文物保护和优秀历史建筑的结构加固改造设计

文物保护和优秀历史建筑是结构加固改造设计中一个比较特殊的类别,本文以上海市为例给大家做了初步的介绍。

01
历史建筑的类型

故事得从上海市地方遗产保护的历程说起。

1961年,《文物保护管理暂行条例》颁布,“文物”一词开始出现在法规中。

1983年,《上海市城市总体规划》编制中历史建筑名单的形成。相关文件中明确强调了上海地方建筑的双重特色,既反映中国传统建筑特征,又带有地方风格和地方特色,代表了上海地方性文化认同的突破和对于地方建筑遗产保护的需求。

1989年,上海市第一批优秀近代建筑名单公布。第一次打破意识形态上的限制,外滩汇丰银行、江海关等建筑以及上海总会、跑马总会等近代建筑,作为优秀的建筑遗产列入保护。1993、1999年,上海市又先后公布了第二批、第三批优秀近代建筑名单。

2002年,《上海市历史文化风貌区和优秀历史建筑保护条例》的颁布。上海市地方层级保护管理制度由政府规章上升至地方性法规,填补了国内立法的空白。将原有“上海市建筑保护单位”中“优秀近代建筑”遗产概念扩展命名为“上海市优秀历史建筑”,不再拘泥于“近代建筑”,而是包含了“古代、近代、现”三个时间阶段。同时,国内首次将风貌保护法律化,具有开创性意义。2003-2004年,上海市政府先后批复了《上海市中心城历史文化风貌保护区范围划示》、《上海市衡山路-复兴路历史文化风貌区保护规划》。

2002年,国家《文物保护法》修订。2003-2004年上海市首批登记不可移动文物名单的公布。在《文物保护法》制度下的建筑遗产数量扩展。但在此批次名单中,出现了区级登记不可移动文物与上海市优秀历史建筑重叠的情况。

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截至2020年,上海市共公布了五个批次的优秀历史建筑,相关名单可以在上海市房屋管理局网站上查询:http://fgj.sh.gov.cn/yxlsjz/index.html并于2019年对《上海市历史风貌区和优秀历史建筑保护条例》进行了第三次修订。

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02
历史建筑的管理与报建流程

根据《上海市优秀近代建筑保护管理办法(1991)》,市文物管理委员会 (以下简称市文管委)负责属于文物保护单位的优秀近代建筑的保护管理。市房屋土地管理局 (以下简称市房地局) 负责属于上海市建筑保护单位的优秀近代建筑的保护管理。市城市规划管理局 (以下简称市规划局)负责优秀近代建筑保护的规划管理。2002年国家《文物保护法》修订,同年《保护条例》颁布,文物部门脱离优秀历史建筑管理。

根据《上海市历史风貌区和优秀历史建筑保护条例(2019)》,市规划资源管理部门负责本市历史风貌区和优秀历史建筑保护的规划管理区规划资源管理部门按照本条例的有关规定,负责本辖区历史风貌区保护的规划管理。市房屋管理部门负责本市优秀历史建筑的保护管理。区房屋管理部门按照本条例的有关规定,负责本辖区优秀历史建筑的保护管理。

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由于主管部门的不同,优秀历史建筑和文物建筑的报建流程也有所区别。两种类型项目共同的地方是,专家评审贯穿于房屋检测、方案设计、初步设计、施工图及施工全过程。

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03
历史建筑的检测

区别于一般既有建筑的安全性和抗震鉴定检测,优秀历史建筑和文保建筑的检测,需要在对建筑的历史沿革、建筑风格、特色、价值进行调查的基础上,明确建筑的重点保护部位,并对有较高艺术和历史价值的细部进行详细测绘。

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04
历史建筑的结构设计

对于一般既有建筑的改造,当结构荷载变化超过5%或者主体和承重结构局部改动时,即要求进行抗震鉴定和抗震加固,但对于优秀历史建筑和文保建筑却不同。2014年,上海市《优秀历史建筑保护修缮技术规程》(DG/TJ 08-108-2014 )颁布,对优秀历史建筑的结构设计进行了方向性规定。

尽管规程强调在不降低现有抗震性能的情况下,宜提高其抗震性能。但优秀历史建筑和文保建筑均要求重点保护部位最小干预,使得这些部位往往不具备加固条件。这个时候专家的意见非常重要,为了减小对重点保护部位的干预,有时专家会建议仅对结构进行必要的安全性加固,甚至对使用荷载进行限制。

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上海市历史风貌区和优秀历史建筑保护条例(2019)》将优秀历史建筑的保护分为四级。对于级别较低的四类建筑,允许对结构体系进行适当调整。

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05
典型案例
上海体育学院绿瓦大楼

上海体育学院绿瓦大楼,又称为“旧上海特别市政府”。1930 年7 月动工,1933 年10 月落成。1989 年9 月25 日被上海市人民政府以“旧上海特别市政府”名义登记为上海市文物保护单位。

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大楼的结构设计理念非常先进。上部结构为4 层双向框架结构,总体上沿南北中线对称布置。结构于主楼的三层设置四榀整层的混凝土桁架,屋面亦采用了混凝土双向桁架的受力体系,从而为建筑的二层大礼堂、四层档案室创造出了宽敞舒适的大空间。

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2017 ~2019年:校方委托上海市建筑科学研究院对房屋进行房屋质量勘察,委托同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司对主体结构进行了加固设计和补强。主要加固内容有:屋面桁架及三层桁架加固、地下室及屋面锈胀构件修缮、金水桥修缮等。

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复旦大学相辉堂

复旦大学相辉堂改扩建工程”项目位于复旦校园邯郸路以北校区的中西部,原名登辉堂。这座在原男生宿舍的废墟上建造起来的建筑,见证了复旦近一个世纪的风云变幻,被称为复旦大学邯郸校区的发源地,复旦大学建筑的活化石。

1920年时任复旦大学校长李登辉下南洋募捐资金在江湾建造校舍,美国建筑设计师墨菲(Henry Killam Murphy)主持了校园设计。

1922年春天牌楼式的校门、宫殿式的奕柱堂和本案的前身“男生第一学生宿舍均建成。这是一幢相当精美的建筑,为二层楼房,有房间97间,可住同学249人,价值银元四万五千元,是复旦当时最大的宿舍。

2004年,相辉堂被列为杨浦区文物保护单位。2006年,被列入上海市第四批优秀历史建筑。 

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由于本建筑年代久远,本项目专门组织了历史保护建筑专题会议,根据会议建议,仅对南堂进行正常使用加固设计。

本建筑为钢筋混凝土框排架结构,屋面采用三角形木结构屋架。建筑原有梁柱截面较小,局部使用功能调整后,既有结构不能满足设计计算要求,故对部分混凝土框架柱/梁进行了增大截面加固、梁粘钢加固、板粘钢及碳纤维加固;建筑既有木屋架局部开裂严重、木望板局部腐蚀、部分榫卯节点脱开,对木屋架进行了全面验算和补强。

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延安中路816号严同春住宅

严同春住宅为上海市第二批优秀历史保护建筑,建于1933年,为砖木结构的三层花园住宅,建筑面积5400m2。解放后本建筑几经易主,先后作为酒店、办公等用途,主要建筑风貌完整,但结构破坏严重。目前本建筑改建为解放日报的办公楼。

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“严同春”宅的改造是在比对关系中呈现出传统与当下的并置共存,向时而新。加固设计中以修缮重点保护部位以及房屋结构安全为前提,创造性的增设了型钢构造柱的方式,在不影响建筑外立面的同时,提高了结构的整体抗震性能。另外,根据现状对建筑进行混凝土构件加固、混凝土楼板裂缝修复、砖混结构托梁换柱等措施。

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“绿之丘”—杨浦滨江烟草仓库

2016年3月,杨浦滨江公共空间贯通工程正如火如荼。为了拉通滨江景观带,向城市腹地打开滨水岸线,拟拆除位于宁国路码头附近的烟草仓库。这是一座建成时间在30年左右,既缺乏工艺价值,也不具备明显建筑特点的六层钢筋混凝土框架板楼。由于有规划道路穿越,加上其自身巨大的南北向体量横亘在城市与江岸之间,严重阻挡了滨江景观视线,这座建筑的拆除似乎毋庸置疑。

为了不影响规划滨江道路的走线,将烟草仓库中间三跨的上下两层打通,取消所有分隔墙,以满足市政道路的净高和净宽建设要求,并借此机会在建筑底层设立公共交通站点,将建筑编织进区域交通网络。利用现状中烟草仓库北侧规划绿地延伸城市一侧的退台,形成缓坡,接入城市,在坡上覆土种植,建设公园,在坡下布置停车和其他基础服务设施,让人能够在不知不觉间从城市漫步到江岸。

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对建筑一层增设屈曲约束支撑,以提高建筑整体抗震性能;在建筑一层新增钢结构夹层,以满足建筑使用功能;对上部结构进行了整体验算及针对性加固补强;增设大跨度旋转楼梯、悬挑环廊,从而使实现了老仓库建筑到生态之丘的华丽蜕变。

2019年11月2日,习近平总书记到上海市考察调研,首站为杨浦区滨江南段公共空间。总书记亲切称赞“这里原来是老工业区,如今“工业锈带”成了“生活秀带”,成了大家的幸福乐园。

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杨树浦路468号-毛麻仓库

毛麻仓库建造时期早于二十世纪二十年代,其工业特征明显,具有较高的艺术价值。厂房建造于二十世纪七十年代,建造立面反映了七十年代的主要特征,内部结构具有预制装配的特征。第一空压站建造于二十世纪八十年代,外立面采用了水平线条及水泥拉毛等八十年代特征性的立面元素,与前两幢建筑一起,构成了成组并置的工业建筑风貌,体现了杨浦滨江工业带多元的历史面貌。本建筑参照上海市历史文化风貌区和优秀历史建筑保护条例,进行保护。

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本项目的结构非常有特点,是板柱结构简单来说,它和我们现在的梁柱体系不同,是一个柱子升上来以后,通过一个扩大的柱帽,支撑楼板。这种结构形式非常具有当时的技术特征,在外墙上可以清楚看到竖向的柱和横向的结构板,中间填充墙都是用红砖。而且,仓库比较封闭,没有太多的外窗和装饰。建筑师在现场对这些都做了仔细的甄别和分析,把七八十年代的粉刷和外墙剥离,露出原来的红砖。我还把室内加建全部拆除,仅对外部的一条滑道——可能是后来为了运货方便加建的,和一个电梯进行了保留。修旧如故,以存其真,把它的原真性最大程度地反映出来。

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改造后的毛麻仓库作为2019上海城市空间艺术季的主展馆,将老工业遗迹与特色文化交相辉映的独特景象呈现在人们面前,成为杨浦百年工业文明的集中展示区域及富有活力的滨江景观开放空间。

 

杨树浦路1578号-明华糖厂

明华糖厂原为日商明治制糖株式会社所属,始建于1927~1939年间;建国后更名为上海化工厂。

竣工后的明华糖厂,保留了上世纪初工业历史建筑的风貌和典型元素,新与旧相互融合、相互映衬,构成了活的、可阅读的城市记忆,是对百年工业历史发展形成的杨浦滨江工业文化、工业精神的完美展现和传承。

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根据检测结果,原结构混凝土柱钢筋截面锈蚀损失率达5.89%~ 29.86%,保护层破损较多,混凝土碳化深度约为58.02mm~73.70mm,结构破损较为严重。对此,采用混凝土置换、局部补强钢筋、增大混凝土构件截面等方式对老旧混凝土构件进行整体修复补强。

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2019年,明华糖厂经过一年多的精工细做,对这一历史建筑进行了再生性改造,在保留原有工业建筑风貌的同时植入新功能、新元素,使其以全新的姿态呈现在人们面前。

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英雄金笔厂

英雄金笔厂始建于上世纪50年代,目前厂区完整保留了1954年在苏联指导下建厂的整体格局及至后期建成具有代表性、风貌特色的建筑,反映了随时代演进不同历史时期的轻工业厂房的典型特点,是现代工业的样板,也是上海重要的工业遗产完整格局街区;另外英雄金笔厂园区内现存有大量的植被、参天古树,作为重要的生态资源,与厂区历史建筑相衬托,形成独有的景致。

本项目保留建筑部分方案设计,在充分尊重英雄金笔厂独特的风貌、特色以及工业街坊形式、规模、完整性的基础上,挖掘其历史与风貌以及传统价值。

为将英雄金笔厂原有保留厂房建筑群改造为适用现代办公、商业及其他业态的综合性商办用地,设计在原有地面层结构上增设多个室内外进出口并加强建筑内外空间的视觉联系感。用一系列非连续性的、隔断式空间,以在原有结构上嵌入新的进出入口及商业店面。上述非连续性空间通过统一金属建材“化零为整”,并为整体厂区创造了一个鲜明的身份标识。非连续性空间设计同时满足了改造工程对加强地区视觉现代感的审美需求。

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杨树浦路1578号-永安栈房

永安栈房,位于上海市杨树浦路1578号,北临安浦路,南临黄浦江,东接杨浦大桥桥头与宁国路轮渡码头,西接杨浦滨江景观公共绿地。分为东、西两对称建筑单体,本次改建主要针对建筑西侧部分单体,改造成世界技能博物馆。

永安栈房主体部分竣工于20世纪20年代,是由英商洋行负责整体规划设计。栈房由东西两个对称的建筑单体和中部楼梯过道连接组成,是如今上海仅存的1920 年代典型厂房式样。属上海市第三批全国文物普查不可移动文物(《杨浦区不可移动文物分级管理保护方案》,登记编号310110805190000038)。

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主体建筑二、三、四层楼面采用钢筋混凝土无梁楼盖,四周设有框架梁,屋面采用钢筋混凝土井字梁。各层周边设有120mm厚混凝土外墙,内部东西向中间跨设有通长120mm厚混凝土墙。无梁楼盖楼层柱子采用八角形柱,柱帽为棱角斗状柱帽,极具特色。

建筑具体改造内容如下:

(1)开设中庭,解决采光问题,并加入直跑楼梯;

(2)屋面增设采光顶;

(3)西侧耳房改造为开放公共平台并增加公共楼梯;

(4)在建筑首层新增L形单层门厅。

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