技术创新与优秀历史建筑保护

上海老城区近代历史建筑是城市
发展中不可再生的文化遗产，是上海
厚重的历史积淀和深邃的文化底蕴，
具有极高的建筑文化珍藏价值和城市
景观价值。

笔者结合历史建筑修缮改
造工程的实践，深刻认识到技术创新
是攻克历史建筑修缮改造难点和风险
的关键，是当前面临的一项十分重要
的任务。

一、存在的问题
2004年，上海已经开始对公布的
第二、第三批中的337处优秀历史建
筑进行了普查，有170处约124.9万
平方米的优秀历史建筑存在一般损坏
问题，有23处约15.1万平方米为严
重损坏，一般损坏与严重损坏的建筑
占上海优秀历史建筑总数的58%。

可
见，大多数上海近代的优秀历史建筑
生存状况堪忧，房屋质量普遍下降。

再从上海历史建筑权属情况来看，约
90%属公有建筑，其中属国有直管公
房的占70%。

由于长期实行公房低租
政策，大量的优秀历史建筑如同其他
一般房屋，仅依靠车水杯薪的租金维
持日常保养，无力进行保护性修缮，
十几年甚至几十年未进行大修、中修
的现象普遍存在，质量和安全问题日
趋增多。

除了外观陈旧，建筑风貌、
装饰风格渐被淹没以外，建筑内部普
遍存在着不同程度的老化和损坏，主
要表现在三个方面。

（一）建筑老化，承载力下降
从已经实施的上海外滩历史风貌
区的九江路教会大楼、北京东路盐业
大楼、江西中路礼和洋行大楼、四川
中路申达大楼等优秀历史建筑修缮有
关情况来看，经房屋质量检测，都存
在着外墙开裂，建筑材料强度降低，
承重结构老化并不同程度受损，木柱、
木梁、木搁栅风化、腐朽、蚁蛀、倾
斜、顺纹劈裂、节点松动等问题。

另
外，均出现一定的倾斜和不均匀的沉
降。

这些历史建筑的墙肢、屋面、楼面、
主体结构承载力下降严重，有的甚至
成为危险或局部危险的房屋（图1）。

图1 申达大楼未修缮改造时前、
后立面状况
（二）结构问题突出
许多历史建筑原设计的功能是洋
行、银行或有关机构办公大楼，随着
历史的变迁，或变成仓库使用，或改
成居住用房，这种不合理、超负载的
使用，不仅使建筑使用功能降低，而
且给建筑的结构安全造成损害，尤其
是演变成居住与非居住混杂的楼宇，
其遭受的破坏程度更为严重。

更有甚
者，在不合理使用中有的任意改建门
厅、门窗、外立面或内部结构，在楼内、
楼顶加层，开挖地下人防工事，使原
有的建筑面目全非，严重损害和动摇
了建筑结构，威胁着建筑的安全（图
2）。

图2 梁柱、墙体老化损坏严重
（三）无抗震设防，现行规范缺失
历史建筑建造设计一般缺乏抗震
设防，抗震性能普遍不高，远不能达
到目前上海建筑七度设防的要求，如
果要达到此要求，必须对其进行结构
体系改造和加固。

二、修缮改造的难点
优秀历史建筑的修缮改造是较为
复杂的工程，除了项目报批、报建手
续繁琐外，项目的技术难点多，不可
预见性和风险管理要求高。

以申达大
楼为典型案例，可知历史建筑修缮改
造的难点和风险主要来自以下三个方
面。

（一）结构损坏严重
申达大楼于1926年建造，原名中
兴银行大楼，以砖木结构为主，局部
为钢混结构，前楼6层、后楼5层，技术创新与优秀历史建筑保护
文/李 强
呈“L”形，总建筑面积10660平方米（本次改造为7600平方米），大楼总体为现代风格，屋檐、腰檐、门窗等处为古典主义装饰风格。

大楼使用年代久远，曾因四川路、福州路拓宽进行过改建、加层及局部扩建，在20世纪70年代开挖了简易人防工事，几经折腾。

2010年修缮改造前的检测定性该楼为“严重损坏房、局部危险房”，主要表现为：大楼梁柱损坏、墙体开裂、饰面剥落，且存在一定倾斜和不均匀沉降，局部扶壁砖柱倾斜达到26.6%，构成局部危险点；房屋承重结构、承重墙体及门窗洞拱存在开裂松动现象，承载力严重不足；楼层木柱、大梁、木格栅及其他木构件存在倾斜、腐朽、损伤、顺纹劈裂、节点松动及蚁蚀等情况，有的已较严重，形成危险点和危险构件；大楼建造时未进行抗震设防，构造措施上未使用构造柱和圈梁，结构体系整体性较差。

对此，必须从整体结构体系进行考虑，但进行结构置换改造时存在楼倒房塌的风险，难度很大。

（二）客观条件限制
申达大楼处于外滩风貌区，与中心城区优秀历史建筑所处环境相仿，周边道路紧张，相邻建筑弄堂狭小。

更为难的是，因大楼权属、使用等情况复杂而无法腾出空间进行施工。

这就意味着，既要保证大楼本身安全，又要保证大楼施工人员安全，还要确保实施该“严重损坏房”的承载结构置换改造，进行带荷载的施工操作，而且无经验可鉴。

（三）功能需求的提升
历史建筑修缮改造的目的是保护和利用，必须重塑建筑功能，更新和提升则有利于建筑的长久保护。

与其他历史建筑特点相仿，申达大楼的内部功能传统、设施简单、环境条件较差。

为拓展大楼的使用功能，解决停车难的矛盾，需将建筑内柱网的柱子间距离，由原来的3米扩大到8米，
底层改建成大柱距，面积达1000平方
米。

在保持原有整体结构的情况下，
要进行如此结构调整具有极大的风
险。

三、技术创新是关键
实施历史建筑修缮改造，如无周
密的有针对性的风险管理方案、精确
的设计方案、先进的施工工艺以及充
分的施工准备，其风险与后果将无法
估量。

同时，要充分考虑历史建筑的
特殊性和工程的不可预见性，重点研
究结构加固或改造的技术手段和措
施。

实践证明，传统的房屋修缮技术
和施工方法已不能满足优秀历史建筑
修缮改造的需要，必须针对历史建筑
的不同特点、生存现状及改造利用的
功能需求，在保护性设计、施工技术、
安全控制等方面进行创新，在形成完
整的、科学的设计、施工技术的方案
基础上，有效保障整个项目达到预期
目标。

（一）结构置换设计创新
申达大楼原有的内部结构复杂，
有木结构、砖结构、混凝土框架结构
以及混凝土框架砖墙结构等多种混合
结构。

如按常规加固方法即对原有结
构采用粘钢、贴碳纤维、植筋等方法
进行加固，只能治表不治本，经装修
后将表面封闭则可能留有更多的安全
隐患。

经过研究和比选，决定在历史
建筑现行法规范围内，对建筑整体结
构体系进行加固改造设计。

在选择采
用的结构形式时主要考虑两个方面：
一是在保留全部原承重砖墙的情况
下，对已损坏的承重木结构进行改造，
既能加固承重砖墙、增强抗震性能，
又能保证加固后的承重砖墙与新结构
体系的有机结合；二是采用楼板改造，
这样有利于减轻保留的老砖墙的承重
压力，使结构体系更加合理。

20世纪20年代的建筑，对于砖
木结构设计一般不进行水平承载力验
算，更不会考虑抗震设防。

而现行的
规范要求必须具备抗震能力。

因此，
针对申达大楼的实际状况，先后考虑
了五种结构置换形式并经过多方案的
比选，最终采用轻板钢框架砖混结构，
即内部为钢框架、设砖墙扶壁钢框架
以及轻质小板楼面的结构形式。

采用这种新型的结构置换形式具
有四点优势：第一，能够在保存老建
筑原有整体外形和风貌的情况下，确
保该建筑的长期使用；第二，使用轻
板钢框架砖混结构，可减轻结构自重
和建筑基础加固难度，提高结构体系
完整性、合理性和承载力，满足增强
结构强度的要求，提高抗震性能；第
三，扩大了柱网的柱间距离，在近百
年历史老建筑的底层成功营造了大空
间，满足了新增停车库的需要；第四，
采用从上而下的逆向施工法进行结构
改造建设，确保了上部楼层的正常运
行安全（图3）。

图3 梁、柱、楼面结构整体置换
（二）结构施工技术创新
结构置换设计的创新对施工技术
提出了新的标准，原有的加固施工技
术已远不能适应如此复杂结构的整体
托换、承重墙体置换的要求。

在申达
大楼改建过程中，组织施工专业人员
进行动、静态及反应谱等综合研究分
析，攻克了带荷载情况下结构施工的
“四大”关键技术难题。

1.承重木结构整体置换技术。

针对申达大楼木结构状况和置换加固设计要求，研究并形成了整套木结构置换施工技术，包括木结构楼面整体加固技术、柔性结构预变形技术、支座“顶一调四”加载技术、缓慢卸载技术、钢结构二次就位技术、新老结构不均匀沉降控制技术等，同时实行信息化监控，确保施工安全。

2.承重砖墙结构置换技术。

在带荷载情况下，实行三种不同构造砖墙的置换施工方法：（1）用钢结构直接置换砌体结构，将荷载转换到组合钢梁的新墙体结构上；（2）用钢结构置换混凝土框架结构，使用扁担钢梁法和钢结构预变形方式施工；（3）利用原有木梁完成钢结构置换，完成墙体荷载转换。

3.各楼面同一垂直承重砖墙加开门洞技术。

根据本建筑功能提升设计安排，需要在各楼面同一垂直方位加开门洞，如设计计算或施工不当，将对整个建筑的安全造成影响。

对此，我们根据等量替代理论，对承重砖墙加开连续大门洞施工进行动、静态力学分析，采用安全、合理的施工工艺，并进行信息化全程监控，确保了施工安全和房屋结构安全。

4.损坏承重立柱拆除技术。

通过加大周边立柱截面和梁截面实现荷载传递，确保原有立柱安全拆除。

这一施工技术，为历史建筑改造如何安全拆除、置换承重构件提供了有益参考（图4）。

（三）结构施工工具创新
根据上述结构改造、施工技术的创新，为确保安全施工并达到预期效果，申达大楼改建工程首次研制发明了适用于历史建筑梁、柱置换的专用施工工具：1.梁、柱支座加载装置。

2.梁跨缓冲卸载装置。

这两种装置的创新使用，保证了建筑主体梁、柱结
构安全进行荷载转换，有效地预防了
结构变形，避免了今后楼板、墙体裂
缝及渗漏等情况的发生。

（四）施工监控手段创新
根据历史建筑结构置换改造施工
的难度和技术要求，必须采用能应对
高难度、高风险的科技防范手段，实
行安全监控和管理。

除了常规的施工
安全管理外，申达大楼在施工全过程
中运用了三维虚拟技术、仿真分析技
术和监测技术，形成了完整的工程质
量和施工安全网络化信息监控系统，
实现了现场施工工况、安全和质量状
况可视化，使施工人员能准确掌握梁、
柱托换中荷载传递、转移的实际数据，
及时监测托换中的位移、变形、基础
沉降等真实情况，全程监控整个结构
置换改造施工的过程变化，有效地控
制和及时消除了施工风险。

四、结束语
综上所述，优秀历史建筑的不同
特点和生存状况，决定了其修缮改
造的难度和风险。

从优秀历史建筑
申达大楼实施修缮改造的全过程来
看，之所以能顺利消除各种风险并取
得成功，是因为对历史建筑整体结构
梁、柱、板置换实施了创新的设计手
段，对结构施工的技术及施工工艺、
施工工具进行了关键性的创新，将信
息化监控技术创新地运用到施工过程
中，确保了建筑安全和施工安全（图
4、图
5、图6）。

因此，有效地控制风
险、攻克难点、成功地实施优秀历史
建筑的保护性修缮，加强项目风险管
理、推进项目实施，关键是要始终坚
持科技创新，要以科学先导、敢为人
先的创新精神，根据历史建筑的特点
和内在实际情况，大胆实践、勇于突
破，通过科技创新手段使优秀历史建
筑“重现风貌、重塑功能”。

（作者单位：上海黄浦置地集团黄
浦大楼置换开发有限公司）图4 结构加固改造
图5 修缮改造后的
申达大楼大厅、走廊
图6 修缮改造后的办公区域
图7 底层改造建成1000平方米停车库。