歷史建筑綠色修繕施工技術體系研究
——以武漢市為例

■ 趙 征 ZHAO Zheng 王曉鳴 WANG Xiaoming 汪 凱 WANG Kai 何南均 HE Nanjun

0 引言

綠色施工建造是當代中國建筑施工企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。《中共中央關于制定國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和二〇三五年遠景目標的建議》明確指出：“要提升企業(yè)技術創(chuàng)新能力，支持綠色技術創(chuàng)新，推進重點行業(yè)和重要領域綠色化改造，發(fā)展綠色建筑。”2021 年11 月，中央全面深化改革委員會發(fā)布《關于讓文物活起來、擴大中華文化國際影響力的實施意見》，指出要維護文物資源的歷史真實性、風貌完整性、文化延續(xù)性，筑牢文物安全底線，更好體現(xiàn)文物的歷史價值、文化價值、審美價值、科技價值、時代價值。綠色保護修繕已成為現(xiàn)階段和未來我國歷史建筑保護利用工程的技術引領方向。

歷史建筑的保護修繕和改造利用工程是目前我國建筑行業(yè)發(fā)展最快的市場之一。據(jù)不完全統(tǒng)計，全國現(xiàn)已確定了900 余片歷史文化街區(qū)和800 余處名鎮(zhèn)名村，包括2.47 萬余處歷史建筑，為我國修繕施工企業(yè)提供了重大發(fā)展機遇。在現(xiàn)代城鄉(xiāng)建設綠色發(fā)展的新時期，亟待構建具有中國特色的歷史建筑綠色修繕施工技術體系。近年來，雖然對歷史建筑綠色改造的研究正日益得到我國學術界和工程界廣泛關注，但大多還集中在策劃設計階段或單項建造技術研究領域[1-3]，對“綠色修繕施工技術”的研究與推廣應用明顯滯后，遠不能滿足新時期修繕企業(yè)對歷史建筑綠色修繕施工技術的迫切需求。為破解這一瓶頸問題，武漢市天時建筑工程有限公司和華中科技大學采取校企合作方式在多年時間里開展了“歷史建筑綠色修繕技術集成創(chuàng)新與應用研究”和“武漢市老工業(yè)城市工業(yè)遺產保護利用建設項目研究”等項目研究，通過實際應用，提高修繕工程質量，打造歷史建筑綠色修繕示范基地，增強了修繕企業(yè)的綠色施工技術創(chuàng)新能力，取得了良好的社會、環(huán)境和經(jīng)濟綜合效益。

1 綠色修繕施工技術體系的構建基礎

1.1 綠色修繕的基本概念

1.1.1 歷史建筑

歷史建筑是指經(jīng)城市、縣人民政府確定公布的具有一定保護價值，能夠反映歷史風貌和地方特色的建筑物、構筑物[4-5]。一般而言，當建筑超過一定的使用年限（如50 年）即可稱之為歷史建筑。

1.1.2 優(yōu)秀歷史建筑

優(yōu)秀歷史建筑是指由地方人民政府批準確定并公布的，建成30 年以上，建筑樣式、施工工藝和工程技術具有建筑藝術特色和科學技術研究價值，或反映地域建筑歷史文化特點，或為著名建筑師的代表作品，或在我國產業(yè)發(fā)展史上具有代表性的作坊、商鋪、廠房和倉庫，以及具有其他歷史文化意義的歷史建筑[6]。優(yōu)秀歷史建筑可按保護修繕等級分為一級或二級等，也可按使用功能分為公共、商業(yè)、住宅、商住等不同類型。廣義的優(yōu)秀歷史建筑還包括被國家和省市各級政府認定的建筑類文物保護單位。

以武漢市為例，全市現(xiàn)有經(jīng)認定的優(yōu)秀歷史建筑和建筑類文物保護單位共計400 多處。①優(yōu)秀歷史建筑共220 處。其中：按保護等級劃分為一級68 處、二級152 處；按使用功能劃分為公用類61 處、商業(yè)類35 處、住宅類82 處、商住類23 處、其他類19 處。②文物保護單位共275 處。其中：按保護等級劃分為國家級33處、省級100 處、市級142 處；按使用功能劃分為古遺址類53 處、古墓葬類22 處、古建筑類38 處、近現(xiàn)代重要史跡及代表性建筑類156 處、石窟寺及石刻類6 處。

1.1.3 歷史建筑綠色修繕

歷史建筑綠色修繕是指為保護建筑價值、維護建筑安全、延長建筑使用壽命、恢復建筑風貌、提升使用功能，綜合采用節(jié)約能源資源、改善人居環(huán)境、提升使用功能等綠色施工方法，對歷史建筑進行的維護、更新、加固等活動。

1.1.4 歷史建筑綠色修繕施工

歷史建筑綠色修繕施工是指在保證質量、安全等基本要求的前提下，通過科學管理和技術進步，最大限度地節(jié)約資源，減少對環(huán)境負面影響，實現(xiàn)“四節(jié)一環(huán)保”（節(jié)能、節(jié)材、節(jié)水、節(jié)地和環(huán)境保護）的歷史建筑修繕工程施工活動。

1.1.5 歷史建筑修繕機理

歷史建筑修繕工程一般可分為綜合性修繕、局部性修繕和專項性修繕等3 種類型。根據(jù)房屋維修學理論[7-8]，歷史建筑修繕活動的機理及其與修繕建筑功能改善提升的關系見圖1。

圖1 中，A點表示建筑完好率為100%的功能狀態(tài)；O點為原點，對縱坐標表示建筑完好率為0，對橫坐標表示建筑剛竣工交付使用時間；P點表示建筑在自然損壞條件下經(jīng)過t年使用后的建筑完好率狀態(tài)；C點表示建筑經(jīng)過綠色修繕后在n年時的建筑完好率狀態(tài)；AS直線表示國家標準規(guī)范規(guī)定建筑完好率為100%的初始功能要求水平。若不進行修繕，建筑的自然損壞進程和時間將呈現(xiàn)如AT曲線的變化趨勢，到T年時將全部損壞。若在t年時（即曲線AT上P點狀態(tài)）進行修繕，建筑功能可恢復到P′點；當建筑在繼續(xù)使用中不斷進行修繕，建筑的使用功能也會減緩衰退，房屋使用年限就會延長至T′年。若在t1年時（即曲線AT上P1點狀態(tài)）進行修繕，不僅能將建筑的完好率恢復到初始功能P0，還可將房屋的實際使用功能從P0改善提高至P2等級，△P表示在原建筑功能上的提高程度。對歷史建筑進行綠色修繕后，房屋的實際使用功能還可從P2改善提高至P3等級，即獲得新增加的綠色功能提高程度△P′，P3C為建筑經(jīng)過綠色修繕后的新一輪功能損壞曲線。因此，實施綠色修繕可大大提升被修繕歷史建筑的完好率，延長耐久性和使用壽命，實現(xiàn)歷史建筑的可持續(xù)保護與利用。

圖1 歷史建筑修繕與建筑功能改善的關系

1.2 綠色修繕的法規(guī)標準

我國在歷史建筑保護利用和綠色修繕施工方面陸續(xù)頒發(fā)了一系列法規(guī)標準，為構建歷史建筑綠色修繕施工技術體系提供了法規(guī)支撐。

1.2.1 歷史建筑保護利用層面

國家頒布了《中華人民共和國文物保護法》《中華人民共和國文物保護法實施條例》《歷史文化名城名鎮(zhèn)名村保護條例》《中國文物古跡保護準則》《歷史文化名城保護規(guī)劃標準》（GB/T 50357-2018）等規(guī)范準則；省市地方政府也相應制定了具體管理辦法，以湖北省和武漢市為例，分別出臺了《湖北省歷史文化街區(qū)劃定及歷史建筑確定標準》（DB42/T 1647-2021）、《武漢市歷史文化風貌街區(qū)和優(yōu)秀歷史建筑保護條例》、《武漢市優(yōu)秀歷史建筑分級保護及評審管理辦法》、《武漢市房屋安全管理條例》等管理規(guī)定。

1.2.2 歷史建筑修繕技術層面

建設和文物主管部門發(fā)布了相關標準規(guī)范作為歷史建筑修繕的重要依據(jù)，如《民用建筑修繕工程施工標準》（JGJ/T 112-2019）、《近現(xiàn)代文物與歷史建筑的保護修繕施工服務規(guī) 范》（T/CSCA 120037-2020）、《建筑結構檢測技術標準》（GB/T 50344-2019）、《民用建筑可靠性鑒定標準》（GB 50292-2015）、《既有建筑地基基礎加固技術規(guī)范》（JGJ 123-2012）、《既有房屋建筑修繕施工標準》（DB64/T 1765-2020）等。較多省市也編制發(fā)布了地方標準規(guī)范或規(guī)程，例如北京市的《文物建筑修繕工程操作規(guī)程》（DB11/T 889-2014），上海市的《優(yōu)秀歷史建筑保護修繕技術規(guī)程》（DG/TJ 08-108-2014），武漢市的《武漢市優(yōu)秀歷史建筑保護修繕技術規(guī)程》（DB4201/T 574-2019），從建筑修繕、結構修繕和設備修繕更新等方面對修繕設計和施工進行了技術規(guī)范。

1.2.3 歷史建筑綠色修繕施工層面

目前尚無專門規(guī)定，國家建設主管部門陸續(xù)頒布了《綠色建筑評價標準》（GB/T 50378-2019）、《建筑工程綠色施工評價標準》（GB/T 50640-2010）、《既有建筑綠色改造評價標準》（GB/T 51141-2015）、《建筑工程綠色施工規(guī)范》（GB/T 50905-2014）等標準規(guī)范，用于指導既有建筑的綠色施工技術發(fā)展。近年來，國內外在既有建筑綠色改造技術[9-11]和建筑工程綠色施工技術[12-13]方面也積累了豐富實踐經(jīng)驗。

2 綠色修繕施工技術體系的構建方法

2.1 技術體系的構建原則

2.1.1 綠色修繕原真性

歷史建筑綠色修繕施工首先要保證在施工全過程嚴格遵循真實性、完整性、可識別性及最低限度干預等基本保護原則，尊重歷史建筑合理修繕的歷史信息，保護建筑歷史風貌；還應兼顧保護與利用，在保護建筑價值前提下，合理使用建筑功能，實現(xiàn)歷史建筑的可持續(xù)利用。

2.1.2 綠色修繕引導性

歷史建筑綠色修繕施工必須在保證質量和安全耐久的基礎上，對修繕施工全方位最大限度地節(jié)約資源，減少對環(huán)境負面影響，實現(xiàn)“四節(jié)一環(huán)保”（節(jié)能、節(jié)材、節(jié)水、節(jié)地和環(huán)境保護）的歷史建筑綠色修繕施工目標。

2.1.3 綠色修繕創(chuàng)新性

歷史建筑綠色修繕施工要求對施工全過程貫穿“綠色建造”理念，并結合每棟建筑的不同修繕工程特點，進行綠色修繕施工技術的集成和創(chuàng)新。

2.1.4 綠色修繕參與性

歷史建筑綠色修繕施工技術體系的構建和應用必須以綠色修繕共同體各方積極參與合作為平臺[14]。歷史建筑綠色修繕共同體應以施工方為主導，聯(lián)合設計方、業(yè)主方、材料設備供應方、運營方和政府方等共同組成（圖2）。

圖2 歷史建筑綠色修繕共同體平臺構成

2.2 技術體系的主要內容

2.2.1 歷史建筑綠色修繕施工技術體系

本文根據(jù)構建原則提出了歷史建筑綠色修繕施工技術體系，由三大類子系統(tǒng)組成，即：歷史建筑綠色修繕施工的基礎性控制技術（A）、歷史建筑綠色修繕施工的一般性應用技術（B）和歷史建筑綠色修繕施工的專項性創(chuàng)新技術（C），共計166 項具體技術（圖3）。

圖3 歷史建筑綠色修繕施工技術體系

2.2.2 綠色修繕施工的基礎性控制技術

根據(jù)基礎性控制技術構建依據(jù)，該大類技術又分為3 類，即：建筑修繕施工類技術（A1）、結構修繕施工類技術（A2）、設備修繕更新施工類技術（A3），具體包括37 項常用基礎性控制技術（表1）。

表1 歷史建筑綠色修繕施工的基礎性控制技術構成

2.2.3 綠色修繕施工的一般性應用技術

根據(jù)一般性應用技術構建依據(jù)，該大類技術又分為5 類，即：環(huán)境保護類技術（B1）、節(jié)材與材料資源利用類技術（B2）、節(jié)水與水資源利用類技術（B3）、節(jié)能與能源利用類技術（B4）和節(jié)地與土地資源保護類技術（B5），具體包括51 項一般性應用技術（表2）。

表2 歷史建筑綠色修繕施工一般性應用技術構成

2.2.4 綠色修繕施工的專項性創(chuàng)新技術

根據(jù)專項性創(chuàng)新技術構建依據(jù)，該大類技術又分為4 類，即：建筑綠色修繕施工類技術（C1）、結構綠色修繕施工類技術（C2）、設備綠色修繕更新施工類技術（C3）、綠色修繕施工管理及傳承工藝類技術（C4），具體包括78 項專項性創(chuàng)新技術（表3）。

表3 歷史建筑綠色修繕施工專項性創(chuàng)新技術構成

2.3 施工技術的應用流程

歷史建筑綠色修繕施工技術體系，既可在修繕施工前期應用于指導制定綠色修繕施工方案，也可在修繕施工過程中應用于隨時對標檢查和補充完善，還可在修繕施工完成后應用于施工后評價，其具體應用流程見圖4。

圖4 歷史建筑綠色修繕施工技術的應用流程圖

3 曇華林綠色修繕施工技術應用實例

3.1 曇華林歷史建筑修繕工程概況

曇華林歷史文化街區(qū)歷史建筑修繕工程是武漢市2019 年啟動的全市重點綜合保護與整治項目，由中南建筑設計院股份有限公司負責設計、武漢市天時建筑工程有限公司負責修繕施工、華中科技大學項目組全程監(jiān)測咨詢。項目位于湖北省武漢市花園山以北、曇華林街以南，東起武漢市第十四中學、西至三義村的區(qū)域（以下簡稱“曇華林核心區(qū)”）。修繕項目包含：既有房屋修繕及改造總建筑面積35 022.6 m2，其中優(yōu)秀歷史建筑修繕面積4 702.84 m2、歷史建筑修繕面積5 502.31 m2、保留建筑修繕及改造面積23 966.41 m2、原址復建建筑面積851.04 m2。曇華林核心區(qū)中的徐源泉別墅、夏斗寅別墅和瑞典教區(qū)舊址分別于1993 年、1993 年和2005 年被列入武漢市二級優(yōu)秀歷史建筑名錄，共9 棟單體建筑，分別用Y1～Y9編號。

曇華林核心區(qū)歷史建筑修繕項目分布見圖5，修繕項目基本信息見表4。

表4 曇華林核心區(qū)歷史建筑修繕項目基本信息

3.2 修繕基礎性施工控制技術應用

3.2.1 對標分析

根據(jù)表1，對曇華林工程進行綠色修繕施工基礎性控制技術應用程度分析。在37 項基礎性修繕控制技術中，曇華林工程應用了35 項，應用率為94.6%。

3.2.2 典型案例

在建筑木結構修繕中，對原結構體系、連接構造和設計方法的多樣性進行了保護傳承和原工藝修復，很好地體現(xiàn)了綠色修繕原真性。

3.3 修繕一般性施工應用技術應用

3.3.1 對標分析

根據(jù)表2，對曇華林工程進行綠色修繕施工一般性應用技術應用程度分析。在51 項一般性修繕應用技術中，曇華林工程應用了44 項，應用率為86.3%。

3.3.2 典型案例

在建筑修繕工程環(huán)境保護中，對施工現(xiàn)場的文物古跡和古樹名木都采取了全面有效的保護措施，在節(jié)地與土地資源保護中對臨時道路布置與原有及永久道路統(tǒng)籌利用，施工后恢復植被。

3.4 修繕專項性施工創(chuàng)新技術應用

3.4.1 對標分析

根據(jù)表3，對曇華林工程進行綠色修繕施工專項性創(chuàng)新技術應用程度分析。在78 項專項性修繕創(chuàng)新技術中，曇華林工程應用了18 項，應用率為23.1%，表明施工企業(yè)已初步具備了綠色修繕施工技術創(chuàng)新和應用能力。

3.4.2 典型案例

在建筑綠色修繕施工中，對特色建筑裝飾構件進行了原樣修復和保留還原；在結構綠色修繕中，對原結構形式進行了判定還原和加固處理；在設備綠色修繕更新施工中，對歷史建筑進行了消防、暖通、給排水、強弱電的配套改造，運用天然采光通風改善技術，打造了“新舊結合”的智能化節(jié)能屋面，創(chuàng)新應用了癩子灰傳統(tǒng)施工工藝；在施工管理及傳承工藝中，注重綠色施工全過程的“四節(jié)一環(huán)保”各環(huán)節(jié)，提升了施工場地布置、現(xiàn)場和人員綠色管理水平；在修繕工程施工中，還應用數(shù)字化BIM 技術、無人機動態(tài)監(jiān)測技術和施工全程信息化監(jiān)控技術，對多項特色修繕工藝技術進行了傳承示范創(chuàng)新。其典型應用實況見圖6。

圖6 曇華林核心區(qū)綠色修繕施工技術典型應用實況

4 結語

本文研究構建的歷史建筑綠色修繕施工技術體系已在實際工程中得到了全面應用檢驗，證明該技術體系具有可行性和可推廣性。但應注意的是，歷史建筑綠色修繕施工技術具有突出的地區(qū)差異性，需要在實際應用時因地制宜選用和不斷補充完善；同時，應盡快開展建立歷史建筑綠色修繕技術應用效果評價方法和構建綠色修繕共同體的研究。

（參加和支持本課題研究與應用實踐的成員還有：華虹、裘維亞、李小康、羅瑋、何園、潘欣蕾、潘噔、胡熙民等。）