某历史文物建筑的安全检测鉴定与加固设计

某历史文物建筑的安全检测鉴定与加固设计

梁国柱

广东粤信建设工程质量安全检测有限公司

摘要：某文物建筑建于清朝十九世纪末期，结构形式为砖混结构。该建筑由于建造年代久远，且缺少维护，主体结构出现严重的耐久性损坏。因使用要求，拟对该建筑进行检测鉴定和加固改造。和普通建筑物相比，文物建筑在检测鉴定和加固改造时有自身的特点和特殊的要求：结构资料缺少，建筑外貌不能大的改变等。本文介绍了改工程检测鉴定和加固设计的基本情况，提出了文物建筑安全鉴定和加固设计时的一些注意事项，供同行参考。

关键词：历史文物；检测鉴定；加固

1.概述

珠海市某海关楼建于清朝十九世纪末期，属于珠海市重点文物保护建筑，局部被后期加建或改建。该建筑由于建筑年代久远，地面、墙体、屋面、梁柱等存在严重损伤。使用单位拟对该建筑进行修缮设计。为确保该建筑的使用安全，需要对该建筑进行安全性及抗震性能检测及鉴定。并根据检查情况及鉴定结论，进行加固设计。

2.结构检测鉴定

结构检测鉴定主要包括内容：1.现场检测，包括建筑物整体调查，目前的使用状况、整体变形等方面的情况；结构布置与轴线尺寸测量；构件的截面尺寸、构造措施及损伤等方面的情况；砖强度、砂浆强度的抽样检测；2.根据检测结果进行房屋的静力和抗震承载力的验算；3.根据以上检测和计算结果对结构的安全性进行分析，并给出鉴定结论和意见。

2.1现场检测

2.1.1现场查勘

经现场调查，该楼作为文物建筑空置多年，且疏于维护，目前结构整体老化明显，外墙表面风化严重，局部发霉，抹灰剥落；混凝土柱、梁、板保护层剥落，钢筋外露锈蚀严重；门窗破损老化严重。具体现状如下：

（1）、梁、柱构件的现状：

二层走廊柱倾斜，柱脚混凝土胀裂、剥离，梁局部受到人为损坏混凝土层导致钢筋外露；一层局部主梁开裂，走廊柱倾斜，柱脚混凝土胀裂、剥离、钢筋外露、腐蚀剥落；三层走廊柱倾斜，楼板局部渗水，混凝土剥落、钢筋外露。

二、三层屋檐板板底、走廊栏杆混凝土剥落、钢筋外露，檐板走廊栏杆外表面微生物附生严重。

（1）地面铺装现状

A、首层、二层和三层室内地面均为37×37的阶砖，大部分阶砖开裂、破损，部分破损处后用水泥修补。

B、首层、二、三层走廊均为水泥铺地，污染严重，有杂物堆放，水泥地面保存基本完好。

（3）墙体的现状

A、墙体外均刷批荡，批荡局部破损、剥落；部分后期用水泥修补，与原始批荡不协调；部分区域后期重复抹灰，后加抹灰层空鼓、剥落；

B、三层内墙体微生物附生严重；南面外墙藻类、植物根系附生严重；

C、内外墙面上均有残留的电线槽、插座板，还有残损的功能指示牌和危楼警示牌；

D、外部墙体均污染严重。

（4）门窗的现状

海关楼的门均为实木门，门上气窗为玻璃镶木框构造；窗为玻璃镶木框构造，二层南面窗洞被红砖填堵、其余窗户或木框尚存。由于木质基材本身易遭腐蚀破坏，加上长久的外界环境因素和人为因素等的破坏，现在已经出现了如下病害：A、部分门、窗缺失或破损；B、门、窗基材糟朽、局部劈裂、变形严重。

（5）屋面的现状

海关楼周边树木枝干由于长期缺乏管理与维护，已依附在屋顶生长，落叶腐朽使屋顶生物附生非常严重。致使屋顶沥青涂料防水层严重老化、破碎，失去防水功能。

（2）上部结构的倾斜和不均匀沉降的检测

现场采用经纬仪对该房屋主要转角部位的倾斜情况进行检测，测量结果表明，该楼上部结构东北角（8×D测点）出现较大倾斜，最大倾斜率（包括施工误差和外装修的影响）为6.94‰，大于规范允许变形值(4‰)。同时检查发现首层局部墙体出现不均匀沉降裂缝。

（3）结构布置与轴线尺寸测量

经现场查勘，该建筑为石墙+砖墙混合结构，共3层，首层主要由毛石墙承重，二三层由粘土砖墙承重。钢筋混凝土楼、屋盖，无构造柱及圈梁。首层开间跨度主要为3.8m、5.0m、6.5m，进深主要为6.6m、4.5m。二层开间跨度主要为3.8m、11.5m，进深主要为7.2m。其平面布置及轴线尺寸见图1。

建筑平面布置图

（4）截面尺寸检测

首层石墙厚度主要为450mm，二层至三层粘土砖墙厚度主要为370mm。混凝土梁截面尺寸为250×400mm、250×450mm、200×400mm等。

（5）砂浆强度及砌体强度检测

首层大部分承重墙为毛石墙，使用的是白灰砂浆，表面风化严重，墙体及砂浆外观质量很差；二层承重墙为粘土砖，使用的是黄泥砂浆，砂浆强度很低，采用回弹检测时大部分回弹值无读数；三层承重墙为粘土砖，使用的是水泥砂浆，经查勘推测，三层部分为后期加建，砂浆质量较好，砂浆强度达到M5.0以上，砖强度等级达到MU5.0。

2.2抗震验算

抗震验算采用中国建筑科学研究院开发的多层砌体结构分析程序PKPM系列软件对建筑物进行分析。场地类别为II类场地，建筑物按七度、三级抗震设防。计算模型根据现场检测结果建立而成。

验算结果表明：

各层承重墙体高厚比满足规范要求，首层和三层承重墙体抗震承载力、受压承载力满足规范要求，但二层承重墙体抗震承载力、受压承载力（抗力与效应之比不足1.0）不满足规范要求。

2.3安全性评定

1、承载力验算结果表明，该楼二层抗震承载力、受压承载力不满足规范要求。

2、该楼上部结构轴线位置8×D倾斜量值大于规范允许值，且首层砖墙出现不均匀沉降裂缝，表明该房屋地基基础局部出现不均匀沉降。

3、该建筑建造年代久远，未设圈梁和构造柱及拉结筋等，抗震构造措施不满足珠海7度设防的抗震标准要求。

4、外墙表面风化严重，木门窗破损老化严重，且部分混凝土构件开裂严重，不适于继续承载。

综上所述，该建筑地基基础安全性等级评为Cu级，上部承重结构安全性等级评为Du级，围护系统部分安全性等级评为Cu级，整体结构的安全性等级因此评定为Dsu级，即结构安全性受到严重影响，应对建筑整体（含基础）进行有效加固和维修处理。3.建筑物加固设计

根据现场勘查、病害调查及综合评价分析结果，对该建筑物进行修缮保护设计。修缮保护设计应采用合理的维修加固技术手段和工艺流程，延长文物本体的寿命。

3.1结构加固保护措施

（1）基础加固

由于上部结构倾斜测量结果表明，建筑东北角存在倾斜，基础存在不均匀沉降现象。故本次基础采取对倾斜一侧（沿着外墙周围）进行钻孔静压注浆的方法进行加固。详见图2。该方法是一种比较成熟又经济的地基加固技术，该法的原理是通过压力将水硬性浆材注入到填土中，加固体在土中形成板根状骨架，从而提高土体的密实度，增加强度和水稳性，减少沉降。

图2基础加固平面图

（2）新增构造柱

由于首层承重墙为石墙，且墙厚较大，新增构造柱存在较大的难度，以及对对墙体会造成一定的损坏，故本次只在二三层纵、横墙交接处新增构造柱，构造柱断面尺寸为b×h=370×370mm，纵筋4B18，箍筋A8@200，混凝土强度等级C25。

（3）墙体外加钢筋网-砂浆面层加固

针对首层和二层砂浆强度较低的情况，外墙采用双面钢筋网-砂浆面层进行加固，内墙采用单面钢筋网-砂浆面层。首先清理、修整原墙体批荡层，制作A8@250钢筋网，每500mm距离设置L型化学锚筋锚入墙内，然后采用人工抹灰方法，抹厚度30mm的M10水泥砂浆层。

（4）柱、梁粘钢加固

对部分存在钢筋外露锈蚀的梁柱采用外粘型钢或钢板加固的方法，首先将原批荡铲除，对原砼面打磨并将打磨面清理干净；对钢板需粘贴面打磨请清理干净打磨面，用甲苯涂擦，以清除其油污；在钢板粘贴面抹按比例配制好的结构胶，然后将钢板贴在砼面上并压紧；在钢板外露面上涂一层环氧胶浆，并在面上撒砂。

（5）混凝土柱、梁、板保护层剥落，钢筋外露锈蚀处理

混凝土柱、梁、板破碎砼剔除；将锈蚀钢筋的铁锈擦除干净；在外露钢筋表面涂一层环氧胶浆；用环氧砂浆填补抹平。

4.结论

通过对该建筑的安全鉴定和加固设计，我们有几点深刻的体会：

1.文物建筑由于建造年代久远，特别是对于长期空置且缺少维护的建筑，原始设计资料缺失，鉴定重点是对结构体系和损伤情况进行检测，其次采用无损方法对材料强度进行检测，尽可能减少对建筑物的影响。

2．修缮保护设计应包括主体结构整体的加固和围护结构构件的修缮保护，加固应特别注意避免由于改变文物古迹的应力分布，加固必须把对文物古迹的影响控制在尽可能小的范围内。

参考文献

[1]建筑抗震设计规范GB50011-2010

[2]砌体结构设计规范GB50003-2011

[3]建筑抗震鉴定标准GB50023-2009

[4]建筑抗震加固技术规程JGJ116-2009

[5]石质文物保护修复方案编写规范WW/T0007-2007