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文物建筑加固典型案例:和平饭店南楼抗震加固及改造工程

文章出处:悍马加固材料人气:-发表时间:2018-03-30 16:31【

基本信息

项目名称:上海市和平饭店南楼抗震加固及改造工程

建设地点:上海市

建筑面积:11697m2

原建年代:1906年

改造设计时间:2009年

保护等级:全国重点文物保护单位

一、工程概况

和平饭店南楼建筑平面布置图

和平饭店南楼建筑平面布置图

和平饭店南楼1989年9月25日被公布为上海市第一批近代保护建筑,保护类别为二类,编号为HP-A-006,2006年被确定为全国重点文物保护单位。大楼建于1906年,由英资玛礼逊洋行的司各特(Walter Scott)设计,华资王发记营造厂承建,于1908年开业。建成后,高30m,共6层,砖木结构,是上海租界内有名的外资饭店,也是上海和中国早安装电梯的一幢建筑。1909 年,万国禁毒会第一次大会在这里召开。1914年,汇中饭店6层发生大火,原位于顶层的两座巴洛克式的亭子及屋顶花园烧毁。在火灾后的修复过程中,顶层被修复为平顶。20世纪30 年代,汇中饭店向华人开放。

和平大楼南楼北立面图

和平大楼南楼北立面图

“八一三”事变后,1937年8月14日当天,中国战斗机掉头回飞,突然从中掉下两颗弹,一颗炸毁了汇中饭店的屋顶,一颗将华懋饭店前的马路炸了个大坑。太平洋战争爆发后,汇中饭店被日军占据。抗战结束后,饭店一开始仍由香港上海饭店公司经营,后于1947年由华商大庆公司老板、江苏江阴北门人邓仲和购得饭店产权,继续经营。1952年停业,由市建工局使用。1965年改为和平饭店南楼再度开放。

和平饭店南楼位于中山东一路和南京东路口,主要由主楼和南侧后期搭建的附属用房两部分组成,占地面积2125m2,总建筑面积为11697m2。

主楼建筑平面呈矩形,东西轴线长87.06m,南北轴线宽21.25m,主体共6层,局部(轴线9~20)假7层,东侧局部(轴线1~10南侧)有一地下室,建筑总高为32.43m,其中地下室层高2.20m,底层高6.10m,一至四层层高为4.25m,五层层高为5.18m,底层大堂处室内外高差为100mm。  

和平大楼南楼东立面图

和平大楼南楼东立面图

饭店建筑平面内设三跑木结构主楼梯一座(轴线9~12)和两跑钢筋混凝土结构副楼梯一座(轴线19~20);东端(轴线1~2/B~C)现有的一座双跑钢结构楼梯非原设计所设,系1914年屋顶火灾后增设的消防楼梯,该楼梯避开底层东端门厅,而从一层开始起跑至屋顶花园。原建筑屋顶上三个亭子(东南、东北、西北)1998年恢复东侧两个。

附属用房位于主楼南侧,建筑平面形状不规则,总体呈狭长状。附属用房为后期逐年搭建,十分混乱,以单层为主,局部两层。

房屋原设计资料不全,无原始建筑、结构设计图纸和施工资料。和平饭店南楼属于安妮女王风格文艺复兴类型的建筑,建筑外观和内装饰局部采用巴洛克艺术风格。门、窗设计既有圆弧拱,又有平拱;屋顶檐口及门框常用巴洛克艺术中的螺旋弧线;底层东侧和北侧外墙用花岗石砌筑,东北角和西北角局部汰石子处理,使建筑华丽而不失庄重;二层以上贴大面积白色面砖,楼层间和上2层窗问墙用红色清水砖饰面;大部分窗框配有弧形三角形窗楣;原六层屋顶建有花园,花园东西两侧各建一座巴洛克式凉亭,坐在西侧的原亭可以俯视繁华的南京路,坐在东侧的凉亭可以看到外滩全貌以及远眺浦江春潮秋涛,而亭子与大楼转角半圆的围墙相连,使大楼显得更加挺拔与豪华。1914年的火灾后,屋顶花园连同凉亭消失了近80多年,直至1998年塔楼恢复,但似乎已大大缺少了当年的韵味。

2007年,斯沃琪集团取得大楼30年的经营权,大楼遂更名为斯沃琪和平饭店艺术中心,并开始对其进行修缮。2009年实施了对和平饭店南楼的修缮加固。

二、鉴定加固前存在的主要问题

根据房屋原始资料,和平饭店南楼原设计基础形式主要采用墙下碎石混凝土刚性条形基础,砖砌大放脚。基础宽度3.048m(10’-0”),基础埋深2.743m(9’),下设有三合土垫层。基础下打有木桩,根据原地质雷达探测结果,木桩长度约6.096m (20’)。1998年房屋加固时,在房屋南侧外承重墙基础部位增设通长基础梁,并在南墙横轴线位置采用锚杆静压桩对基础进行加固。

和平饭店南楼原设计上部结构形式主要为钢筋混凝土单向内框架形式,大楼南北外墙和走廊两侧(轴线B和C)的混凝土柱共同承担竖向荷载;架空层、一层至五层和六层西侧楼面水平构件为木搁栅和木楼板,搁栅间设有剪刀撑,局部客房卫生间楼面采用钢丝网夹砂楼板,地下室顶板为钢筋混凝土现浇楼板。房屋承重传力体系为南北纵向外墙及中部,(走廊二侧)纵向钢筋混凝土梁柱结构(内框架)支承每层木楼面,即荷载通过木楼面由墙、梁、柱构架传递至基础。此外,大楼中部(轴线10和12)和西侧(轴线13、17和19)有五道横墙,抵抗一定的水平荷载。

房屋原设计内外墙上无圈梁和构造柱,门窗过梁采用砖过梁。1998年加固时,对饭店每层四周外围增设附壁钢筋混凝土圈梁进行加固;同时,为了增加东侧房屋的整体性,提高抗侧力,在东侧进行了横向内框架加固;南北墙内侧新增钢筋混凝土附壁柱,原内框混凝土柱加固后用钢筋混凝土梁横向连接,形成横向框架结构。加固后,大楼初步形成了双向内框架形式,且四周外墙均有圈梁连接。

和平大楼南楼典型结构布置图

和平大楼南楼典型结构布置图

和平饭店南楼主楼梯为木结构,西侧副楼梯为钢筋混凝土结构(六层至假七层为钢结构),东侧一至屋面消防楼梯为钢结构。

大楼东西两侧屋面原设计为木结构平屋面,为屋顶花园,中部楼梯间为坡屋顶。火灾后,东侧重做木结构平屋面,西侧则改为木屋架的坡屋面,南北开老虎窗,形成假七层。1998年加固大修时,由于原屋面渗水严重,且配合屋顶塔楼的恢复,东侧木屋面拆除,增设梁、柱结构后,改做钢筋混凝土现浇屋面。

大楼承重砖墙主要采用黏土红砖,尺寸为240mmx120mmx50mm,墙厚254~708mm;主要承重木构件木材采用洋松,地板为水曲柳,护壁装饰采用柚木;内部分隔墙体主要由轻钢龙骨和细木工板做成;房屋原设计混凝土级配为1:2:4,加固混凝土构件设计强度等级为C30。

从抗震性能角度来看,原结构的优点是墙体较厚,存在的主要问题是结构体系较混乱,为单向内框架结构,无圈梁和构造柱,结构整体性较差。

三、抗震鉴定与加固改造

1.设计依据

《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001

《建筑结构荷载规范》GB50009-2001(2006年版)

《砌体结构设计规范》GB50003-2001

《建筑抗震设计规范》GB50011-2001(2008年版)

《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002

《民用建筑可靠性鉴定标准》GB50292-1999

《建筑抗震鉴定标准》GB50023-2008

《砌体工程现场检测技术标准》GB/T50315-2000

《贯入法检测砌筑砂浆抗压强度技术规程》JGJ/T136-2001

《建筑结构检测技术标准》GB/T50344-2004

《木结构设计规范》GB50005-2003

《既有建筑抗震鉴定与加固规程》DGJ08-81-2000

2.1998年加固主要内容

1998年,由于东西两侧先后的市政建设和建筑工程施工加剧了和平饭店南楼的变形对房屋进行了加固、改扩建和大修,加固措施主要包括:

1)房屋南侧进行了地基加固:增设通长基础梁,穿墙体挑承重,并在梁下打13根250mmx250mmx20m的锚杆静压桩。且为了更好地使压桩起到作用,在压桩部位外侧增设扶壁柱,柱子与墙体混凝土短榫连接,传递上部荷载。

2)底至五层东侧南北外墙内侧增加扶壁柱,内部部分内框柱外包角钢加大截面加固,并在柱间新增南北向钢筋混凝土梁,形成横向框架形式。

3)房屋每层四扁外圈内侧增设钢筋混凝土圈梁,使内外形成整体。

混凝土围套加固原结构混凝土柱

混凝土围套加固原结构混凝土柱

此次加固后,大楼初步形成了双向内框架形式,且四周外墙均有圈梁连接,一定程度上改善了整体抗震性能。

3.本次修缮加固主要内容

1)对木搁栅楼面进行修缮

(1)各原有楼面木搁栅凡有虫蛀、腐朽、损坏者,均须原样更换;所采用的新木材,其木材的材质应和原始木材的材质相同(洋松),新木材的强度等级要求为TC15-A。

(2)各木材和混凝土及砖墙的接触部位均须涂防腐剂二度防腐。

(3)各木材均须涂防火涂料,木材的防火涂料按消防部门的要求采用,并由有资质的消防涂料专业单位进行施工。

(4)本工程中的各木材均须由有资质的灭蚊防治专业单位进行灭蚁及白蚁防治工作。

木搁栅楼面修缮详图

木搁栅楼面修缮详图

2)原砖墙采用水泥压力灌浆进行修补和加固

墙体压力灌注水泥浆修补裂缝,就是在水泥浆液中掺入一定量悬浮剂,借助外来的气,(如空气压缩机、手压泵)等,将浆液灌注到墙体裂缝内,提高墙体粘结力和抗剪、抗拉强度,达到加固及修复墙体裂缝的目的。本次采用的压力灌注水泥浆。

压力灌浆的施工工序:

(1)表面处理:将墙体裂缝两侧100~200mm以内的抹灰层铲除干净。

(2)标定灌浆嘴位置:为让浆液充满裂缝,裂缝宽度在标定灌浆嘴位置;

当裂缝宽度在2mm以下时,灌浆嘴间距可为250mm;当裂缝宽度在2-5mm时,灌浆嘴间距可为350mm;当裂缝宽度在5-20mm时,灌浆嘴间距可为450mm;裂缝端部必须设嘴子。

(3)打眼:按上述的灌浆嘴位置处打眼,深度30-40mm,直径稍大于灌浆嘴外径,打眼后,将打眼处的碎块及粉末清扫干净,并用空气机或皮老虎吹净,务必使裂缝畅通。

(4)固定灌浆嘴:在打眼处,先用水冲刷,再用纯水泥浆涂刷以后再用1:3水泥砂浆将嘴子固定;为避免嘴子松动,固定嘴子时,应用手挤压砂浆,进入墙体的嘴子端部应无大空隙,以确保嘴子的固定。

(5)封闭裂缝:在已清理的裂缝两侧用水淋洒1-2次,并以纯水泥浆涂刷,后用1:2泥砂浆封闭,封闭宽度为200mm。

(6)灌浆:待裂缝封闭材料达到一定强度后,即可灌浆。灌浆前首先灌水,把水倒入储浆罐中,用2-3个压力灌入适量的水,以保证浆液畅通,紧接灌浆,将配制好的浆液倒入储浆罐。以2-3个压力灌浆,直到不进浆或邻近嘴溢浆为止,灌浆顺序自下而上,边灌边用或木塞堵住灌过的嘴子。如施工过程中发现墙体局部冒浆时,应停止片刻,并予堵塞,然后再灌浆,保证浆液继续灌进,等全部灌满时停止。浆液较稀,砖墙空隙及通道较多时,必须进行二次灌浆,即在10-15min内再灌一次,是从上而下。

3)原混凝土结构各钢筋锈胀露筋部位的修复

原钢筋混凝土结构中的各钢筋锈胀露筋部位,应采用丁苯水泥砂浆修复。采用丁苯水泥砂浆修补时,应清理钢筋锈胀处松散、离鼓的混凝土,须沿钢筋长度方向剔除至钢筋与混凝土结合牢固处,剔凿时不得损坏钢筋与混凝土的粘结。钢筋须进行除锈去污。用丁苯水泥砂浆修补,应先在构件和钢筋表面涂刷一遍丁苯水泥浆。涂刷丁苯水泥浆与补抹第一层丁苯水泥砂浆的间隔时间不得超过20min,丁苯水泥砂浆一层补抹厚度为8~12mm,侍丽层稍干后,再补抹次层,补抹面层时,表面应压实抹光。丁苯水泥砂浆硬化前,表面应避免接触水。配制丁苯水泥砂浆,须按规定拌合搅拌,并应在3-4h内用完。

4)对原混凝土梁、柱采用混凝土围套及外包角钢法进行加固

(1)对原梁、柱的混凝土围套加固

原柱表面凿毛、洗净、刷混凝土界面剂后再浇灌混凝土,施工前须对各原楼面做好施工支撑。原梁、柱在钻孔时,不得损伤原梁、柱钢筋,钻孔前,应先将该梁柱的混凝土保护层凿除,由此可确定原梁柱中钢筋的基本位置,钻孔须在原钢筋之间的空隙处进行。

混凝土围套加固原混凝土梁柱构造图

混凝土围套加固原混凝土梁柱构造图

(2)对原梁、柱的外包角钢法加固

在采用外包型钢加固原混凝土构件时,在各混凝土与钢材 (钢缀板及角钢)的结合面,均须采用改性环氧树脂胶粘剂进行灌注。外包型钢的注胶,应在钢构架全部焊接完成后再进  行注胶。原混凝土构件截面的棱角应打磨成半径不小于7mm的圆角,以使型钢与混凝土之间在注胶后能相互结合。各外包角钢在钢构件施工完毕后,再在原柱的四周外侧浇灌40mm厚无收缩灌浆料。原柱表面凿毛、洗净,刷混凝土界面剂后再浇灌无收缩灌浆料。

外包角钢法加固混凝土柱

外包角钢法加固混凝土柱

外包角钢法加固混凝土梁

外包角钢法加固混凝土梁

5)局部外墙钢筋网片加固

无收缩灌浆料钢筋网片层内配置ф10@200双向钢筋网片,钢筋网片层中的钢筋均采用植筋和原钢筋混凝土扶壁柱连接,原柱外钢筋搭接长度为400mm。无收缩灌浆料钢筋网片层通过钢筋连接和新浇的钢筋混凝土梁及新浇的各层钢筋混凝土楼板进行可靠的连接。该网片层内的钢筋锚固在各新浇梁、板内的长度为300mm。施工前先把原有墙面抹灰铲除,砖缝剔深10mm,用钢丝刷将墙面刷干净,并洒水湿润,先喷涂素水泥浆液一道,在墙面洗刷干净后,绑扎ф8@ 200双向钢筋网片,要求和ф12锚筋挂置牢靠。施工完毕,要注意浇水养护。原有砖墙内的裂缝,应在无收缩灌浆料钢筋网片层加固前,先对该原砖墙的裂缝,采用水泥压力灌浆修补裂缝。

局部墙体钢筋网片加固详图

局部墙体钢筋网片加固详图

局部墙体钢筋网片加固详图

四、结语

和平饭店南楼作为全国重点保护文物,历经多年的沧桑和时代的变换,见证了中国屈辱的过去,同时也随着我国的强大而不断焕发出新的生命力。文物的保护和加固历来是一对矛盾综合体。由于时代的局限性,老建筑特别是砖木结构时老旧房屋要达到现行标准的要求很难。如果按照现行标准的要求进行全面加固会不可避免地碰触到有保护价值的部位,如外立面、特色装饰等,如何在加固的同时保护建筑的原有风貌是摆在历史建筑保护面前的难题。

和平饭店南楼修缮加固工程较好地解决了这一问题。由于墙体比较厚,房屋原结构具有较强的整体刚度和一定的抗震能力,因此对于墙体的加固尽量减少,主要进行裂缝修补。加固修缮主要集中在建筑内部,如采用增设圈梁和扶壁柱、形成双向内框架(1998年)等整体性措施加强房屋的结构整体性,提高房屋的抗震性能。本次又通过楼面木搁栅置换修缮、墙面的修补、原内部混凝土梁柱的加固等措施进一步提高房屋的抗震性能和耐久性,较好地完成了对文物的保护且提高安全性和适用性的目标,可以作为文物建筑保护修缮的典型案例。

 

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