某優秀歷史保護建筑木樓梯損傷評估*

楊 三

(上海市建筑科學研究院有限公司，上海 200032)

1 工程概況

上海市某優秀歷史保護建筑建成于1908年，采用英國古典主義建筑風格，為4層磚木結構(局部為混凝土結構)房屋，采用木屋架雙坡屋面，原有基礎為磚砌大放腳條形基礎，2009年進行房屋修繕時，采用錨桿靜壓鋼管樁對基礎進行托換加固。房屋主體豎向承重構件基本為磚墻，即采用縱橫墻承重體系，2009年利用鋼筋網砂漿面層對承重磚墻進行加固。水平承重構件主要為木梁、木擱柵，基本為原有歷史構件。混凝土結構分為2009年修繕前的原結構與2009年修繕后的新增結構，其中，原結構梁、板于2009年采用碳纖維布加固。木屋架構件通過榫接的方式連接，并輔以扁鋼、鐵銷和螺栓進行固定。木屋架下弦兩側于2009年采用夾鋼板加固。

圖1 2層建筑平面

2層半至3層斜梯段木梁與2層半休息平臺木梁采用槽口榫連接(見圖2)，2層半至3層斜梯段側面扶手下方木梁通過槽口榫插接在2層半休息平臺木柱上(見圖3)，木柱卡接在休息平臺木梁上。休息平臺木擱柵一端擱置在休息平臺木梁上，一端插入承重磚墻內。

圖2 斜梯段木梁與休息平臺木梁連接

圖3 扶手下方木梁與休息平臺木柱連接

2 檢測鑒定

2007年進行綜合檢測鑒定時，房屋整體向北、西傾斜，平均向北傾斜5.28‰，平均向西傾斜5.42‰。樓面個別木構件端部嚴重腐爛，木屋架端部基本完好，無明顯腐爛現象，承重磚墻未見明顯開裂等結構性損傷。樓梯間裝飾基本保存完好，未見節點松動脫開跡象。

2.1 木樓梯損傷檢測

現場檢測人員對木樓梯節點脫開處進行局部損傷檢測，以了解承重構件節點連接質量與腐蝕、蟲蛀等情況。此外，還對整個樓梯進行外觀檢查，包括外露構件節點連接情況、樓梯外觀質量等。

檢測結果表明，木樓梯除2層半休息平臺損傷嚴重外，其余位置外觀質量正常，外露構件節點連接處無明顯脫開跡象。

2層半休息平臺損傷具體表現為：①連接節點及裝飾板脫開 2層半至3層斜梯段木梁與休息平臺木梁連接處脫開，脫開深度為18～28mm；2層半至3層斜梯段側面扶手下方木梁與2層半休息平臺木柱連接處脫開，脫開深度為12～32mm；2層半至3層斜梯段底部裝飾板與2層半休息平臺底部裝飾板連接處脫開，脫開深度為8～35mm；2層半休息平臺少量木擱柵與休息平臺木梁連接處脫開，脫開深度約為21mm；2層半休息平臺西側木地板與踢腳線脫開，脫開深度約為13mm。②木構件蟲蛀 2層半休息平臺南側存在較嚴重的蟲蛀情況，個別木擱柵及局部裝飾板蟲蛀嚴重，休息平臺木梁蟲蛀較嚴重，并伴有一定腐蝕，且在該區域發現白蟻糞便。③木構件腐蝕 2層半休息平臺北側存在較嚴重的腐蝕情況，個別木擱柵腐蝕嚴重，休息平臺木梁腐蝕較嚴重。

2.2 休息平臺木梁撓度測量

現場測量木樓梯整層、半層高度處休息平臺木梁撓度，由于休息平臺木梁上方覆蓋木地板，下方設有裝飾板，木梁撓度不具備直接測量條件，為此通過測量木地板相對高差近似反映木梁撓度。

現場測量結果表明，除2層半休息平臺木梁撓跨比(1/196)超過正常使用極限狀態撓跨比限值(1/250)外，其余整層、半層高度處休息平臺木梁撓跨比(1/636～1/287)均在限值范圍內，可知2層半休息平臺木梁撓度過大。

此外，還對2層半休息平臺相對高差進行測量，結果表明，休息平臺東側高度低于西側25.4～33.8mm，南北向中間高度低于兩側25.2～26.8mm。

2.3 其余區域損傷檢測

除木屋架少量桿件及個別檁條出現干裂外，其余承重結構構件使用正常，未見明顯結構性損傷。抽查的木屋架及樓面木擱柵等與墻體連接節點未見明顯松動脫開跡象。底層承重墻使用正常，未見明顯潮濕、滲水發霉跡象。

2.4 房屋整體變形測量

房屋整體向西、北傾斜，向西傾斜率為3.09‰～9.31‰，平均傾斜率為5.52‰；向北傾斜率為4.24‰～7.91‰，平均傾斜率為6.13‰。

房屋整體相對高差測量結果表明，房屋東、西側面南高北低，最大相對高差分別為193，165mm，換算傾斜率分別為8.91‰，5.82‰；房屋北側面東高西低，最大相對高差為26mm，換算傾斜率為2.24‰。

3 結構承載力驗算

現場實測黏土磚強度等級為MU7.5，砌筑砂漿強度等級為M1.0，磚墻面層加固砂漿強度等級為M20，新、舊混凝土強度等級分別為C30，C18。根據材料強度測試結果，結合房屋使用功能，采用結構設計分析軟件盈建科對主體結構在靜力作用下的承載力進行驗算。

木樓梯承載力驗算過程中，木材取為美松，等級取為TC17B，考慮強度折減系數0.8。驗算結果表明，在不考慮木樓梯木構件已有腐蝕、蟲蛀、下撓變形等諸多不利因素影響下，木構件承載力滿足要求，2層半休息平臺木梁最大應力比為0.97，承載力富余量較小。

4 損傷評估

2層半休息平臺木梁西側支撐休息平臺的木擱柵，東側支撐2層至2層半、2層半至3層的斜梯段木梁與扶手下方木梁屬于木樓梯重要構件，2層半構件連接節點脫開的主要原因如下。

1)2層半休息平臺木梁端部出現較嚴重的蟲蛀及腐蝕，使構件受力性能受到明顯削弱，包括構件抗彎剛度、承載力等，進而在相同荷載作用下產生較正常情況下更大的撓度。

2)木梁端部損傷影響節點連接質量，如端部節點約束減弱、節點產生一定轉動等，這在一定程度上加大了木梁跨中撓度，并使木梁產生一定量的向下位移。

3)2層半休息平臺兩側木擱柵蟲蛀或腐蝕嚴重，構件已基本失效，導致休息平臺上的荷載主要由中間木擱柵承擔，而作為休息平臺木擱柵一端支撐點的木梁受到更大的跨中荷載作用，導致木梁跨中彎矩增加，進而加大木梁撓度。

4)2層半休息平臺部分木擱柵受力失效后，導致休息平臺木梁一側的側向約束削弱，木梁易產生側向位移。

由于2層半至3層斜梯段木梁或扶手下方木梁僅通過槽口榫(僅受壓)連接在休息平臺木梁或木柱上，無其他連接加強措施，當2層半休息平臺木梁產生過大撓度及一定量的向下、側向位移時，2層半至3層斜梯段木梁或扶手下方木梁將從休息平臺木梁或木柱上的孔洞中拔出。

由于現狀測量與2007年測量時考慮的因素不同，2次測量結果存在一定差異。但總體來講，2次測量結果反映的傾斜規律基本一致，即房屋整體向西、北傾斜，2007—2020年房屋傾斜變化不明顯。由于房屋承重結構與圍護結構未見明顯變形損傷，可推斷房屋沉降基本穩定。

5 結語

1)損傷檢測結果表明，木樓梯除局部存在嚴重損傷外，其余主體承重結構與構件基本正常。抽查的樓面木構件與木屋架端部未見明顯松動脫開跡象，房屋存在一定量的不均勻沉降(推測沉降已穩定)，綜合評定該房屋為基本完好。

2)建議更換木樓梯2層半休息平臺木梁，替換蟲蛀、腐蝕的木擱柵，并對其余木構件進行全面蟻蝕、腐蝕病害普查與防治。

3)優秀歷史保護建筑具有重要的歷史、文化與藝術價值，在日常使用過程中，應加強對建筑的保護與檢查，發現問題應及時處理，確保房屋使用安全。