某磚木結構房屋修繕加固案例分析＊

丁 陽

（上海市建筑科學研究院有限公司，上海 200032）

0 引言

20世紀初在廣東人聚集的上海楊浦區(qū)、虹口區(qū)和閘北區(qū)出現以“廣式”命名的住宅類型：廣式里弄。這種里弄的特點是整體布局聯排式，磚木立帖式結構，高2層，坡屋面；每單元1個開間，平面布置底層為前客堂，后有1層灶間，2層為前室和亭子間，亭子間上方設曬臺；設備簡陋，多數有水、電，無煤氣和衛(wèi)生設備。本文對某一典型廣式里弄住宅建筑的修繕加固進行介紹。

1 工程概況

1.1 建筑概況

該磚木結構房屋建造于1919年，原為2層立帖式磚木結構，1層局部搭建夾層，2層上方搭建閣樓層，現狀為3層建筑。建筑平面近似呈矩形，東西向總長約13.70m，南北向總寬約11.30m，總高約9.00m，南北方向存在錯層。墻體采用青磚、石灰砂漿砌筑，±0.000m以上墻體厚度：立帖式木構架半磚墻、內墻一般為110mm，南北外墻、2層東西山墻為220mm，底層東西山墻為340mm，±0.000m以下墻體厚度為340mm。樓屋面主要采用木樓蓋，曬臺區(qū)域采用鋼筋混凝土現澆板，屋頂為坡屋頂，自上而下依次為：青瓦、油氈、磚望板、木椽子、木檁條。房屋1層平面布置與剖面如圖1，2所示。

圖1 1層平面

圖2 房屋剖面

1.2 結構概況

房屋豎向由磚墻、立帖式木構架共同承重，外圍由磚墻承重；內部主要由木柱及木梁構成的四柱立帖式木構架承重，木柱間鑲嵌半磚墻；1層南北兩側邊跨（原天井及灶間）與2層北側邊跨（原亭子間）主要為磚墻承重。樓面荷載通過木樓板傳至木擱柵，木擱柵將荷載傳遞至磚墻和木構架，并最終傳至墻下基礎及柱下基礎；屋面荷載通過木椽子傳至木檁條，木檁條將荷載傳遞至磚墻和木構架，并最終傳至基礎。立帖式木構架的梁、柱均采用榫卯連接。木柱下基礎為磚砌獨立基礎：100mm厚桑皮石墊塊+300mm高磚基礎，下有碎石墊層；外墻下基礎為磚砌條形基礎：墻下無筋擴展基礎，下有碎石墊層，基礎墻厚度350mm，埋深470mm。

2 修繕加固設計

采用結構計算軟件對砌體構件進行驗算，并采用手算方法對木構件承載力和變形進行驗算。其中，風荷載作用取基本風壓為0.55kN/m2，地面粗糙度為C類。根據房屋勘察報告，實測承重墻砌筑磚抗壓強度評定為MU5.0，砌筑砂漿抗壓強度評定為M1.0，混凝土梁強度評定值為C10。房屋原為住宅，此次改造為展覽館，樓面使用荷載取值3.5kN/m2，由于展覽需要，此次改造需對立帖式半磚墻、搭建的夾層及閣樓層一并拆除。木構架的梁柱節(jié)點均按鉸接考慮。

2.1 存在的主要問題

根據房屋勘察報告、現場查勘及詳細計算分析，房屋主要存在以下問題：房屋使用功能改變，原基礎無法滿足后續(xù)使用要求；立帖式木構架半磚墻拆除后，木構架承載力不滿足要求，主要表現為底層木柱和2層樓面木梁承載力不足；2層樓面使用荷載增大后，樓面木擱柵承載力及變形均不滿足計算要求；木柱潮濕腐爛嚴重且有蟲蛀現象，個別木柱存在截面缺失；曬臺混凝土構件鋼筋銹脹、混凝土剝落普遍；部分木擱柵腐爛嚴重、斷裂，端部與梁脫開；部分木構件存在不同程度的干縮裂縫，部分屋面木檁條劈裂；局部榫卯連接節(jié)點存在輕度脫榫；樓面木地板年久老化；局部墻體存在裂縫、破損等。

2.2 加固設計

2.2.1 基礎加固

采用如下方法對基礎進行加固處理，增強房屋基礎的整體性和抵抗不均勻沉降能力：對木柱基礎及墻下基礎采用增設鋼筋混凝土扁擔梁條形基礎進行加固處理。基礎加固做法如圖3所示。

圖3 基礎加固

2.2.2 立帖式木構架加固

立帖式木構架半磚墻拆除后，木構架承載力不滿足要求，主要表現為：除部分木柱由于腐爛引起截面中空而導致承載力喪失以外，底層木柱承載力按強度驗算均滿足要求，但木柱穩(wěn)定驗算普遍不滿足要求；由于2層樓面使用荷載增加，2層樓面木梁的承載力及變形驗算均不滿足要求。

考慮到木構架本身加固難度大及所采取加固措施的可逆性，對2層樓面采用鋼結構進行加固托換，2層展覽區(qū)域荷載全部由加固后的鋼結構承擔，而木構架只承受原屋面荷載，具體做法如下：對木柱全高采用型鋼格構柱進行加固；對2層樓面木梁采用型鋼格構梁進行加固；對屋面木梁間增設水平支撐。木構架加固做法如圖4所示。

圖4 木構架加固

2.2.3 磚墻修繕

修繕前全面檢查所有墻體，對墻體所有開裂及外墻窗角斜裂縫部位均做標記并予以記錄，對于非貫穿結構裂縫采用填縫法修補。外墻由于增加設備管線、排水管留下來的孔洞全部采用鑲砌予以封堵，并按原樣修復外墻飾面。所有承重外墻內側均采用單面鋼絲網片+水泥砂漿面層進行加固，提高墻體整體性。當墻體裂縫寬度≤5mm時，可采用壓力灌漿進行修復。墻體裂縫寬度介于5～20mm時，應設置混凝土鍵及拉結鋼筋，再采用壓力灌漿進行修復（見圖5）。

圖5 混凝土鍵

2.2.4 木構件修繕

1）木柱腐朽處理 當木柱有不同程度腐朽而需整修、加固時，可采用下列剔補或墩接的方法處理：當柱心完好，僅有表層腐朽且經驗算剩余截面尚能滿足受力要求時，可將腐朽部分剔除干凈，經防腐處理后用干燥木材按原樣和原尺寸修補整齊，并用耐水性膠粘劑黏結。如系周圍剔補，尚需加設2～3道鐵箍；當柱腳腐朽嚴重，但自柱底面向上未超過柱高的1/4時，可采用墩接柱腳的方法處理，用木料墩接，先將腐朽部分剔除，再根據剩余部分選擇墩接的榫卯樣式，如“巴掌榫”“抄手榫”等，施工時除應注意使墩接榫頭嚴密對縫外，還應加設鐵箍且鐵箍應嵌入柱內（見圖6）；若木柱內部腐朽、蛀空，但表層完好且厚度不小于50mm時，可采用高分子材料灌漿加固；當木柱嚴重腐朽、蟲蛀或開裂而不能采用修補、加固方法處理時，可考慮更換新柱，更換前應確定原柱高、復制要求及材料選擇。在不拆落木構架的情況下墩接木柱時，必須用架子或其他支撐物將柱和柱連接的梁枋等承重構件支頂牢固，以保證木柱懸空施工時的安全。

圖6 木柱柱腳墩接

2）木構件局部截面缺失處理 采用干燥木材依原樣和原尺寸修補整齊，以耐水性膠粘劑貼補嚴實，再用鐵箍緊固。

3）樓面木擱柵、木地板置換 由于2層使用荷載有所增加，2層樓面木擱柵的承載力及變形均不滿足要求，需對2層樓面木擱柵進行整體置換，并按規(guī)范要求增設剪刀撐。鑒于樓面木地板年久老化，對所有樓面木地板按歷史裝修風格進行更換。

4）木構件干裂修繕 木構件的干縮裂縫深度不超過構件該方向截面尺寸的1/3時，可按下列嵌補方法進行修復：當裂縫寬度≤3mm時，可在木構件的油飾或斷白過程中用膩子勾抹嚴實；當裂縫寬度在3～30mm時，可用木條嵌補嚴實，用耐水性膠粘劑粘牢；當裂縫寬度大于30mm時，除用木條以耐水性膠粘劑補嚴粘牢外，尚應在木構件開裂段內加2～3道鐵箍。若木構件開裂段較長，則箍距不宜大于0.5m，鐵箍應嵌入柱內，使其外皮與柱外皮齊平。當干縮裂縫深度超過木構件該方向截面尺寸的1/3或因構架傾斜、扭轉而造成木構件產生縱向裂縫時，需待構架整修復位后方可對開裂部位進行修復；若木構件裂縫貫通且內部腐朽，則采用杉木依原樣和原尺寸更換。

2.2.5 木結構連接節(jié)點脫榫處理

若榫頭完整，僅因柱傾斜而脫榫時，可先將柱撥正，再用鐵件拉結榫卯；若梁柱完整，僅因榫頭腐朽、斷裂而脫榫時，應先將破損部分剔除干凈，并在梁端部開卯口，經防腐處理后，用新制的硬木榫頭嵌入卯口內，嵌接時，榫頭與原構件用耐水性膠粘劑粘牢并用螺栓固緊，榫頭的截面尺寸及其與原構件嵌接的長度應按計算確定，并應在嵌接長度內用2道鐵箍箍緊。

2.2.6 木構件蟻蝕腐朽處理

應自腐朽處向上鋸成斜口，更換構件粘牢后用螺栓或鐵箍加固；構件蟲蛀中空且表層完好且厚度不小于50mm時，可采用不飽和聚酯樹脂灌漿進行修補；中空超過1/3截面時，宜截取更換。

2.2.7 木構架、木屋面節(jié)點修繕

木柱與木梁、木柱與木檁條的節(jié)點部位采取夾板、鐵件、扒釘等加強連接，增強木構架與木屋面的整體性，使既有建筑保持牢固和可靠，如圖7，8所示。

圖7 木立帖柱與木檁條節(jié)點加固

圖8 木立帖柱與木梁節(jié)點加固

2.2.8 混凝土構件修繕

此次修繕的房屋歷史久遠，房屋曬臺區(qū)域混凝土構件存在不同程度的混凝土碳化和鋼筋銹蝕，部分混凝土構件銹脹開裂、保護層剝落。修繕時全面檢修混凝土構件，對開裂露筋的混凝土構件進行鋼筋除銹后采用環(huán)氧砂漿進行修復，對銹脹嚴重的混凝土樓板進行置換，新澆混凝土板四周需在既有墻體增設圈梁，圈梁做法如圖9所示。

圖9 新增混凝土現澆板圈梁做法

3 結語

1）立帖式磚木結構房屋中，立帖式木構架間鑲嵌的半磚墻不直接參與豎向承重，但對保持木構架的完整性和穩(wěn)定性具有重要作用，立帖式木構架的承載力驗算結果也充分驗證了這一點，如非必要，不宜破壞立帖式木構架半磚墻；如果出于改造需求不得不破壞半磚墻時，則應采取必要的加強措施，增強木構架之間的縱向聯系。

2）磚木結構木構件本身加固難度大，當實施困難時，可考慮采取托換方式將新增使用荷載由托換結構承擔，減小原結構木構件的加固量，而以修繕維修為主。

3）在加固過程中，需考慮新舊結構的有效連接，以確保新舊結構能夠共同作用。