劉思奇，于 虹

（北京大學(xué)基建工程部，北京 100871）

0 引言

歷史建筑見證了時(shí)代變遷，鐫刻著城市記憶，具有鮮明的地方特色，已經(jīng)成為文物古跡之后又一個(gè)重點(diǎn)保護(hù)門類。然而與文物古跡保護(hù)“以保為主”的傳統(tǒng)方式不同，歷史建筑的保護(hù)更加強(qiáng)調(diào)發(fā)掘建筑的可利用價(jià)值，發(fā)揮自身的使用功能，賦予其新的使命，讓歷史建筑融入城市的發(fā)展，同時(shí)保留其原有風(fēng)貌［1］。

1937 年美國(guó)學(xué)者提出了“適用性再利用”的概念，即對(duì)既有建筑進(jìn)行改造以適應(yīng)新的用途及使用方式［2］，這一理念被廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外的歷史建筑保護(hù)工作中，然而如北大紅樓、上海展覽中心等多數(shù)公共建筑多是對(duì)建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固和現(xiàn)代化裝修［3］，并未對(duì)建筑內(nèi)部的布局設(shè)計(jì)與建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。因此，當(dāng)歷史建筑被賦予新的使用功能時(shí)，如何做出相應(yīng)的調(diào)整和改善，以滿足功能需求是實(shí)現(xiàn)歷史建筑再利用所要面臨的關(guān)鍵問題。

本文以北京大學(xué) 19～21 樓室內(nèi)改造工程為例，總結(jié)了歷史建筑功能轉(zhuǎn)換過程中所面臨的困難及應(yīng)對(duì)辦法，討論了針對(duì)建筑布局調(diào)整、結(jié)構(gòu)變動(dòng)、功能改善等方面的設(shè)計(jì)方案與施工方法，為歷史建筑再利用改造提供了參考。

1 工程概況

北京大學(xué) 19～21 樓建成于 20 世紀(jì) 50 年代，位于北京大學(xué)校本部南端，總建筑面積 4 485.8 m2，3 座建筑的結(jié)構(gòu)形式、設(shè)計(jì)布局一致，為地上 3 層的磚混結(jié)構(gòu)、水泥瓦坡屋頂建筑，主要承重結(jié)構(gòu)由內(nèi)外磚墻、預(yù)制槽型樓板組成，于 2 0 世紀(jì) 80 年代進(jìn)行了整體抗震加固工作，2019 年被評(píng)為歷史建筑，此前 19～21 樓一直作為教職工宿舍使用。

2 改造目的與原則

由于校園規(guī)劃的改變及教學(xué)科研工作的需要等因素，同時(shí)出于為了更好地保護(hù)歷史建筑的考慮，學(xué)校決定將 19～21 樓的使用功能調(diào)整為辦公樓，提供給博士后、訪問學(xué)者等作為辦公、開研討會(huì)的地點(diǎn)。3 座建筑的結(jié)構(gòu)形式、建筑面積及各樓層的布局基本一致，因此本文以 19 樓的 3 層為例，介紹本工程的改造方法與施工工藝，原平面布置圖如圖 1 所示。

圖1 改造前平面圖

建筑原布局每個(gè)房間面積為 10 m2左右，按可容納 3 人考慮，滿足辦公室對(duì)于使用面積的需求，但對(duì)于新增討論室的功能來說面積顯然是不夠的，因此需要重新規(guī)劃建筑布局，通過調(diào)整和重塑其功能空間分布以適應(yīng)新的使用需求，這種改造方式可以發(fā)掘歷史建筑的潛在價(jià)值，相較于維持建筑原狀是一種更加積極的保護(hù)方式［4］。除此之外，本次改造還進(jìn)行了現(xiàn)代化裝修，改善建筑節(jié)能、防水、疏散等功能，在提升使用舒適性的同時(shí)，還須令其滿足相關(guān)規(guī)范的要求。

3 布局調(diào)整及相應(yīng)結(jié)構(gòu)變動(dòng)

3.1 消防疏散及安全出口調(diào)整

近些年來，隨著防火、滅火工作科學(xué)性的提升，以及有關(guān)部門大力治理火災(zāi)隱患的背景下，我國(guó)在防治火災(zāi)方面取得了巨大的成功，然而每年火災(zāi)造成的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失仍排在各種災(zāi)難、事故的前列［5］，因此建筑內(nèi)的消防安全的重要性不言而喻。歷史建筑建成年代早，由于歷史的局限性，設(shè)計(jì)時(shí)普遍缺乏消防方面的考慮，但隨著用電負(fù)荷的增加和整個(gè)社會(huì)對(duì)消防安全問題重視程度的增加，建筑的布局和功能滿足消防相關(guān)規(guī)范要求已經(jīng)成為了其投入使用的必要條件。使歷史建筑滿足當(dāng)代消防規(guī)范要求也成了改造的重要環(huán)節(jié)。

19～21 樓年代久遠(yuǎn)，沒有成體系的建筑防火與消防安全設(shè)計(jì)，不符合現(xiàn)今的相關(guān)規(guī)范和使用要求。參照現(xiàn)今的相關(guān)規(guī)范和使用要求，19～21 樓建筑耐火等級(jí)為三級(jí)，每層需要設(shè)置兩個(gè)安全出口，對(duì)于 2、3 層來講即兩部樓梯，建筑內(nèi)的疏散門的凈寬度不得＜0.9 m，且直通疏散走道的房間疏散門到安全出口的直線距離不能＞18 m［6］，因此將 19 樓 3 層的平面布局調(diào)整為圖 2 所示。由于平面圖最右端的兩個(gè)房間疏散門距安全出口超過 18 m，采取封堵原房門洞口，改為相鄰房間連通的方式，組合為一個(gè)套間，并共用一個(gè)疏散門。通過這樣的布局調(diào)整，使該套間的疏散門距安全出口的距離為 17.83 m，滿足了規(guī)范的要求。

圖2 改造后平面圖

改造前門洞寬度不滿足防火設(shè)計(jì)要求，因此本次改造過程中將門洞寬度擴(kuò)至 1 m，為增強(qiáng)開洞薄弱處的承載力，在每個(gè)洞口上方增設(shè)鋼筋混凝土過梁，支撐洞口上部砌體傳導(dǎo)下來的豎向荷載。梁寬與墻體厚度一致，高度為 180 mm，兩端伸入墻體 250 mm?，F(xiàn)場(chǎng)施工情況如圖 3 所示。

圖3 擴(kuò)門洞與過梁施工

原建筑每層只有一部樓梯，不滿足消防疏散要求，增設(shè)樓梯需要將原樓板開洞，但這必然會(huì)對(duì)整個(gè)建筑的結(jié)構(gòu)體系和平面布置造成一定影響，因此開洞的位置和尺寸的確定是關(guān)鍵事項(xiàng)。有相關(guān)研究表明，當(dāng)對(duì)樓板開洞面積不大于整個(gè)樓層面積的 15 % 時(shí)，樓板的局部開洞對(duì)建筑整體的受力情況及抗震性能影響不大，不需要相關(guān)的結(jié)構(gòu)鑒定，且在建筑的角部開洞對(duì)整體造成的影響最?。?］。因此本次改造樓板開洞選在平面圖中左上方的角部位置，為不影響其他房間使用及滿足樓梯疏散寬度的要求，將原位置的整個(gè)房間樓板開洞，開洞面積占樓層面積的 2.36 %，對(duì)原結(jié)構(gòu)體系影響不大。

新增樓梯的構(gòu)造簡(jiǎn)單且施工的難度不大，需要注意的關(guān)鍵要點(diǎn)是新增構(gòu)件與原結(jié)構(gòu)的連接。本工程采用在樓梯梁、樓梯休息平臺(tái)與磚墻連接處開槽并植入鋼筋，分別與樓梯梁、休息平臺(tái)的受力鋼筋相連，用混凝土澆筑成整體。樓梯梁嵌入磚墻的深度為 250 mm，休息平臺(tái)受力方向一端與樓梯梁相連，其他 3 個(gè)方向嵌入墻體，為增加樓梯與墻面的連接強(qiáng)度，每間隔 1 m 開鑿一個(gè)梯形銷鍵，嵌入墻體深度 200 mm，具體形式如圖 4 所示。

圖4 新增樓梯情況及連接工藝（單位：mm）

3.2 討論室改造

砌體結(jié)構(gòu)磚墻承重的特點(diǎn)使建筑的平面布局不靈活，使得原房間的空間較小，無法滿足討論室需要大空間的要求。本次改造需要在每層的相同位置選取兩個(gè)房間，拆除中間的墻體，將兩個(gè)房間合并為討論室。

兩個(gè)房間中間的承重墻被拆除，導(dǎo)致建筑局部的荷載的傳導(dǎo)體系受到了破壞，加之功能的轉(zhuǎn)變導(dǎo)致樓面荷載加大，單純用一道鋼筋混凝土梁替換原來的墻體承重的方式僅能恢復(fù)荷載的傳導(dǎo)，但會(huì)使梁端固定位置的墻體荷載增加過多，且無法解決原樓板承載力不足的問題。因此本工程拆除討論室原樓板，增設(shè)現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板及兩道梁，具體情況如圖 5 所示。

圖5 討論室梁板布置圖

樓板拆除按照從上到下的順序進(jìn)行，拆除本層樓板和磚墻前，應(yīng)將其所承擔(dān)的全部結(jié)構(gòu)和荷載卸除，并在下一樓層對(duì)應(yīng)房間內(nèi)安裝滿堂紅腳手架，對(duì)樓板形成穩(wěn)固的支撐后方可開始拆除。拆除完成后，沿討論室橫縱中線方向布置兩道鋼筋混凝土梁，深入墻體深度 200 mm。梁身自重及拆除墻體承擔(dān)的豎向荷載由討論室四周墻體承擔(dān)，經(jīng)計(jì)算仍滿足承載力要求，但由于梁截面寬度較小，其與墻體連接部位容易發(fā)生應(yīng)力集中現(xiàn)場(chǎng)，從而導(dǎo)致墻體破壞。為解決應(yīng)力集中問題，增設(shè)鋼筋混凝土梁墊充當(dāng)支座，以起到分散應(yīng)力的作用，具體構(gòu)造如圖 6 所示。新增樓板與墻體的連接方式與上文提到的樓梯板一致。

圖6 新增鋼筋混凝土梁支座構(gòu)造（單位：mm）

4 功能改善工作

19～21 樓自 20 世紀(jì) 50 年代建成后，一直作為教職工宿舍使用，未曾進(jìn)行過大規(guī)模的功能性改造，如今隨著時(shí)代的進(jìn)步、社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)建筑的功能性和使用舒適性都有了更高要求，且其使用功能調(diào)整為辦公樓，因此使建筑符合現(xiàn)代辦公需求的功能性改造勢(shì)在必行。

傳統(tǒng)的筒瓦坡屋面是 19～21 樓的特色之一，本次修繕將屋面檁條之上的部分換新，依舊使用傳統(tǒng)屋面苫背工藝，雖然瓦屋面的技術(shù)成熟、施工難度小，但瓦片之間的搭接位置較難做到嚴(yán)絲合縫，水從縫隙中流入造成漏水的情況時(shí)有發(fā)生，從而影響建筑壽命。為解決傳統(tǒng)屋面防水性不足的缺點(diǎn)，本工程在屋面第一層護(hù)板灰之上增設(shè)一道涂抹防水層，以加強(qiáng)屋面的防水能力，防水層固化后繼續(xù)進(jìn)行苫泥背等其他工序，施工情況如圖 7 所示。本次改造在保持傳統(tǒng)工藝的同時(shí)，引入現(xiàn)代施工工藝，不僅保留了歷史建筑的原本風(fēng)貌，并且令其功能性增強(qiáng)。

圖7 屋面防水施工

建筑樓板均為小塊預(yù)制板拼接而成，由于長(zhǎng)年溫度應(yīng)力和干縮作用等因素，板間接縫處的灌縫材料有開裂的現(xiàn)象［8，9］，經(jīng)檢測(cè)機(jī)構(gòu)鑒定滿足承載力、耐久性等相關(guān)要求，但對(duì)于有防水要求的房間會(huì)發(fā)生滲漏的問題。本次改造將涉及到用水的衛(wèi)生間和盥洗室的預(yù)制板拆除，全部更換為現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板，以保證房間的防水功能。

原建筑外門及窗框均使用木制材料，經(jīng)歷多年風(fēng)雨侵蝕后老化嚴(yán)重，需要全部更換。木制門窗的耐久性、氣密性、保溫性能不好，長(zhǎng)時(shí)間使用容易變形，不利于節(jié)能，我國(guó)冬季供暖的地區(qū)用在供暖上的能源消耗巨大，其中空氣滲透耗能占能源消耗的三分之一以上［10］。因此為提升建筑的節(jié)能型，本次修繕將外門窗全部更換為斷橋鋁材質(zhì)的門窗，樣式與顏色與之前保持一致。同時(shí)更換樓內(nèi)采暖系統(tǒng)并作管道保溫，為每間辦公室增設(shè)多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)，為衛(wèi)生間、配電室新增機(jī)械排風(fēng)系統(tǒng)。磚混結(jié)構(gòu)建筑本身具有較好的節(jié)能保溫性能，本工程在圍護(hù)結(jié)構(gòu)能保證氣密性的前提下，更換采暖系統(tǒng)和增加空調(diào)系統(tǒng)，令使用體驗(yàn)感得到極大提升。

5 結(jié)語

歷史建筑處于使用狀態(tài)是延續(xù)其生命力的前提，而結(jié)合實(shí)際需要對(duì)歷史建筑進(jìn)行功能改善和再利用是挖掘其使用價(jià)值的有效途徑。本文以北京大學(xué) 19～21 樓內(nèi)部改造工程為例，探究了通過布局調(diào)整、現(xiàn)代化改造等方式使歷史建筑適應(yīng)全新使用功能的方法。

19～21 樓現(xiàn)已通過政府相關(guān)部門的驗(yàn)收，并投入使用。這表明通過合理的布局設(shè)計(jì)和改造工作，歷史建筑可以適應(yīng)與原設(shè)計(jì)不同的使用功能，在現(xiàn)代社會(huì)同樣可以發(fā)揮價(jià)值。本次改造是歷史建筑再利用的成功案例，同時(shí)也為今后的歷史建筑保護(hù)工作提供了參考。Q