上海木結構優秀歷史建筑檢測與鑒定

■ 蔡樂剛 Cai Legang

0 前言

自1989年公布第一批優秀歷史建筑以來，上海市已經公布了四批共632處優秀歷史建筑，其中屬市級文物保護單位的有61處(第一批)，屬優秀歷史建筑保護的有571處(第二、三、四批)，其中有的一處就包括多幢單體建筑，因此整個保護范圍涉及2 138幢房屋。從結構形式和建筑材料來看，上海市優秀歷史建筑可以分為鋼筋混凝土結構、磚木結構、磚混結構、磚石結構、鋼結構、木結構和混合結構等類型，主要為鋼筋混凝土結構、磚混結構、磚木結構3大類，合計600處左右[1]。木結構作為我國的傳統建筑，分布廣泛，但上海由于其特殊的歷史原因，純木結構優秀歷史建筑僅有兩處，另外一些文物建筑和保留歷史建筑也有純木結構建筑存在。本文主要論述一處純木結構優秀歷史建筑的檢測鑒定，為純木結構歷史建筑檢測鑒定提供參考。

1 工程概況

常德路418號上海佛教居士林內金剛道場西大殿為一幢建于上世紀20年代的二層木結構房屋，屬上海市第四批優秀歷史建筑和靜安區登記不可移動文物。由于年久失修，目前房屋已出現明顯老化現象，近期準備對其進行修繕。為確保房屋結構安全，根據《上海市歷史文化風貌區和優秀歷史建筑保護條例》、《關于進一步加強對本市優秀歷史建筑保護的若干意見》、《關于加強對城市優秀近現代建筑規劃保護的指導意見》等有關法律法規的規定，本著切實保護好優秀歷史建筑的宗旨，受業主委托對其進行大修前的綜合性檢測。

1.1 保護級別及要求

常德路418號上海佛教居士林為上海市人民政府批準公布的第四批優秀歷史建筑，同時也是靜安區登記不可以移動文物。根據《上海市歷史文化風貌區和優秀歷史建筑保護條例》，金剛道場西大殿的保護類別為三類，其建筑的立面和結構體系不得改變；重點保護部位為建筑的各外立面、大殿空間、中式花窗等特色構件、梁枋雕飾等。

1.2 歷史沿革及建筑風格

金剛道場創于民國38年5月12日(農歷四月十五)，場址在覺園內，由簡氏捐贈。香光堂及知照堂系在家佛教徒集資修建，前、中、后3殿為簡氏獨資所建。解放前，因管理不力，房屋失修有傾坍之虞。民國37年春，由趙樸初、黃涵之等居士敦請能海法師來覺園安居，講經說法，并發起修建3大殿房舍。1951年春，十世班禪大師來滬，佛教界在道場舉行盛大法會。是年12月24日，以柳霞、士登塔巴為首的西藏致敬團和以格桑旺堆為首的昌都地區藏族人民國慶觀禮代表團到上海后即到金剛道場參觀。1953年6月，喜饒嘉措來金剛道場講法。“文化大革命”期間，該道場房屋成為上海第二十一無線電廠的一個車間。1988年冬，為了讓藏密子弟有專門修持場所，把原金剛道場大殿閣樓歸還。 1989年，歸還大殿并加修繕。

金剛道場西大殿為中國傳統廟宇建筑，紅色木門窗，雕飾精美，底層為佛堂，二層為密壇，具有中國傳統特色。其建筑形制為九架前后廊木構架，重檐歇山頂。建筑平面呈雙軸對稱布置，設檐柱和金柱，其柱下均設方形柱礎和圓形石鼓，檐柱和金柱均為原木柱，表面漆紅漆，無雕刻；大梁端頭均設梁墊，并有峰頭，大梁及前后廊梁身兩側均有精美雕刻（圖1）；屋架采用抬梁式，屋架梁身兩側亦有精美雕刻（圖2）；屋面為重檐歇山頂，二層設挑檐，四角均設飛檐，二層挑檐屋面為小青瓦，大屋面為琉璃瓦，挑檐梁端均有大象雕刻造型，其中大梁梁端造型生動，其余梁端較則為抽象。建筑外立面較為簡潔，其底層設磚砌圍護墻，二層為通長不落地木窗。

1.3 建筑結構概況

金剛道場西大殿為金剛道場內三大殿之一，其東側為一天井，通過圍墻與中殿連接。西大殿為一幢兩層木結構房屋，建筑平面呈矩形，南北向總長約為19.80m，東西向總寬約為10.87m，其底層層高為6.13m，二層凈高3.78m（至主要吊頂處），室內外高差0.28m，房屋總高度至檐口為10.17m，至屋脊為14.63m。其建筑平面呈雙軸對稱布置，南北向共五開間，東西向三開間，共設20根檐柱，中間設四根金柱，前后廊均為內廊，廊寬1.85m，與內殿無分隔墻，連成一體。其建筑功能底層為佛堂，為大空間，無隔墻；二層為密壇，基本為大空間，局部設分隔墻，作衛生間、儲物間等用房。該建筑主入口為西立面入口，東側設通往中殿的入口，其余部位無入口。西北角設通往二層的樓梯，底層前后廊處局部有閣樓。

其底層建筑平面見圖3所示。

金剛道場西大殿為中國傳統木結構建筑，其建筑形制為九架前后廊木構架，重檐歇山頂。經現場調查，該房屋地基為天然地基，基礎主要為柱下獨立基礎，基礎為混凝土剛性基礎，基礎底面尺寸為1.71m×1.71m，由錐形和方形基礎兩部分組成，基礎埋深約0.78m，圍護墻下為三合土條形基礎，基礎寬度同墻寬。上部結構采用木構架體系，主要豎向承重構件為洋松原木柱，木柱立于石鼓墩上，檐柱石鼓墩直徑為564mm，高度為290mm，金柱石鼓墩直徑為870mm，高度490mm；其檐柱直徑為400mm，金柱直徑為610mm，底層及二層連成一體；二層橫向為大梁體系，主要大梁截面尺寸為300mm×500mm，縱向及四周采用雙層梁體系，上、下梁截面分別為120mm×300mm及120mm×400mm，四角亦設雙層梁（形制類似扁作船篷軒），梁截面尺寸為200mm×500mm，上下各一根；二層樓面為洋松木擱柵，主要木格柵截面尺寸為150mm×250mm，間距450mm，前后廊二層樓面處均設兩根木格柵，截面尺寸為100mm×250mm；橫向設抬梁式木屋架，共設四品，屋架主要大梁截面尺寸為250mm×550mm及250mm×450mm等，縱向為木檁條，共計9根，木檁條直徑為400mm；屋面椽子主要截面尺寸為95mm×55mm，間距225mm～230mm不等，挑檐椽子截面尺寸為85mm×40mm，間距225mm～230mm不等。圍護墻底層東立面為半高煤渣磚砌墻，墻厚120mm，其上部為木窗；其余立面圍護墻為燒結青磚、石灰砂漿砌筑，墻厚400mm；二層通長均為木窗扇，窗臺高1.20m，窗臺墻為木板條墻；內分隔均為輕質木分隔。二層結構平面見圖4所示。

2 現場檢測

因為無歷史資料和圖紙，現場對該房屋建筑、結構、材料強度、變形等方面的詳細檢測，形成了該房屋的現狀資料。因為內容較多，本文不再贅述，僅選部分內容予以說明。

2.1 基礎開挖檢測

經使用單位的許可，現場選擇房屋3/D軸柱基礎進行開挖檢測，測量其基礎尺寸及埋深等情況。開挖檢測結果表明，基礎為混凝土剛性基礎，基礎底面尺寸為1.71m×1.71m，由錐形和方形基礎兩部分組成，基礎埋深約0.78m，其現狀見圖5所示。

2.2 房屋改造情況調查

該房屋自建造至今，歷經80多年風雨，經歷多家使用單位，其多處進行了改造，本次檢測對其一一進行了分析，主要表現為底層東側墻體、底層南立面、木門窗、底層西北角檐柱、廢棄的升降梯、二層挑檐屋面、底層及二層的吊頂等部位做了變動。

需特別說明的是，本次檢測多方面調查其歷次改造情況，特別對底層北角檐柱改造情況進行重點調查，該柱現狀為底層為鋼筋混凝土柱，二層為木柱。經對該柱進行加固改造的當事人調查發現，該柱系2001年二層衛生間裝修改造時被發現其底層部分腐爛嚴重，腐爛部位為基礎頂面至4.1m處（即石鼓墩頂面至木梁底），當時采用“偷梁換柱”的設計施工方案，先用木撐把木梁托起來，然后將4.1m段的壞爛柱子拿掉，補Φ89鋼管支撐，外包Φ800的鋼筋混凝土柱。為減輕柱重，2.0m以上柱斷面為Φ400。該柱改造情況的調查分析為后續結構分析提供了重要的依據。

2.3 完損現狀調查

本次檢測對房屋的主要重點保護部位、承重構件及圍護構件的完損現狀進行了詳細調查，具體情況如下，并對損壞部位以圖示標示。

2.3.1 外立面

現場檢測發現，被檢測房屋外立面整體基本完好，未見明顯的損壞現象。但各立面底層及二層墻體粉刷局部存在細裂縫等損壞。

2.3.2 屋面

現場檢測發現，被檢測房屋兩層屋面均存在不同程度的損壞，主要表現為以下幾個方面：

（1）屋脊及四角飛檐水泥粉刷局部脫落。通過啟用吊車在屋頂檢測發現，屋頂南北向的屋脊頂部壓石的水泥粉刷多處出現脫落；四角飛檐脊線的水泥粉刷局部也有脫落現象。

（2）四角飛檐豎向開裂。二層飛檐及主屋面的飛檐脊線均出現不同程度的豎向裂縫，其中二層西北角飛檐根部與檐柱連接處完全脫開，脫開寬度為30mm，局部形成危險點。

（3）屋面瓦碎裂或缺失。主屋面琉璃瓦及二層挑檐小青瓦均存在不同程度的碎裂和缺失現象，南立面二層挑檐因椽子等腐爛，多片小青瓦已脫落，目前尚有墜落跡象，局部形成危險點。

（4）封檐板。二層挑檐及主屋面封檐板均出現不同程度的腐爛現象，特別是南立面二層挑檐封檐板已徹底腐爛，導致椽子及小青瓦有墜落跡象，局部形成危險點。

（5）望磚。主屋面及二層挑檐的望磚整體情況尚可，但現場檢測發現，主屋面西立面挑檐處局部存在望磚碎裂、缺失現象，屋面部分望磚有碎裂現象。

（6）椽子。主屋面及二層挑檐的椽子整體狀況尚可，但在二層2～3軸/C～D軸偏南處打開吊頂檢測發現，該處內廊有兩根椽子端部已徹底腐爛，椽子目前處于懸空狀態，局部形成危險點。

2.3.3 柱

除底層西北角檐柱（1/A軸柱）后期進行過替換加固外，其余柱基本保留原狀，柱石鼓墩現狀基本完好，但柱身均存在一定程度的干縮裂縫。

2.3.4 梁及屋架

房屋梁及屋架未見明顯變動，基本保留原狀，梁側雕刻及花飾基本保存完好，梁及屋架自身狀況基本完好，僅部分梁存在一定程度的干縮裂縫。

2.3.5 圍護構件

房屋底層圍護墻防潮層基本喪失功能，墻角均出現一定程度的粉刷潮濕、局部脫落的現象；其余門窗開啟基本正常，未出現明顯的損壞，但部分窗扇表面油漆已剝落。

2.3.6 屋面滲水

屋面目前存在較為嚴重滲水現象，滲水面積較大，且滲漏點分布廣，相應部位屋面椽子及檁條處有滲水痕跡。

2.3.7 白蟻調查

經現場對被檢測房屋木構件進行檢測發現，木構件未見明顯的白蟻蟲蝕現象。

2.4 材料力學性能檢測

該房屋為純木結構，主要建筑材料為木材，其圍護結構主要建筑材料為燒結青磚、石灰砂漿。現場對圍護結構的燒結青磚和石灰砂漿分別采用回彈法和貫入法進行材料強度檢測，測得燒結青磚強度為MU7.5，石灰砂漿強度為1.0MPa（對貫入法測得值乘以0.8的系數進行折減）。

對于木材強度，由于被檢測房屋現場無法切取木材試樣，按照《既有建筑物結構檢測與評定標準》（DB/TJ08-804-2005）的檢測方法進行分析判斷。根據現場對木柱、木梁、木擱柵和屋架木材的觀察，通過木材材質、外觀、使用部位、使用年限等情況進行綜合分析，可判別為洋松，木材的強度等級按TC13B[2]取值，其強度和彈性模量折減系數φ，根據上海市工程建設規范《優秀歷史建筑修繕技術規程》(DGJ08-108-2004)的要求取值為0.8。

2.5 房屋變形測量

現場對房屋的傾斜變形和不均勻沉降進行了測量，圍護墻四周棱線測量結果表明，房屋整體傾斜規律不明顯，各測點傾斜率介于1.0‰～4.0‰之間，上述各測點傾斜值均未超過《地基基礎設計規范》(DGJ08-11-2010)規定的容許變形值。

底層地坪及檐柱石鼓墩面相對高差測量數據表明，房屋存在一定程度的不均勻沉降現象，東西向呈東高西低、南北向呈南高北低的趨勢，最大沉降點為房屋的西北角，地坪和石鼓墩面測得的最大相對高差分別為34mm和30mm，換算為傾斜率分別為2.0‰和1.76‰，傾斜率較小。底層金柱石鼓墩面相對高差測量數據表明，4根金柱中東北角的1根相對沉降量最大為12mm，換算成傾斜率為1.79‰，其余3根金柱相對沉降量僅為1～3mm，沉降量較小。二層地坪相對高差測量數據表明，房屋存在一定程度的不均勻沉降現象，東西向呈東高西低、南北向呈南高北低的趨勢，最大沉降點為房屋的西北角，測得的最大相對高差分別為48mm，換算為傾斜率分別為2.82‰，傾斜率較小。

2.6 主要木構件變形測量

為了解被檢測房屋主要木構件的變形情況，現場采用水準儀，按照《建筑變形測量規范》(JGJ 8-2007)對該房屋二層主梁及木格柵的跨中撓度進行了測量，測量結果見表1所示。

二層主梁及木格柵跨中撓度測量結果表明，被檢測房屋二層主梁及木格柵跨中均存在一定的撓度值，抽測的主梁及木格柵撓跨比均小于國家標準《木結構設計規范》(GB50005-2003)(2005年版)的限值（1/250）。

表1 房屋二層主梁及木格柵跨中撓度測量結果表

3 結構分析

根據現場檢測情況，對該房屋按照目前的實際情況對其主要承重構件進行結構驗算。主要驗算二層木梁、木格柵、木屋架及木柱等主要承重構件，不考慮地震作用因素。

3.1 基本組合荷載分項系數的取用

根據上海市工程建設規范《優秀歷史建筑修繕技術規程》(DGJ08-108-2004)，本次建筑修繕的安全等級取二級， 基本組合荷載分項系數采用：永久荷載的分項系數取1.1；可變荷載的分項系數取1.2（規范規定為不小于1.1）。

3.2 上部結構驗算結果

3.2.1 二層大梁

驗算結果表明，3/B～C軸梁和4/B～C軸梁跨中受彎效應為7.4N/mm2，而其抗彎強度設計值取10.4×1.1=11.44N·m，結構抗力與荷載效應之比R/S為1.55，受彎滿足承載力要求；其受彎構件的剪切效應為0.55 N/mm2，結構抗力與荷載效應之比R/S為2.44，抗剪滿足承載力要求。其余大梁的受彎及抗剪結構抗力與荷載效應之比均不小于1.0，滿足承載力要求。

3.2.2 二層木格柵

驗算結果表明，3～4/B～C軸木格柵跨中受彎效應為3.9N/mm2，而其抗彎強度設計值取10.4×1.1=11.44N·m，結構抗力與荷載效應之比R/S為2.85，受彎滿足承載力要求；其受彎構件的剪切效應為0.16 N/mm2，結構抗力與荷載效應之比R/S為7.7，抗剪滿足承載力要求。其余木格柵的受彎及抗剪結構抗力與荷載效應之比均不小于1.0，滿足承載力要求。

3.2.3 屋架及木檁條

對3軸屋架各抬梁進行受彎及受剪驗算，結果表明，其受彎及受剪的結構抗力與荷載效應之比均不小于1.0，表明其滿足承載力要求；對屋面檁條選取受荷面積最大的一根進行驗算，結果表明，其受彎效應為2.98N/mm2，而其抗彎強度設計值取10.4×1.1=11.44N·m，結構抗力與荷載效應之比R/S為3.84，受彎滿足承載力要求；其受彎構件的受剪時結構抗力與荷載效應之比R/S為8.5，抗剪滿足承載力要求。

3.2.4 木柱

選擇受荷面積較大的金柱進行驗算，其長細比計算值為44，小于規范限值（120），滿足規范要求；其按強度計算的結構抗力與荷載效應之比R/S為2.0，按穩定計算的結構抗力與荷載效應之比R/S為1.39，均大于1.0，表明其承載力滿足規范要求。

3.3 地基基礎承載力初步驗算

因無地質資料，無法準確驗算地基承載力，從現場檢測的情況分析，目前地基基礎處于正常使用狀態中，表明其地基基礎承載力滿足要求，且本次僅涉及大修，樓屋面荷載不變，即不會增加地基基礎的受荷，可認為地基基礎能滿足要求。

4 檢測鑒定結論

根據前面的檢測及鑒定分析，提出的主要結論為房屋目前主體承重結構基本安全，但目前局部尚存非結構性危險點，對該房屋的安全和正常使用造成不利影響，應盡快進行解危處理。

5 結語

木結構優秀歷史建筑是上海市優秀歷史建筑的一個不可或缺的組成部分，對其進行全面的檢測鑒定，是其修繕的主要技術依據，本檢測報告已通過專家論證，作為該房屋修繕設計和施工的主要依據。通過對該建筑的檢測鑒定，筆者認為該類建筑的檢測鑒定，重點要做好歷史資料的收集，特別是歷次改造對原結構的改變情況以及改造的具體情況，并充分利用現有的技術條件，逐項逐處地進行檢測鑒定，做到全面詳盡。

[1] 上海歷史建筑保護修繕技術.中國建筑工業出版社，2011年7月第一版.

[2]木結構設計規范(GB50005-2003).中國建筑工業出版社，2006年3月第二版.