歷史建筑功能改善與再利用實例

劉思奇，于 虹

（北京大學基建工程部，北京 100871）

0 引言

歷史建筑見證了時代變遷，鐫刻著城市記憶，具有鮮明的地方特色，已經成為文物古跡之后又一個重點保護門類。然而與文物古跡保護“以保為主”的傳統方式不同，歷史建筑的保護更加強調發掘建筑的可利用價值，發揮自身的使用功能，賦予其新的使命，讓歷史建筑融入城市的發展，同時保留其原有風貌［1］。

1937 年美國學者提出了“適用性再利用”的概念，即對既有建筑進行改造以適應新的用途及使用方式［2］，這一理念被廣泛應用于國內外的歷史建筑保護工作中，然而如北大紅樓、上海展覽中心等多數公共建筑多是對建筑進行結構加固和現代化裝修［3］，并未對建筑內部的布局設計與建筑結構進行調整。因此，當歷史建筑被賦予新的使用功能時，如何做出相應的調整和改善，以滿足功能需求是實現歷史建筑再利用所要面臨的關鍵問題。

本文以北京大學 19～21 樓室內改造工程為例，總結了歷史建筑功能轉換過程中所面臨的困難及應對辦法，討論了針對建筑布局調整、結構變動、功能改善等方面的設計方案與施工方法，為歷史建筑再利用改造提供了參考。

1 工程概況

北京大學 19～21 樓建成于 20 世紀 50 年代，位于北京大學校本部南端，總建筑面積 4 485.8 m2，3 座建筑的結構形式、設計布局一致，為地上 3 層的磚混結構、水泥瓦坡屋頂建筑，主要承重結構由內外磚墻、預制槽型樓板組成，于 2 0 世紀 80 年代進行了整體抗震加固工作，2019 年被評為歷史建筑，此前 19～21 樓一直作為教職工宿舍使用。

2 改造目的與原則

由于校園規劃的改變及教學科研工作的需要等因素，同時出于為了更好地保護歷史建筑的考慮，學校決定將 19～21 樓的使用功能調整為辦公樓，提供給博士后、訪問學者等作為辦公、開研討會的地點。3 座建筑的結構形式、建筑面積及各樓層的布局基本一致，因此本文以 19 樓的 3 層為例，介紹本工程的改造方法與施工工藝，原平面布置圖如圖 1 所示。

圖1 改造前平面圖

建筑原布局每個房間面積為 10 m2左右，按可容納 3 人考慮，滿足辦公室對于使用面積的需求，但對于新增討論室的功能來說面積顯然是不夠的，因此需要重新規劃建筑布局，通過調整和重塑其功能空間分布以適應新的使用需求，這種改造方式可以發掘歷史建筑的潛在價值，相較于維持建筑原狀是一種更加積極的保護方式［4］。除此之外，本次改造還進行了現代化裝修，改善建筑節能、防水、疏散等功能，在提升使用舒適性的同時，還須令其滿足相關規范的要求。

3 布局調整及相應結構變動

3.1 消防疏散及安全出口調整

近些年來，隨著防火、滅火工作科學性的提升，以及有關部門大力治理火災隱患的背景下，我國在防治火災方面取得了巨大的成功，然而每年火災造成的人員傷亡和經濟損失仍排在各種災難、事故的前列［5］，因此建筑內的消防安全的重要性不言而喻。歷史建筑建成年代早，由于歷史的局限性，設計時普遍缺乏消防方面的考慮，但隨著用電負荷的增加和整個社會對消防安全問題重視程度的增加，建筑的布局和功能滿足消防相關規范要求已經成為了其投入使用的必要條件。使歷史建筑滿足當代消防規范要求也成了改造的重要環節。

19～21 樓年代久遠，沒有成體系的建筑防火與消防安全設計，不符合現今的相關規范和使用要求。參照現今的相關規范和使用要求，19～21 樓建筑耐火等級為三級，每層需要設置兩個安全出口，對于 2、3 層來講即兩部樓梯，建筑內的疏散門的凈寬度不得＜0.9 m，且直通疏散走道的房間疏散門到安全出口的直線距離不能＞18 m［6］，因此將 19 樓 3 層的平面布局調整為圖 2 所示。由于平面圖最右端的兩個房間疏散門距安全出口超過 18 m，采取封堵原房門洞口，改為相鄰房間連通的方式，組合為一個套間，并共用一個疏散門。通過這樣的布局調整，使該套間的疏散門距安全出口的距離為 17.83 m，滿足了規范的要求。

圖2 改造后平面圖

改造前門洞寬度不滿足防火設計要求，因此本次改造過程中將門洞寬度擴至 1 m，為增強開洞薄弱處的承載力，在每個洞口上方增設鋼筋混凝土過梁，支撐洞口上部砌體傳導下來的豎向荷載。梁寬與墻體厚度一致，高度為 180 mm，兩端伸入墻體 250 mm。現場施工情況如圖 3 所示。

圖3 擴門洞與過梁施工

原建筑每層只有一部樓梯，不滿足消防疏散要求，增設樓梯需要將原樓板開洞，但這必然會對整個建筑的結構體系和平面布置造成一定影響，因此開洞的位置和尺寸的確定是關鍵事項。有相關研究表明，當對樓板開洞面積不大于整個樓層面積的 15 % 時，樓板的局部開洞對建筑整體的受力情況及抗震性能影響不大，不需要相關的結構鑒定，且在建筑的角部開洞對整體造成的影響最小［7］。因此本次改造樓板開洞選在平面圖中左上方的角部位置，為不影響其他房間使用及滿足樓梯疏散寬度的要求，將原位置的整個房間樓板開洞，開洞面積占樓層面積的 2.36 %，對原結構體系影響不大。

新增樓梯的構造簡單且施工的難度不大，需要注意的關鍵要點是新增構件與原結構的連接。本工程采用在樓梯梁、樓梯休息平臺與磚墻連接處開槽并植入鋼筋，分別與樓梯梁、休息平臺的受力鋼筋相連，用混凝土澆筑成整體。樓梯梁嵌入磚墻的深度為 250 mm，休息平臺受力方向一端與樓梯梁相連，其他 3 個方向嵌入墻體，為增加樓梯與墻面的連接強度，每間隔 1 m 開鑿一個梯形銷鍵，嵌入墻體深度 200 mm，具體形式如圖 4 所示。

圖4 新增樓梯情況及連接工藝（單位：mm）

3.2 討論室改造

砌體結構磚墻承重的特點使建筑的平面布局不靈活，使得原房間的空間較小，無法滿足討論室需要大空間的要求。本次改造需要在每層的相同位置選取兩個房間，拆除中間的墻體，將兩個房間合并為討論室。

兩個房間中間的承重墻被拆除，導致建筑局部的荷載的傳導體系受到了破壞，加之功能的轉變導致樓面荷載加大，單純用一道鋼筋混凝土梁替換原來的墻體承重的方式僅能恢復荷載的傳導，但會使梁端固定位置的墻體荷載增加過多，且無法解決原樓板承載力不足的問題。因此本工程拆除討論室原樓板，增設現澆鋼筋混凝土樓板及兩道梁，具體情況如圖 5 所示。

圖5 討論室梁板布置圖

樓板拆除按照從上到下的順序進行，拆除本層樓板和磚墻前，應將其所承擔的全部結構和荷載卸除，并在下一樓層對應房間內安裝滿堂紅腳手架，對樓板形成穩固的支撐后方可開始拆除。拆除完成后，沿討論室橫縱中線方向布置兩道鋼筋混凝土梁，深入墻體深度 200 mm。梁身自重及拆除墻體承擔的豎向荷載由討論室四周墻體承擔，經計算仍滿足承載力要求，但由于梁截面寬度較小，其與墻體連接部位容易發生應力集中現場，從而導致墻體破壞。為解決應力集中問題，增設鋼筋混凝土梁墊充當支座，以起到分散應力的作用，具體構造如圖 6 所示。新增樓板與墻體的連接方式與上文提到的樓梯板一致。

圖6 新增鋼筋混凝土梁支座構造（單位：mm）

4 功能改善工作

19～21 樓自 20 世紀 50 年代建成后，一直作為教職工宿舍使用，未曾進行過大規模的功能性改造，如今隨著時代的進步、社會的發展，人們對建筑的功能性和使用舒適性都有了更高要求，且其使用功能調整為辦公樓，因此使建筑符合現代辦公需求的功能性改造勢在必行。

傳統的筒瓦坡屋面是 19～21 樓的特色之一，本次修繕將屋面檁條之上的部分換新，依舊使用傳統屋面苫背工藝，雖然瓦屋面的技術成熟、施工難度小，但瓦片之間的搭接位置較難做到嚴絲合縫，水從縫隙中流入造成漏水的情況時有發生，從而影響建筑壽命。為解決傳統屋面防水性不足的缺點，本工程在屋面第一層護板灰之上增設一道涂抹防水層，以加強屋面的防水能力，防水層固化后繼續進行苫泥背等其他工序，施工情況如圖 7 所示。本次改造在保持傳統工藝的同時，引入現代施工工藝，不僅保留了歷史建筑的原本風貌，并且令其功能性增強。

圖7 屋面防水施工

建筑樓板均為小塊預制板拼接而成，由于長年溫度應力和干縮作用等因素，板間接縫處的灌縫材料有開裂的現象［8，9］，經檢測機構鑒定滿足承載力、耐久性等相關要求，但對于有防水要求的房間會發生滲漏的問題。本次改造將涉及到用水的衛生間和盥洗室的預制板拆除，全部更換為現澆鋼筋混凝土樓板，以保證房間的防水功能。

原建筑外門及窗框均使用木制材料，經歷多年風雨侵蝕后老化嚴重，需要全部更換。木制門窗的耐久性、氣密性、保溫性能不好，長時間使用容易變形，不利于節能，我國冬季供暖的地區用在供暖上的能源消耗巨大，其中空氣滲透耗能占能源消耗的三分之一以上［10］。因此為提升建筑的節能型，本次修繕將外門窗全部更換為斷橋鋁材質的門窗，樣式與顏色與之前保持一致。同時更換樓內采暖系統并作管道保溫，為每間辦公室增設多聯機空調系統，為衛生間、配電室新增機械排風系統。磚混結構建筑本身具有較好的節能保溫性能，本工程在圍護結構能保證氣密性的前提下，更換采暖系統和增加空調系統，令使用體驗感得到極大提升。

5 結語

歷史建筑處于使用狀態是延續其生命力的前提，而結合實際需要對歷史建筑進行功能改善和再利用是挖掘其使用價值的有效途徑。本文以北京大學 19～21 樓內部改造工程為例，探究了通過布局調整、現代化改造等方式使歷史建筑適應全新使用功能的方法。

19～21 樓現已通過政府相關部門的驗收，并投入使用。這表明通過合理的布局設計和改造工作，歷史建筑可以適應與原設計不同的使用功能，在現代社會同樣可以發揮價值。本次改造是歷史建筑再利用的成功案例，同時也為今后的歷史建筑保護工作提供了參考。Q