魏 宏

（平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)城鄉(xiāng)建設(shè)與交通運(yùn)輸服務(wù)中心，福建 福州 350400）

0 引言

福州市平潭地區(qū)的石頭厝建筑是我國(guó)海島文化的集大成者，擁有悠久的歷史、獨(dú)特的建筑風(fēng)格及寶貴的研究?jī)r(jià)值，是珍貴的民族文化遺產(chǎn)。目前，平潭石頭厝房屋共有4萬多幢，其中建于1966年以前且保存較為完好的傳統(tǒng)石頭厝建筑有3000多棟。這些石頭厝建筑從表象到本體、內(nèi)涵到外延都充分體現(xiàn)出居民的生活習(xí)性和價(jià)值取向，既是有形也是無形的文化，是珍貴的民族遺產(chǎn)[1]。但是由于年久失修及過去對(duì)其保護(hù)力度不足，存在不同程度的結(jié)構(gòu)安全問題，亟需統(tǒng)籌管理與加固養(yǎng)護(hù)，是當(dāng)前保護(hù)的重點(diǎn)。而準(zhǔn)確掌握這些既有傳統(tǒng)平潭石頭厝建筑的建造特點(diǎn)和存在的安全性問題是相關(guān)部門制定行之有效的保護(hù)加固措施和設(shè)計(jì)人員進(jìn)行合理加固設(shè)計(jì)的先決條件。

因此，本文基于文獻(xiàn)調(diào)研、實(shí)地觀察、訪談?wù){(diào)查等手段，分析平潭石頭厝的建造技術(shù)及存在的主要質(zhì)量病害和隱患，為進(jìn)一步實(shí)施平潭石頭厝加固修繕及制定相應(yīng)的保護(hù)措施提供參考依據(jù)。

1 平潭石頭厝建造特點(diǎn)分析

1.1 地基基礎(chǔ)

平潭石頭厝一般為1～2層，房屋高度在6m以下，采用淺基礎(chǔ)?；A(chǔ)形式根據(jù)石材規(guī)格不同分為亂毛石基礎(chǔ)、整毛石基礎(chǔ)、方整石基礎(chǔ)和毛條石基礎(chǔ)等。傳統(tǒng)平潭石頭厝房址選在小丘、臺(tái)地，基礎(chǔ)多采用亂毛石干砌。20世紀(jì)50年代后，建筑物選址逐步轉(zhuǎn)向沙荒地、灘涂及丘陵地，石頭厝基礎(chǔ)改為整毛石、方整石和毛條石基礎(chǔ)[2]。

基礎(chǔ)埋深根據(jù)房屋高度和地質(zhì)情況，一般在2m 以上。若挖到硬質(zhì)巖層，便停止挖掘，以巖層為地基，松軟之處用1m左右的條石填充，用碎石填縫。在山地丘陵地區(qū)，基礎(chǔ)要結(jié)合地形形成建筑臺(tái)地，平衡坡地高差，增強(qiáng)穩(wěn)定性。由于石頭厝的墻體較厚，在45cm左右，所以墻下基礎(chǔ)的寬度也較大，一般為1～1.2m，從下到上收分?；A(chǔ)下鋪設(shè)砂墊層，砂層厚度一般在0.5m以上，如圖1所示。

圖1 階梯型毛石基礎(chǔ)示意圖

1.2 上部結(jié)構(gòu)

平潭石頭厝按結(jié)構(gòu)形式主要分為石結(jié)構(gòu)、石磚結(jié)構(gòu)、石混結(jié)構(gòu)和石木結(jié)構(gòu)[3]。其中的保護(hù)石頭厝建筑以石木結(jié)構(gòu)為主，其主要特點(diǎn)是：采用單層或雙層石木混合結(jié)構(gòu)；房屋四周外墻及內(nèi)部墻體均采用石墻承重，墻厚約為450mm，采用雙軌鋪漿砌筑，如圖2（a）所示。外墻體一般采用整齊的花崗巖料石砌筑，形式有平砌、人字砌、勾丁砌、亂石砌等,如圖2（b）所示。內(nèi)墻基本由礁石、毛石、花崗巖碎石組成。樓板主要采用木梁板承重，屋頂結(jié)構(gòu)由梁檁、椽、瓦、壓石組成，內(nèi)部交通采用木樓梯。

圖2 石頭厝外墻砌筑方式

2 結(jié)構(gòu)安全隱患分析

2.1 石墻體質(zhì)量通病

傳統(tǒng)平潭石頭厝采用石墻承重，目前石墻體存在的主要問題有墻體開裂、倒塌、梁下局壓裂縫、內(nèi)部墻體粉刷脫落、墻內(nèi)滲水霉變、墻體蟲蛀等。其中最明顯最普遍的質(zhì)量問題是墻體開裂，按出現(xiàn)的位置分為縱橫墻交接處的裂縫、梁和檁條下局壓裂縫，門窗洞口處的裂縫等;按裂縫形狀分為斜裂縫、豎向裂縫、水平裂縫等。按裂縫成因可以分為受力裂縫和非受力裂縫。這些質(zhì)量問題不僅破壞建筑整體美觀，而且降低墻體的承載能力，影響結(jié)構(gòu)的安全，如果不加以控制，最終會(huì)導(dǎo)致墻體破壞，房屋坍塌。

造成傳統(tǒng)平潭石頭厝墻體安全隱患的主要原因在于設(shè)計(jì)施工不規(guī)范和材料老化兩方面。由于施工技術(shù)受年代所限，施工和用材不規(guī)范，不同材料缺乏合理拉結(jié)措施，導(dǎo)致墻體本身整體性差。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，部分房屋測(cè)點(diǎn)最大側(cè)向位移超過《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB50292-2015）規(guī)定的多層砌體結(jié)構(gòu)側(cè)向位移的限值要求，影響正常使用。

2.2 樓屋面木構(gòu)件質(zhì)量通病

傳統(tǒng)平潭石頭厝房屋建筑的樓板和屋面一般采用木結(jié)構(gòu)，木材輕便靈活但受環(huán)境溫濕度影響較大，且木構(gòu)件普遍缺乏與整體連接措施，目前存在的主要問題有干縮開裂、撓度過大、蟲蛀腐朽以及局部坍塌等問題。這些問題若不及時(shí)采取措施處理，將使得構(gòu)件的承載力降低，對(duì)結(jié)構(gòu)非常不利。

2.3 石制構(gòu)件脆性破壞隱患

傳統(tǒng)平潭石頭厝房屋部分采用石梁、石柱、石木柱等石制構(gòu)件，其中不少懸挑石構(gòu)件的懸挑跨度在1.2m以上，如圖3（a）～（f）所示。由于石材本身的脆性性質(zhì)，采用石材抗彎抗拉存在較大安全隱患。調(diào)研中發(fā)現(xiàn)不少石梁已經(jīng)出現(xiàn)斷裂，如圖3（g）～（h）所示。

圖3 石制構(gòu)件安全隱患

2.4 石頭厝整體抗震隱患

因平潭石頭厝地處環(huán)太平洋地震帶和東南沿海地震帶交匯處，處于福建省最大的活動(dòng)斷裂構(gòu)造帶長(zhǎng)樂-詔安帶的東北端，屬地震活動(dòng)較多且強(qiáng)烈的地區(qū)，2021年被列為全國(guó)地震重點(diǎn)監(jiān)視防御區(qū)，現(xiàn)行《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)平潭地區(qū)的建筑設(shè)防烈度為7度抗震。

砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震性能主要取決于承重材料的性能、主體結(jié)構(gòu)的整體性和施工質(zhì)量，同時(shí)還與建筑所處場(chǎng)地、地基等條件有關(guān)系。通過低多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的主要震害特點(diǎn)及原因分析，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)平潭石頭厝具有總高度小、層數(shù)少、墻體厚、高寬比小、橫墻間距小、剛度大、結(jié)構(gòu)對(duì)稱均勻，且建筑地基大多為I、Ⅱ類土的有利條件，但由于既有石頭厝房屋建造年代久遠(yuǎn)，絕大多數(shù)設(shè)計(jì)與施工憑當(dāng)?shù)亟橙说慕?jīng)驗(yàn)砌筑，其仍存在以下抗震隱患：墻體無圈梁構(gòu)造柱、縱橫墻連接較為薄弱、木樓屋蓋與墻體缺乏可靠連接、房屋門窗洞口未設(shè)有鋼筋砼過梁等問題，其抗震性能顯然無法滿足現(xiàn)行抗震規(guī)范的要求。

2.4.1 砂漿強(qiáng)度低

既有砌體結(jié)構(gòu)往往由當(dāng)?shù)毓そ辰ㄔ焱瓿?，存在許多建筑材料質(zhì)量達(dá)不到現(xiàn)行規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)，再加上材料老化的原因?qū)е律皾{強(qiáng)度不足。而砌體結(jié)構(gòu)墻體抵抗地震作用主要依靠抗剪和抗彎能力，其主要取決于灰縫的切向力，即砂漿的抗壓強(qiáng)度。墻體主要采用黃泥沙砌筑，年久失修，砂漿老化嚴(yán)重。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)取材，對(duì)巖石進(jìn)行單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)表明，即使是有過持續(xù)受壓史的老舊傳統(tǒng)石頭厝其墻體石材的抗壓強(qiáng)度推定値依然在MU100以上，但通過貫入法實(shí)測(cè)墻體內(nèi)部砌筑砂漿強(qiáng)度發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)石頭厝墻體砌筑砂漿的強(qiáng)度幾乎為零，嚴(yán)重不滿足《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》(GB50023-2009)第5.3.4條規(guī)定的最低2.5MPa強(qiáng)度等級(jí)要求[4]。且根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀察發(fā)現(xiàn)，部分墻體的砂漿已經(jīng)嚴(yán)重粉化。

2.4.2 結(jié)構(gòu)整體性不足

現(xiàn)行規(guī)范對(duì)砌體結(jié)構(gòu)房屋的整體性有系統(tǒng)要求。但既有的石頭厝房屋由于建造年代久遠(yuǎn)，絕大多數(shù)設(shè)計(jì)與施工憑當(dāng)?shù)亟橙说慕?jīng)驗(yàn)砌筑，沒有經(jīng)過正規(guī)的抗震設(shè)計(jì)。存在木樓蓋與墻體連接較差、木屋蓋與墻體缺乏可靠連接、墻體未設(shè)置圈梁和構(gòu)造柱等影響結(jié)構(gòu)整體性的問題。

2.4.3 砌筑質(zhì)量差

現(xiàn)行《砌體結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》中規(guī)定，水平縫厚度和豎縫寬度一般為8～12mm，水平灰縫的飽滿度一般在80%以上。傳統(tǒng)平潭石頭厝墻體采用雙軌砌筑，外側(cè)墻體一般采用較為規(guī)整的毛石砌筑，而內(nèi)側(cè)墻體部分一般采用亂毛石或碎石砌筑，呈現(xiàn)塊體尺寸不一、接槎不可靠、灰縫不均勻的現(xiàn)象，使得墻體受力不可靠。

2.4.4 私自改造

傳統(tǒng)平潭石頭厝在使用過程中還存在著私自改造的現(xiàn)象。在私自改造的過程中，由于缺乏抗震概念，往往不考慮受力計(jì)算，直接根據(jù)使用需要進(jìn)行墻體拆除、木樓板拆除或者局部用鋼筋混凝土樓板替換木樓板等現(xiàn)象。私自改造后的建筑可能出現(xiàn)體系不規(guī)則布置、平面剛度不均勻等不利結(jié)構(gòu)抗震的問題。

2.5 其他問題

2.5.1 金屬構(gòu)件銹蝕

平潭石頭厝因地制宜主要采用石木結(jié)構(gòu)，但對(duì)于一些附屬構(gòu)件如門窗、排水管等以及近一兩年采取的臨時(shí)加固措施采用了金屬制品。現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研中發(fā)現(xiàn)這些金屬材料大多銹蝕嚴(yán)重。不僅影響建筑外觀，也逐漸影響使用功能。這主要是由于平潭島處在南亞熱帶北界，全年平均風(fēng)速為4.9m/s，年平均相對(duì)濕度高達(dá)84%。常年的強(qiáng)風(fēng)作用和高濕度使得平潭石頭厝的金屬制品比其他地方更容易也更快發(fā)生腐蝕。

2.5.2 微生物破壞地面

傳統(tǒng)平潭石頭厝房屋的地面一般僅對(duì)面層土進(jìn)行簡(jiǎn)單的夯實(shí)，由于平潭地區(qū)氣候潮濕適合微生物滋長(zhǎng)且不少石頭厝房屋常年空置缺乏管理，調(diào)研中發(fā)現(xiàn)部分石頭厝的地面遭到海蟑螂等微生物的破壞，造成地面層局部松散，長(zhǎng)久下去可能影響地基承載力，造成房屋不均勻沉降甚至結(jié)構(gòu)倒塌等嚴(yán)重后果。

3 加固改造建議

（1）對(duì)石頭厝的加固保護(hù)應(yīng)基于結(jié)構(gòu)本身存在的安全問題，結(jié)合保護(hù)要求和加固技術(shù)采取合適措施。2017年《平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)石頭厝保護(hù)與開發(fā)管理暫行辦法》根據(jù)石頭厝歷史建筑保護(hù)對(duì)象的綜合價(jià)值不同提出了三級(jí)保護(hù)策略：對(duì)于一級(jí)保護(hù)建筑需要特殊保護(hù)，要求保持或恢復(fù)原狀；二級(jí)保護(hù)建筑應(yīng)重點(diǎn)保護(hù)，要求保留建筑的外部造型、飾面材料和色彩，保留內(nèi)部的重要結(jié)構(gòu)和重要裝飾，可以采取拆除或增加部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件的措施進(jìn)行有限調(diào)整內(nèi)部空間；三級(jí)保護(hù)建筑僅要求應(yīng)保留建筑的整體外觀，其內(nèi)部可以采用獨(dú)立的結(jié)構(gòu)承重體系。

（2）目前，砌體結(jié)構(gòu)墻下基礎(chǔ)的加固方法主要有基礎(chǔ)補(bǔ)強(qiáng)注漿法、砼地圈梁加固法、修補(bǔ)添配和重砌法、錨桿靜壓樁法和樹根樁法[5]。石墻體的加固方法分為注漿、滲漿、砂漿置換等墻體內(nèi)部加固和水泥砂漿、鋼筋網(wǎng)水泥砂漿、鋼筋混凝土等墻體面層加固方法。木構(gòu)件的加固方法主要有落架大修、支撐調(diào)直、修整加固的整體加固方法和預(yù)埋加固法、鐵件加固法、墩柱接頭加固法、化學(xué)強(qiáng)化法、FRP加固法等構(gòu)件加固方法。砌體結(jié)構(gòu)整體抗震的加固方法主要有加固墻體、設(shè)置鋼筋混凝土圈梁或配筋砂漿帶、采用增設(shè)支托和梁墊加強(qiáng)墻體連接、減輕屋蓋重力等措施。

（3）以上這些加固方法有的是規(guī)范里成熟的工藝，有的僅有一些工程案例，有的對(duì)原結(jié)構(gòu)擾動(dòng)很小，有的則影響很大。由于保護(hù)建筑具有的特殊文化價(jià)值蘊(yùn)藏于建筑本身，對(duì)于既有保護(hù)建筑的加固既不能簡(jiǎn)單地按照抗震加固規(guī)范，如對(duì)所有結(jié)構(gòu)都增加圈梁構(gòu)造柱，也不宜對(duì)所有結(jié)構(gòu)只采用某一種方法加固，如對(duì)所有墻體均采用注漿加固或者均采用板墻加固。因此對(duì)既有保護(hù)石頭厝建筑進(jìn)行加固保護(hù)時(shí)應(yīng)結(jié)合結(jié)構(gòu)本身存在的安全問題，結(jié)合保護(hù)要求和加固技術(shù)采取合適措施。如對(duì)于一級(jí)保護(hù)建筑要求修舊如舊，那么在墻體砌筑質(zhì)量較好，石塊較規(guī)整的條件下，應(yīng)盡可能采用注漿等對(duì)原結(jié)構(gòu)擾動(dòng)較小的方式。而對(duì)于二、三級(jí)保護(hù)建筑，尤其三級(jí)保護(hù)建筑，由于僅要求進(jìn)行外觀保護(hù)，而且在使用功能上更多樣化，因此對(duì)于墻體內(nèi)部或內(nèi)墻的加固，應(yīng)當(dāng)采用亂毛石砌筑，且砌筑質(zhì)量較差的情況下，應(yīng)優(yōu)先采用較為成熟的加固措施，如采取配筋混凝土加固。

4 結(jié)束語

對(duì)平潭石頭厝建筑的改造需要在保護(hù)建筑外貌的基礎(chǔ)上分層次采取措施對(duì)各類結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，而不是簡(jiǎn)單地進(jìn)行承載能力加固或抗震性能加固。采用何種加固方式，則須建立在原結(jié)構(gòu)的建造特點(diǎn)和安全分析基礎(chǔ)之上。本文對(duì)平潭傳統(tǒng)石頭厝存在的結(jié)構(gòu)安全問題進(jìn)行構(gòu)件和整體抗震性能兩個(gè)層次的分析，并提出加固改造建議，為有關(guān)部門制定石頭厝保護(hù)措施及設(shè)計(jì)單位進(jìn)行石頭厝的加固設(shè)計(jì)提供參考。