上海木结构优秀历史建筑检测与鉴定

■ 蔡乐刚 Cai Legang

0 前言

自1989年公布第一批优秀历史建筑以来，上海市已经公布了四批共632处优秀历史建筑，其中属市级文物保护单位的有61处(第一批)，属优秀历史建筑保护的有571处(第二、三、四批)，其中有的一处就包括多幢单体建筑，因此整个保护范围涉及2 138幢房屋。从结构形式和建筑材料来看，上海市优秀历史建筑可以分为钢筋混凝土结构、砖木结构、砖混结构、砖石结构、钢结构、木结构和混合结构等类型，主要为钢筋混凝土结构、砖混结构、砖木结构3大类，合计600处左右[1]。木结构作为我国的传统建筑，分布广泛，但上海由于其特殊的历史原因，纯木结构优秀历史建筑仅有两处，另外一些文物建筑和保留历史建筑也有纯木结构建筑存在。本文主要论述一处纯木结构优秀历史建筑的检测鉴定，为纯木结构历史建筑检测鉴定提供参考。

1 工程概况

常德路418号上海佛教居士林内金刚道场西大殿为一幢建于上世纪20年代的二层木结构房屋，属上海市第四批优秀历史建筑和静安区登记不可移动文物。由于年久失修，目前房屋已出现明显老化现象，近期准备对其进行修缮。为确保房屋结构安全，根据《上海市历史文化风貌区和优秀历史建筑保护条例》、《关于进一步加强对本市优秀历史建筑保护的若干意见》、《关于加强对城市优秀近现代建筑规划保护的指导意见》等有关法律法规的规定，本着切实保护好优秀历史建筑的宗旨，受业主委托对其进行大修前的综合性检测。

1.1 保护级别及要求

常德路418号上海佛教居士林为上海市人民政府批准公布的第四批优秀历史建筑，同时也是静安区登记不可以移动文物。根据《上海市历史文化风貌区和优秀历史建筑保护条例》，金刚道场西大殿的保护类别为三类，其建筑的立面和结构体系不得改变；重点保护部位为建筑的各外立面、大殿空间、中式花窗等特色构件、梁枋雕饰等。

1.2 历史沿革及建筑风格

金刚道场创于民国38年5月12日(农历四月十五)，场址在觉园内，由简氏捐赠。香光堂及知照堂系在家佛教徒集资修建，前、中、后3殿为简氏独资所建。解放前，因管理不力，房屋失修有倾坍之虞。民国37年春，由赵朴初、黄涵之等居士敦请能海法师来觉园安居，讲经说法，并发起修建3大殿房舍。1951年春，十世班禅大师来沪，佛教界在道场举行盛大法会。是年12月24日，以柳霞、士登塔巴为首的西藏致敬团和以格桑旺堆为首的昌都地区藏族人民国庆观礼代表团到上海后即到金刚道场参观。1953年6月，喜饶嘉措来金刚道场讲法。“文化大革命”期间，该道场房屋成为上海第二十一无线电厂的一个车间。1988年冬，为了让藏密子弟有专门修持场所，把原金刚道场大殿阁楼归还。 1989年，归还大殿并加修缮。

金刚道场西大殿为中国传统庙宇建筑，红色木门窗，雕饰精美，底层为佛堂，二层为密坛，具有中国传统特色。其建筑形制为九架前后廊木构架，重檐歇山顶。建筑平面呈双轴对称布置，设檐柱和金柱，其柱下均设方形柱础和圆形石鼓，檐柱和金柱均为原木柱，表面漆红漆，无雕刻；大梁端头均设梁垫，并有峰头，大梁及前后廊梁身两侧均有精美雕刻（图1）；屋架采用抬梁式，屋架梁身两侧亦有精美雕刻（图2）；屋面为重檐歇山顶，二层设挑檐，四角均设飞檐，二层挑檐屋面为小青瓦，大屋面为琉璃瓦，挑檐梁端均有大象雕刻造型，其中大梁梁端造型生动，其余梁端较则为抽象。建筑外立面较为简洁，其底层设砖砌围护墙，二层为通长不落地木窗。

1.3 建筑结构概况

金刚道场西大殿为金刚道场内三大殿之一，其东侧为一天井，通过围墙与中殿连接。西大殿为一幢两层木结构房屋，建筑平面呈矩形，南北向总长约为19.80m，东西向总宽约为10.87m，其底层层高为6.13m，二层净高3.78m（至主要吊顶处），室内外高差0.28m，房屋总高度至檐口为10.17m，至屋脊为14.63m。其建筑平面呈双轴对称布置，南北向共五开间，东西向三开间，共设20根檐柱，中间设四根金柱，前后廊均为内廊，廊宽1.85m，与内殿无分隔墙，连成一体。其建筑功能底层为佛堂，为大空间，无隔墙；二层为密坛，基本为大空间，局部设分隔墙，作卫生间、储物间等用房。该建筑主入口为西立面入口，东侧设通往中殿的入口，其余部位无入口。西北角设通往二层的楼梯，底层前后廊处局部有阁楼。

其底层建筑平面见图3所示。

金刚道场西大殿为中国传统木结构建筑，其建筑形制为九架前后廊木构架，重檐歇山顶。经现场调查，该房屋地基为天然地基，基础主要为柱下独立基础，基础为混凝土刚性基础，基础底面尺寸为1.71m×1.71m，由锥形和方形基础两部分组成，基础埋深约0.78m，围护墙下为三合土条形基础，基础宽度同墙宽。上部结构采用木构架体系，主要竖向承重构件为洋松原木柱，木柱立于石鼓墩上，檐柱石鼓墩直径为564mm，高度为290mm，金柱石鼓墩直径为870mm，高度490mm；其檐柱直径为400mm，金柱直径为610mm，底层及二层连成一体；二层横向为大梁体系，主要大梁截面尺寸为300mm×500mm，纵向及四周采用双层梁体系，上、下梁截面分别为120mm×300mm及120mm×400mm，四角亦设双层梁（形制类似扁作船篷轩），梁截面尺寸为200mm×500mm，上下各一根；二层楼面为洋松木搁栅，主要木格栅截面尺寸为150mm×250mm，间距450mm，前后廊二层楼面处均设两根木格栅，截面尺寸为100mm×250mm；横向设抬梁式木屋架，共设四品，屋架主要大梁截面尺寸为250mm×550mm及250mm×450mm等，纵向为木檩条，共计9根，木檩条直径为400mm；屋面椽子主要截面尺寸为95mm×55mm，间距225mm～230mm不等，挑檐椽子截面尺寸为85mm×40mm，间距225mm～230mm不等。围护墙底层东立面为半高煤渣砖砌墙，墙厚120mm，其上部为木窗；其余立面围护墙为烧结青砖、石灰砂浆砌筑，墙厚400mm；二层通长均为木窗扇，窗台高1.20m，窗台墙为木板条墙；内分隔均为轻质木分隔。二层结构平面见图4所示。

2 现场检测

因为无历史资料和图纸，现场对该房屋建筑、结构、材料强度、变形等方面的详细检测，形成了该房屋的现状资料。因为内容较多，本文不再赘述，仅选部分内容予以说明。

2.1 基础开挖检测

经使用单位的许可，现场选择房屋3/D轴柱基础进行开挖检测，测量其基础尺寸及埋深等情况。开挖检测结果表明，基础为混凝土刚性基础，基础底面尺寸为1.71m×1.71m，由锥形和方形基础两部分组成，基础埋深约0.78m，其现状见图5所示。

2.2 房屋改造情况调查

该房屋自建造至今，历经80多年风雨，经历多家使用单位，其多处进行了改造，本次检测对其一一进行了分析，主要表现为底层东侧墙体、底层南立面、木门窗、底层西北角檐柱、废弃的升降梯、二层挑檐屋面、底层及二层的吊顶等部位做了变动。

需特别说明的是，本次检测多方面调查其历次改造情况，特别对底层北角檐柱改造情况进行重点调查，该柱现状为底层为钢筋混凝土柱，二层为木柱。经对该柱进行加固改造的当事人调查发现，该柱系2001年二层卫生间装修改造时被发现其底层部分腐烂严重，腐烂部位为基础顶面至4.1m处（即石鼓墩顶面至木梁底），当时采用“偷梁换柱”的设计施工方案，先用木撑把木梁托起来，然后将4.1m段的坏烂柱子拿掉，补Φ89钢管支撑，外包Φ800的钢筋混凝土柱。为减轻柱重，2.0m以上柱断面为Φ400。该柱改造情况的调查分析为后续结构分析提供了重要的依据。

2.3 完损现状调查

本次检测对房屋的主要重点保护部位、承重构件及围护构件的完损现状进行了详细调查，具体情况如下，并对损坏部位以图示标示。

2.3.1 外立面

现场检测发现，被检测房屋外立面整体基本完好，未见明显的损坏现象。但各立面底层及二层墙体粉刷局部存在细裂缝等损坏。

2.3.2 屋面

现场检测发现，被检测房屋两层屋面均存在不同程度的损坏，主要表现为以下几个方面：

（1）屋脊及四角飞檐水泥粉刷局部脱落。通过启用吊车在屋顶检测发现，屋顶南北向的屋脊顶部压石的水泥粉刷多处出现脱落；四角飞檐脊线的水泥粉刷局部也有脱落现象。

（2）四角飞檐竖向开裂。二层飞檐及主屋面的飞檐脊线均出现不同程度的竖向裂缝，其中二层西北角飞檐根部与檐柱连接处完全脱开，脱开宽度为30mm，局部形成危险点。

（3）屋面瓦碎裂或缺失。主屋面琉璃瓦及二层挑檐小青瓦均存在不同程度的碎裂和缺失现象，南立面二层挑檐因椽子等腐烂，多片小青瓦已脱落，目前尚有坠落迹象，局部形成危险点。

（4）封檐板。二层挑檐及主屋面封檐板均出现不同程度的腐烂现象，特别是南立面二层挑檐封檐板已彻底腐烂，导致椽子及小青瓦有坠落迹象，局部形成危险点。

（5）望砖。主屋面及二层挑檐的望砖整体情况尚可，但现场检测发现，主屋面西立面挑檐处局部存在望砖碎裂、缺失现象，屋面部分望砖有碎裂现象。

（6）椽子。主屋面及二层挑檐的椽子整体状况尚可，但在二层2～3轴/C～D轴偏南处打开吊顶检测发现，该处内廊有两根椽子端部已彻底腐烂，椽子目前处于悬空状态，局部形成危险点。

2.3.3 柱

除底层西北角檐柱（1/A轴柱）后期进行过替换加固外，其余柱基本保留原状，柱石鼓墩现状基本完好，但柱身均存在一定程度的干缩裂缝。

2.3.4 梁及屋架

房屋梁及屋架未见明显变动，基本保留原状，梁侧雕刻及花饰基本保存完好，梁及屋架自身状况基本完好，仅部分梁存在一定程度的干缩裂缝。

2.3.5 围护构件

房屋底层围护墙防潮层基本丧失功能，墙角均出现一定程度的粉刷潮湿、局部脱落的现象；其余门窗开启基本正常，未出现明显的损坏，但部分窗扇表面油漆已剥落。

2.3.6 屋面渗水

屋面目前存在较为严重渗水现象，渗水面积较大，且渗漏点分布广，相应部位屋面椽子及檩条处有渗水痕迹。

2.3.7 白蚁调查

经现场对被检测房屋木构件进行检测发现，木构件未见明显的白蚁虫蚀现象。

2.4 材料力学性能检测

该房屋为纯木结构，主要建筑材料为木材，其围护结构主要建筑材料为烧结青砖、石灰砂浆。现场对围护结构的烧结青砖和石灰砂浆分别采用回弹法和贯入法进行材料强度检测，测得烧结青砖强度为MU7.5，石灰砂浆强度为1.0MPa（对贯入法测得值乘以0.8的系数进行折减）。

对于木材强度，由于被检测房屋现场无法切取木材试样，按照《既有建筑物结构检测与评定标准》（DB/TJ08-804-2005）的检测方法进行分析判断。根据现场对木柱、木梁、木搁栅和屋架木材的观察，通过木材材质、外观、使用部位、使用年限等情况进行综合分析，可判别为洋松，木材的强度等级按TC13B[2]取值，其强度和弹性模量折减系数φ，根据上海市工程建设规范《优秀历史建筑修缮技术规程》(DGJ08-108-2004)的要求取值为0.8。

2.5 房屋变形测量

现场对房屋的倾斜变形和不均匀沉降进行了测量，围护墙四周棱线测量结果表明，房屋整体倾斜规律不明显，各测点倾斜率介于1.0‰～4.0‰之间，上述各测点倾斜值均未超过《地基基础设计规范》(DGJ08-11-2010)规定的容许变形值。

底层地坪及檐柱石鼓墩面相对高差测量数据表明，房屋存在一定程度的不均匀沉降现象，东西向呈东高西低、南北向呈南高北低的趋势，最大沉降点为房屋的西北角，地坪和石鼓墩面测得的最大相对高差分别为34mm和30mm，换算为倾斜率分别为2.0‰和1.76‰，倾斜率较小。底层金柱石鼓墩面相对高差测量数据表明，4根金柱中东北角的1根相对沉降量最大为12mm，换算成倾斜率为1.79‰，其余3根金柱相对沉降量仅为1～3mm，沉降量较小。二层地坪相对高差测量数据表明，房屋存在一定程度的不均匀沉降现象，东西向呈东高西低、南北向呈南高北低的趋势，最大沉降点为房屋的西北角，测得的最大相对高差分别为48mm，换算为倾斜率分别为2.82‰，倾斜率较小。

2.6 主要木构件变形测量

为了解被检测房屋主要木构件的变形情况，现场采用水准仪，按照《建筑变形测量规范》(JGJ 8-2007)对该房屋二层主梁及木格栅的跨中挠度进行了测量，测量结果见表1所示。

二层主梁及木格栅跨中挠度测量结果表明，被检测房屋二层主梁及木格栅跨中均存在一定的挠度值，抽测的主梁及木格栅挠跨比均小于国家标准《木结构设计规范》(GB50005-2003)(2005年版)的限值（1/250）。

表1 房屋二层主梁及木格栅跨中挠度测量结果表

3 结构分析

根据现场检测情况，对该房屋按照目前的实际情况对其主要承重构件进行结构验算。主要验算二层木梁、木格栅、木屋架及木柱等主要承重构件，不考虑地震作用因素。

3.1 基本组合荷载分项系数的取用

根据上海市工程建设规范《优秀历史建筑修缮技术规程》(DGJ08-108-2004)，本次建筑修缮的安全等级取二级， 基本组合荷载分项系数采用：永久荷载的分项系数取1.1；可变荷载的分项系数取1.2（规范规定为不小于1.1）。

3.2 上部结构验算结果

3.2.1 二层大梁

验算结果表明，3/B～C轴梁和4/B～C轴梁跨中受弯效应为7.4N/mm2，而其抗弯强度设计值取10.4×1.1=11.44N·m，结构抗力与荷载效应之比R/S为1.55，受弯满足承载力要求；其受弯构件的剪切效应为0.55 N/mm2，结构抗力与荷载效应之比R/S为2.44，抗剪满足承载力要求。其余大梁的受弯及抗剪结构抗力与荷载效应之比均不小于1.0，满足承载力要求。

3.2.2 二层木格栅

验算结果表明，3～4/B～C轴木格栅跨中受弯效应为3.9N/mm2，而其抗弯强度设计值取10.4×1.1=11.44N·m，结构抗力与荷载效应之比R/S为2.85，受弯满足承载力要求；其受弯构件的剪切效应为0.16 N/mm2，结构抗力与荷载效应之比R/S为7.7，抗剪满足承载力要求。其余木格栅的受弯及抗剪结构抗力与荷载效应之比均不小于1.0，满足承载力要求。

3.2.3 屋架及木檩条

对3轴屋架各抬梁进行受弯及受剪验算，结果表明，其受弯及受剪的结构抗力与荷载效应之比均不小于1.0，表明其满足承载力要求；对屋面檩条选取受荷面积最大的一根进行验算，结果表明，其受弯效应为2.98N/mm2，而其抗弯强度设计值取10.4×1.1=11.44N·m，结构抗力与荷载效应之比R/S为3.84，受弯满足承载力要求；其受弯构件的受剪时结构抗力与荷载效应之比R/S为8.5，抗剪满足承载力要求。

3.2.4 木柱

选择受荷面积较大的金柱进行验算，其长细比计算值为44，小于规范限值（120），满足规范要求；其按强度计算的结构抗力与荷载效应之比R/S为2.0，按稳定计算的结构抗力与荷载效应之比R/S为1.39，均大于1.0，表明其承载力满足规范要求。

3.3 地基基础承载力初步验算

因无地质资料，无法准确验算地基承载力，从现场检测的情况分析，目前地基基础处于正常使用状态中，表明其地基基础承载力满足要求，且本次仅涉及大修，楼屋面荷载不变，即不会增加地基基础的受荷，可认为地基基础能满足要求。

4 检测鉴定结论

根据前面的检测及鉴定分析，提出的主要结论为房屋目前主体承重结构基本安全，但目前局部尚存非结构性危险点，对该房屋的安全和正常使用造成不利影响，应尽快进行解危处理。

5 结语

木结构优秀历史建筑是上海市优秀历史建筑的一个不可或缺的组成部分，对其进行全面的检测鉴定，是其修缮的主要技术依据，本检测报告已通过专家论证，作为该房屋修缮设计和施工的主要依据。通过对该建筑的检测鉴定，笔者认为该类建筑的检测鉴定，重点要做好历史资料的收集，特别是历次改造对原结构的改变情况以及改造的具体情况，并充分利用现有的技术条件，逐项逐处地进行检测鉴定，做到全面详尽。

[1] 上海历史建筑保护修缮技术.中国建筑工业出版社，2011年7月第一版.

[2]木结构设计规范(GB50005-2003).中国建筑工业出版社，2006年3月第二版.