GRC磚幕墻的實(shí)例。另外，GRC板塊之間的豎向接縫需經(jīng)特殊拼貼處理，磚片與GRC底板連接的可靠度需要驗(yàn)證；此外，采用GRC反打技術(shù)，并預(yù)制大體塊整體單元，造價(jià)較高。陶土磚幕墻有背槽干掛式和穿管干掛式兩種，目前陶磚墻沒(méi)有專門的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)內(nèi)有應(yīng)用實(shí)例。然而，磚縫的效果與清水磚墻的效果相差較遠(yuǎn)。

（3）陶土磚立面裝飾系統(tǒng)具有表面表現(xiàn)力強(qiáng)、耐久性、安全性等特點(diǎn)。由于每層挑板承托裝飾墻體的重量，陶磚砌筑過(guò)程中設(shè)置鋼筋或金屬件，整體性較強(qiáng)，基本不存在陶磚脫落風(fēng)險(xiǎn)，而且裝飾墻體通過(guò)不銹鋼板與鋼龍骨連接，鋼龍骨又與主體結(jié)構(gòu)連接，抗震性能較好。另外，從效果看，該方法接近清水磚墻的設(shè)計(jì)效果。該方法目前在國(guó)內(nèi)有案例，即北京市釣魚臺(tái)七號(hào)院（13層，2011年竣工）、江蘇省昆山中學(xué)傳是樓（2014年竣工）等。由于目前陶磚墻沒(méi)有專門的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，其構(gòu)造設(shè)計(jì)和承載力、變形等驗(yàn)算建議參考砌體相關(guān)規(guī)范進(jìn)行。

根據(jù)方案比選，本項(xiàng)目決定采用砌筑式陶土磚立面裝飾系統(tǒng)，如表1所示。

表1 陶土磚規(guī)格及技術(shù)數(shù)據(jù)

4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

陶磚立面裝飾系統(tǒng)采用雙層墻體，內(nèi)層為混凝土空心砌塊，外層為陶土磚（燒結(jié)多孔磚）裝飾砌體，采用單匹陶磚向上砌筑的方式，每一層需要有混凝土挑板進(jìn)行承托，陶磚砌筑完成后進(jìn)行勾縫。方案確定后對(duì)其結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行了較為深入的研究，分析了相關(guān)規(guī)范規(guī)定、磚塊材料、構(gòu)造體系、挑板設(shè)計(jì)，并對(duì)墻體、鋼結(jié)構(gòu)骨架承載力及變形進(jìn)行了計(jì)算。然后多次組織專家會(huì)審，經(jīng)過(guò)研究，專家一致同意采用砌筑式陶土磚立面系統(tǒng)方案。

4.1 節(jié)點(diǎn)做法

（1）在砌筑過(guò)程中，沿高度方向間隔400mm左右在水平灰縫內(nèi)鋪設(shè)直徑4mm的不銹鋼筋網(wǎng)片，沿橫向間隔500mm左右設(shè)置直徑為8mm的豎向不銹鋼筋，穿入磚孔內(nèi)，穿筋的磚孔內(nèi)灌漿。鋼筋網(wǎng)片和豎向鋼筋均通過(guò)5mm厚帶孔不銹鋼板與墻體后設(shè)置的鋼骨架相連接，不銹鋼板橫向間距同豎向鋼筋，豎向間距約1000mm。豎向鋼筋穿過(guò)鋼板的孔，鋼筋網(wǎng)片與鋼板焊接。

（2）窗間墻的鋼骨架由60×40×4、40×40×4鍍鋅鋼管立柱和40×40×4鍍鋅角鋼橫梁組成，窗檻墻鋼骨架由70×50×4鍍鋅鋼管立柱和50×50×5鍍鋅角鋼橫梁組成。骨架通過(guò)后置埋件與主體結(jié)構(gòu)連接。

（3）陶土磚裝飾墻的構(gòu)造從里到外分別為：主體結(jié)構(gòu)梁及挑板→預(yù)埋件→鍍鋅鋼管立柱→鍍鋅角鋼橫梁→帶孔不銹鋼板→不銹鋼豎向鋼筋（豎向鋼筋穿過(guò)磚孔與板孔）與橫向鋼筋網(wǎng)片（設(shè)于陶磚墻內(nèi)）。

（4）窗上盤與窗下盤采用穿筋吊掛角鋼過(guò)梁的形式，角鋼，為90×56×5；窗檻墻的磚砌在與龍骨相連接的90×56×5不銹鋼角鋼上，如圖1～圖5所示。

圖1 陶土磚裝飾墻的構(gòu)造

圖5 砌筑

4.2 設(shè)計(jì)前進(jìn)行受力分析

本外裝飾砌體墻的豎向荷載由懸挑板和主體結(jié)構(gòu)承擔(dān)，窗盤墻由鋼骨架和主體結(jié)構(gòu)承擔(dān)，風(fēng)及地震產(chǎn)生的水平荷載由鋼骨架和主體結(jié)構(gòu)承擔(dān)，鋼骨架的窗間和窗盤部分形成整體結(jié)構(gòu)，分段分樓層設(shè)置，確保鋼骨架受力合理，鋼骨架與主體結(jié)構(gòu)的連接通過(guò)結(jié)構(gòu)計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)以滿足相關(guān)規(guī)范要求。并復(fù)核鋼架承受水平及豎向荷載的剛度，其變形不影響陶土磚砌體的穩(wěn)定，尤其是轉(zhuǎn)折界面過(guò)渡部位的變形協(xié)調(diào)。對(duì)砌體墻和鋼骨架的強(qiáng)度和剛度進(jìn)行計(jì)算，保證墻體的安全性和穩(wěn)定性。仔細(xì)分析墻磚-連接件-骨架-后置埋件之間的傳力途徑后再進(jìn)行計(jì)算。L90×56×5角鋼計(jì)算時(shí)要考慮荷載偏心產(chǎn)生的扭矩。立柱與主體結(jié)構(gòu)的連接角鋼計(jì)算時(shí)不要偏心。立柱與主體結(jié)構(gòu)的連接，構(gòu)件驗(yàn)算時(shí)按鉸接計(jì)算，焊接錨栓按剛接計(jì)算，立柱按抗風(fēng)柱計(jì)算，只承受水平荷載，不要承受墻的重量。外墻宜按子結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗風(fēng)驗(yàn)算，逐層驗(yàn)算豎載和水平承載力是否滿足要求。

圖2 陶土磚墻挑板處粘貼磚片

圖3 門窗過(guò)梁剖面

圖4 門窗過(guò)梁剖面龍骨

4.3 結(jié)構(gòu)構(gòu)造要求

（1）豎向穿筋端頭要固定，確保磚塊破碎后不致墜落。水平、豎向拉結(jié)鋼筋要考慮防腐措施。

（2）陶土磚內(nèi)穿入豎向鋼筋后，應(yīng)將穿筋孔灌實(shí)，豎向鋼筋穿入與龍骨連接的水平鋼板孔內(nèi)，并焊接。墻體水平筋與豎向鋼筋焊接（點(diǎn)焊）。

（3）在滿足安全和構(gòu)造要求的前提下，簡(jiǎn)化龍骨和埋件的安裝制作難度，龍骨與主體結(jié)構(gòu)連接宜對(duì)稱角碼固定。

（4）主體結(jié)構(gòu)挑板150mm承托混凝土板是后做的，挑板需配雙層鋼筋，頂部經(jīng)計(jì)算配筋，底部根據(jù)構(gòu)造進(jìn)行配筋，板上層鋼筋伸入主體結(jié)構(gòu)板整澆層內(nèi)錨固。挑板采用植筋做法將無(wú)法滿足原結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)50年要求，避免全部采用植筋做法。挑板上部鋼筋與原鋼筋焊接，挑板下部鋼筋可采用植筋，植筋深度比常規(guī)深一點(diǎn)。

（5）墻體應(yīng)在每一層上部設(shè)變形縫，應(yīng)保證鋼立柱及墻體的變形縫在同一位置。

（6）關(guān)鍵部位做好防水、排水、透氣構(gòu)造，裝飾墻體外刷透明防水涂料。

5 陶土磚砌筑施工要點(diǎn)

（1）陶土磚裝飾墻面按以下流程進(jìn)行施工：放線、立皮數(shù)桿→清理基層→拌制砂漿→砌筑（同時(shí)設(shè)置鋼筋網(wǎng)片、穿豎向鋼筋、灌漿）→挑板處粘貼陶磚片→窗上盤砌筑吊掛磚→窗上盤上方磚墻砌筑→窗下盤砌筑吊掛→勾縫、清潔、防水。

（2）測(cè)量放線時(shí)，根據(jù)總承包單位提供的軸線及標(biāo)高控制網(wǎng)，在各樓層彈設(shè)布置骨架施工控制網(wǎng)、裝飾砌體完成面控制線及標(biāo)高控制線。在施工安裝完鋼骨架之前，所做的高度標(biāo)記及水平標(biāo)記應(yīng)清晰完好。

（3）鋼骨架安裝按以下流程進(jìn)行：在主體結(jié)構(gòu)埋件上焊接連接件→安裝立柱→安裝橫龍骨→焊縫防腐處理。

（4）進(jìn)行焊接作業(yè)時(shí)，根據(jù)焊接材料選用相應(yīng)的焊條，并對(duì)受其影響的骨架構(gòu)件采取有效的保護(hù)措施。所有焊接處焊縫均應(yīng)符合規(guī)范及要求，焊縫應(yīng)均勻，焊后除凈焊渣（除銹等級(jí)sa2.5級(jí)）并刷防銹漆三道，一道底漆，二道面漆。

（5）陶土磚砌筑前嚴(yán)禁浸水、灑水。各樓層首皮陶土磚下方應(yīng)埋設(shè)透氣管，窗間墻和窗檻墻的透氣管埋設(shè)應(yīng)分別不少于兩根。

（6）陶土磚墻砌筑完畢要及時(shí)勾縫。勾縫時(shí)應(yīng)根據(jù)磚縫寬度采用專門的勾縫工具，注意保護(hù)磚的棱角。

6 結(jié)論與建議

綜上所述，通過(guò)深入調(diào)查研究，了解材料性能，分析相關(guān)規(guī)范規(guī)定，嚴(yán)格計(jì)算結(jié)構(gòu)體系，砌筑式陶土磚立面系統(tǒng)方案是安全可行的，該方案最終在外灘源6#樓（美豐大樓）實(shí)施并已于2019年竣工，外裝飾效果達(dá)到了預(yù)期要求，傳承了歷史文脈。經(jīng)過(guò)本項(xiàng)目實(shí)施，可形成相應(yīng)的項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等，為以后的項(xiàng)目提供經(jīng)驗(yàn)借鑒和技術(shù)支撐。