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文物保護建筑勘察特點及工程實例分析

收錄時間:2011-01-13 08:05 來源:同濟大學結構工程與防災研究所  作者:夏敏,陸洲導,余江滔,許利軍  閱讀:0次 評論:0我要評論

內容提示:介紹了上海共舞合建筑的房屋勘察和質量檢測過程,為類似的文物保護建筑勘察工程提供借鑒,并提出了文物保護建筑勘察工程有別于一般房屋質量檢測工程的特點。

延伸閱讀:勘察 實例分析 文物保護

        共舞臺地處上海市黃浦區延安東路433號,屬大世界游樂場的一部分,1989年9月被列為上海市第一批優秀歷史建筑,并被上海市人民政府公布為上海市文物保護單位,保護要求為三類。共舞臺為歐式仿古風格建筑,建成于1930年。(參考《建筑中文網

        共舞臺由英國人設計,原為三層現澆鋼筋混凝土框架結構,樓、屋面板均為現澆樓板,采用非承重砌體磚墻進行填充和分隔。近80年來,經過多次改造和擴建工程之后,該房屋的建筑和結構平面布置與原設計圖紙相比,均有了較大的改動。

        1 房屋勘察

        1.1 房屋現場測繪

        由于該建筑原始設計圖紙部分缺失,又經歷了多次改造擴建工程,故必須首先對其進行全面精確的現場測繪。測繪工作采用索佳set2000無棱鏡反射全站儀及配套設備,在共舞臺內外部各布設了一條閉合導線。依據房屋內部布設的導線閉合環,利用極坐標法采集共舞臺劇場各層內部輪廓線和室內各立柱角點的坐標。再將坐標數據傳輸到計算機,利用南方CASS進行地形圖繪制,最后得到共舞臺房屋的內外輪廓邊線圖,房屋內外輪廓線的測繪結果將成為準確繪制共舞臺最新建筑圖和結構圖的重要依據。

        1.2 房屋傾斜及不均勻沉降測量

        測量結果表明:共舞臺房屋整體基本呈現向北傾斜的趨勢。測量的各柱向北方向的最大傾斜率為3·3‰,向東方向的最大傾斜率為2·9‰,向西方向的傾斜率為2·4‰,均在(GB50007-2002)《建筑地基基礎設計規范》[2]允許的4‰范圍內。

       

        屋面相對不均勻沉降測量成果圖如圖1所示。由圖可見:該房屋最大相對沉降值為225mm,西北角部的P1點為整個建筑的最低點,南方角部的P5點為最高點,整個房屋基本呈現東南高西北低的趨勢。這一結果與房屋傾斜趨勢基本一致。

        2 房屋結構復核與損傷狀況的檢測

        2.1 房屋結構復核

        現場調查復核了共舞臺房屋結構的布置情況,并抽樣檢測了構件幾何尺寸及構件配筋情況。結果表明:該房屋主要梁、板、柱構件的實際尺寸和配筋情況與原設計圖紙基本吻合;主要梁、板、柱構件的混凝土保護層厚度平均值為30mm,基本符合現行規范規定的要求。

        2.2 房屋損傷狀況檢測

        由于該房屋2005年曾進行過修繕和加固,因此重點保護部位(外貌)狀況基本良好,結構外觀亦無明顯的破損。房屋室內墻體、門窗、管道等尚未發現有較明顯的損壞現象,也沒有發現房屋原結構表面出現明顯的裂縫情況,僅在走廊的廁所部位局部存在墻面、樓板滲水、粉刷層剝落的現象。少量屋面板底面因年代久遠局部出現混凝土保護層剝落和鋼筋外露銹蝕的現象。屋頂狀況基本良好,尚未發現嚴重的屋面滲水現象。

        3 房屋結構耐久性檢測

        對房屋的混凝土碳化和鋼筋截面銹蝕進行了檢測。在該房屋各層不同部位的梁柱上取出了12個混凝土芯樣,采用濃度為1%的酚酞溶液測試混凝土碳化深度,結果表明:混凝土結構構件的碳化深度(34~74mm)已超過混凝土保護層厚度(平均值為30mm),達到了主筋所在位置?,F場采用剔鑿檢測方法測試鋼筋的銹蝕狀況,利用高精度電子游標卡尺對鋼筋在銹損后的有效直徑(或邊長)進行了測量,并分析鋼筋截面銹蝕率,結果表明:未外露鋼筋鑿開保護層后,發現鋼筋表面銹蝕,平均銹蝕率為7·3%。

        4 房屋主要材料強度的檢測

        遵循保護性建筑應優先采用無破損檢測手段的原則,采用超聲回彈綜合法對該文物建筑的梁柱混凝土強度進行檢測,并鉆取了混凝土芯樣,采用芯樣測試結果對非破損檢測結果進行修正。結果表明:該房屋的混凝土強度離散性較小,但強度偏低。各層梁柱混凝土強度的推定值在14·9~15·6MPa之間,標準差為0·277MPa,混凝土的最終強度等級可以推定為C15。采用里氏硬度法對結構構件的鋼筋強度進行現場抽樣檢測,推定該房屋結構構件主筋的強度設計值為295MPa,但考慮到20世紀30年代的鋼筋強度是介于一級鋼和二級鋼之間,為安全起見,建議該文物建筑在以后的修繕加固及改建工程中采用現行規范的HPB235級鋼筋進行設計計算。

        共舞臺房屋的框架填充磚墻采用燒結粘土實心青磚,現場采用回彈法對其強度進行了抽樣測定,結果表明:燒結粘土實心青磚的強度等級為MU7·5。由于共舞臺房屋建造年代久遠,采用回彈法對砂漿強度進行測試時,砂漿已經風化呈粉狀,無法測得其強度值。

        5 房屋結構安全性分析

        5.1 上部結構承載力驗算

        該建筑原始設計無抗震設防的考慮,根據現場實測得到的主要材料強度,按不考慮抗震設防的要求,利用PKPM軟件中的“SATWE”模塊對該建筑的上部結構進行承載力驗算和配筋量的校核。經驗算,在房屋現有的使用條件下,上部結構大部分承重構件的承載能力能滿足要求;但是仍有很多梁、柱構件出現了超筋現象、配筋量達不到承載力要求,或框架柱的軸壓比超限,對于這些不滿足承載力要求的構件需作相應的加固處理。

        5.2 地基及基礎承載力分析

        該建筑基礎主要采用柱下鋼筋混凝土獨立基礎,只在走廊部位和門廳部位采用了少數幾個柱下聯合基礎。由于該房屋建造已有近80年的歷史,基礎的沉降已基本完成,房屋的傾斜率也不大,可以認為現階段該建筑的地基承載力和變形滿足使用要求。

        根據業主提供的裝修預案,共舞臺經修繕后將恢復原來的框架結構體系(2005年的大修工程將該文物建筑原來的框架結構體系變為了混合結構體系),不改動外立面,不增加荷載。未來的使用功能變化也不大,主要是將劇場改做演播廳。房屋建筑布置與目前也基本保持相同,幾次大修中增建的部分將全部拆除,以恢復該文物建筑的原貌。因此,該建筑未來的使用荷載將會不變甚至減小。故地基無須作特殊的處理,地基及基礎應能滿足未來使用荷載下的承載力和變形要求。

        6 房屋結構抗震性能分析

        共舞臺是建于Ⅳ類場地土、7度抗震設防區域的框架結構,建筑平面不規則。由于建造年代較早,設計時沒有考慮抗震設防的要求,故其抗震構造有許多不能滿足現行有關抗震規范的要求。根據DBJ08-81-2000《現有建筑抗震鑒定與加固規程》的規定[3]對其進行一級抗震鑒定,結果表明:該文物建筑的綜合抗震能力不滿足第一級鑒定要求。根據規程第4·2·6條款[3],該建筑可不再進行第二級抗震鑒定,但應對房屋采取加固或其他相應措施來提高其抗震性能。

        7 文物保護建筑勘察的特點

        在對上海共舞臺勘察工程實例分析的基礎上,筆者將文物保護建筑的勘察與一般的房屋質量檢測進行了仔細對比,認為前者的特點主要表現在以下幾個方面:(1) 文物保護建筑一般都有幾十年乃至上百年的歷史,其圖紙、資料等缺失嚴重,又常經歷過多次的改造擴建工程,故往往要首先對其進行全面精確的現場測繪工作,其測繪結果將成為準確繪制建筑圖和結構圖的重要依據。

        (2) 文物保護建筑因其特殊的歷史、文化、科學價值,應首先對其建筑文脈、建筑歷史沿革、建筑風格及特色等進行充分調研,在不破壞其重點保護部位的前提下,對其開展全面而又細致的勘察工作,為以后的修繕和改建提供有力的依據,以使文物建筑得到最大限度的保護。

        (3) 對文物保護建筑進行勘察時,除了應滿足一般房屋質量檢測的相關規范要求之外,還必須遵守國家級別的保護法規(如《文物保護法》、《文物保護法實施條例》、《文物保護工程管理辦法》等)和地區性的保護法規(如《上海市優秀近代建筑保護管理辦法》)[4]。但同時,實踐也證明,文物保護建筑的勘察工作仍然缺乏更細致全面、可操作性強的法規。因此,需要加快完善法規、制訂相關的行業標準,例如:制訂《文物保護建筑工程勘察設計標淮》等,以此詳細規范對勘察文件的編制和深度要求。

        (4) 文物保護建筑的勘察過程中往往會遇到許多問題,如:結構承載力、抗震性能與文物保護之間存在矛盾;勘察范圍、手段受限制往往引起測繪困難、誤差甚至錯誤,而建筑和結構上的測繪誤差和錯誤又會對后面的設計計算工作造成很大的影響,導致不得不反復進行復核、補測。因此,相比一般的房屋質量檢測,其工作難度、工作量和工作周期將大大增加。

        8 結語

原文網址:http://www.210688.tw/research/201101/14662.htm

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