既有建筑改造施工技术的研究与应用

吴 跃

上海建工五建集团有限公司 上海 200063

1 既有建筑的概念

从时间维度来说，通常建成3年以上的建筑都属于既有建筑。其中，建成30年以上的具有一定历史、科学价值的，能反映城市历史风貌和地方特色的建（构）筑物视为历史建筑。如今，既有建筑改造的工程越来越多，小到舒适性改建、大到整体修缮，每个改造过程都不是从无到有，每个项目都有其独一无二的问题亟待解决。这决定了既有建筑改造的施工方法、工艺、工序也是相当复杂。

2 上海近代老建筑的历史及现状

上海近代建筑发展大致可以分为3个阶段，第1个阶段是上海开埠之日起至甲午战争的1895年，这一时期兴建都是2层和3层建筑，砖石结构，形式采用欧洲古典式、文艺复兴式。第2阶段是从1895年到1919年，出现了钢筋混凝土结构和5层以上的建筑，在形式上基本保持第1阶段的形式，同时出现了一种向近代建筑形式过渡的折中式。第3阶段是从20世纪20年代至30年代，欧美各国的近代建筑开始大量传到中国，结构发展到钢筋混凝土框架和钢框架结构，新的近代形式取代了仿古典主义和折中式，出现了十几层至二十几层的高层建筑，19世纪末至20世纪20年代初，是上海迅速发展为近代城市的阶段，尤其是上海外滩50多幢风格迥异的高层建筑群，就被人们称为“万国建筑博览会”[1]。

3 改造的内容与技术应用

根据既有建筑改造施工要求，尤其是多层旧房的修缮工程、文物保护范围的建筑整体改造工程，一般都会涉及加固、改造、修缮。适当采用新技术、新材料、新工艺，满足使用功能调整的需求，也是对历史风貌的保护与传承[2]。本次既有建筑改造主要包括以下内容：对原坡屋面、平屋面的改造；对外立面的保护性修缮，如清水墙、水刷石、彩色石屑砂浆；对历史物件的复原，如水磨石地面、木门、钢窗。

3.1 外墙的修缮

3.1.1 清水砖墙

清水砖墙一般认为是在建筑外砖墙砌成后，只需要进行勾缝处理，无须任何外墙面装饰，是很多上海近代老房的外部特征之一。如今常见的问题主要是泛碱、开裂、风化等。

根据以前在上海修缮项目的经验，通过采用同种材料、相同工艺将残损、破坏的地方修复，并维持“修旧如旧”的整体面貌。

3.1.2 水刷石

水刷石是通过在水泥中添加不同粒径、不同成分、不同颜色的石子混合抹到墙面，在水泥固化之前用水冲洗，是一种曾经在上海被普遍使用的材料。

一般的修缮会对墙面所用材料、施工工艺特点进行调查，在采用中性清洗剂清洗外墙表面涂料和污垢后，进行裂缝、空鼓和损坏处的修补，而后采用憎水剂保护。修缮中，既要重视材料配比、施工工艺与传统做法一致，也要注意新旧材料的区分，兼顾真实性与可识别性的平衡。

3.1.3 彩色石屑砂浆

彩色石屑砂浆是一种人造外墙装饰材料，其特点在于外观效果色彩多样，经久耐用。施工工艺是把水泥、彩色石屑、水进行拌和，涂抹在建筑外墙体表面，待砂浆半凝固后用清水冲洗处理，使彩色石屑半露而形成装饰面。

3.2 门窗的修缮

3.2.1 钢窗

钢窗修缮一般以原窗修理为主，其修缮方法较多。遇损坏严重的钢窗，可采用对损坏严重的钢窗拆拼的方法修复，也可尝试采用新钢材进行修补。另外，针对无法修复的钢窗，通常在拆除后，将非主立面部位的钢窗调换到主立面，对非主立面钢窗无法修复的，拆除后按原有钢窗样式进行仿制，是目前常见的修缮方法之一。

3.2.2 木门

木门修缮倡导“真实性”和“不改变原状”，应先对木门进行全面的查看，尤其注意是否有白蚁侵蚀。对保存较好的木门，按原样进行修缮；对修复难度较大的木门，按照原样式同材料定制、更换。

3.3 水磨石地坪的修缮

水磨石地面是一种以水泥为主要原材料的复合型地面材料，可随意拼接，花色、颜色均可自定义配制，被广泛地运用到各种建筑物中。水磨石地面在长时间使用后会出现一些通病，比如：污垢、局部破损等劣化问题。一般采取裂缝修补、机械磨光、补色处理、涂保护剂等技术措施进行修缮。

3.4 坡屋面的修缮

坡屋面的修缮主要内容是木屋架的修缮，并新做防水层、隔热层。木屋架的损坏主要包括木柱柱根腐烂，柱身劈裂、折断，檩条弯垂、腐朽，木构架倾斜、拔榫等情况。其原因主要是屋面荷载较大、保护不善等导致。

一般对于腐烂严重的梁、柱木头，在进行更换时，采用与原始材料相同的材料，按与现场实际情况加工后进行安装。木构件有开裂现象的，根据构件加固部位的不同特点，定制加工U形铁箍进行加固。

4 实践应用

4.1 徐汇中学崇思楼

4.1.1 项目概况

徐汇中学位于上海市徐汇区虹桥路68号，其前身为“徐汇公学”，1931年更名为徐汇中学。崇思楼是徐汇公学于1918年建成的，为4层砖木结构，东西向总长约66.14 m，南北向总长约25.14 m，总建筑面积约5 770 m2。该建筑外墙采用清水青、红砖相间嵌砌而成，屋顶为木屋架坡屋顶“孟莎顶”。徐汇中学于1994年被列为上海市优秀历史建筑，2004年被列为上海市徐汇区文物保护单位（图1）。

图1 徐汇中学崇思楼

4.1.2 孟莎顶的复原

本工艺主要是针对崇思楼木结构屋顶“孟莎顶”。

在20世纪 80 年代大修时，对孟莎顶进行了系统性的结构改造。本次施工根据历史资料对孟莎顶进行复原施工，由于之前对木屋架的修缮时，多处增设了钢屋架，多处木屋架的支撑被截断，局部木屋架加设角钢或木杆以降低屋面坡度等。这些措施改变了孟莎顶的结构特征，也影响了最终效果，是本次修缮的重点（图2）。

图2 孟莎顶木屋架复原

木屋架竖向柱有腐烂严重的现象，原有的榫头与榫头连接存在拔榫现象。故对腐烂构件采用同木种作为材料，原尺寸加工替换。针对梁柱节点拔榫现象，根据需要加固的构件形状，采取重新制作榫头构件或者专门加工U形钢箍进行加固的方式（图3、图4）。

图3 制作中的榫头

图4 新加工的U形钢箍

木屋架构件有开裂现象，之前虽有加固但部分木支撑被截断，破坏原有结构。故根据加固部位的形状、尺寸，在屋架下加等长、等高的同木种木方，用专门加工的U形钢箍进行加固。

孟莎顶整修期间应对原有瓦片进行妥善保护以作为复原使用。对破损和缺失的瓦块，采用与原始瓦块各方面要求均一致的旧瓦或按照旧工艺烧制的新瓦进行替换。

4.1.3 外立面清水墙的修缮

本工艺主要针对清水砖墙的破损、裂缝、风化、泛碱以及粉化。

上海有着炎热的夏季，以气温高、湿度高、雨量大为特点，再加上多年风吹雨淋，砖墙表面有泛碱和生物附着现象，砖缝勾缝出现破损，部分外层砖体出现松动、开裂。修缮应严格按照原有的建筑特性、施工工艺进行。

为确保改造后的最终效果，采用内墙拆除后的旧砖，替换缺损、风化十分严重的外墙砖，砌筑时统一使用石灰砂浆作为黏结剂。针对风化严重的旧砖表层凿除后，采用内墙拆除后的旧砖切割成一定厚度的砖片，用石灰作为黏结剂粘贴。

对于损坏轻微的砖块、砖缝，在表面进行清水冲洗、打磨等方法后，采用KES增强剂进行强度增加。对于损坏严重的砖块，采用砖粉等对缺损的砖进行修补，恢复其本来的颜色。根据以前在上海修缮项目的经验，对墙面贯穿开裂处采用压力灌浆后，使用碧林BP10修复砖粉对有裂缝的砖体进行修补后，用同品牌的勾缝材料进行勾缝处理，最后在面层刷涂保护剂（图5、图6）。

图5 砖墙勾缝

图6 砖墙修缮效果

4.2 上海市第三女子中学五四楼

4.2.1 项目概况

上海市第三女子中学位于上海市长宁区江苏路155号，其五四楼建于1935年，建筑平面为倒“T”字形，4层钢筋混凝土结构，外立面为彩色石屑砂浆饰面，双坡硬山瓦屋顶，屋面开有中间3个、两边4个三坡老虎钢窗。

进入现场勘察发现，现场历史遗留部分破损较多，外立面彩色石屑砂浆已完全改变原貌，部分钢窗已变形等，水磨石地面、木门有不同程度的破损，为了保证施工能如期竣工，针对修复方案进行了分类（修复、复制、保留）并在施工中同步实施。

4.2.2 水磨石地坪修缮

1～3层走廊地面为水磨石地面，保存较好，存在一定的裂缝和少量的破损（图7），楼梯水磨石踏面阳角处有部分损坏情况，但现场所有裂缝均未空鼓，不影响正常使用。

图7 水磨石地坪磨损

若进行逐条修补，则势必因材质、修补方式等原因造成明显色差。不予修补只是在美观方面存在一定缺陷，更加能够显现建筑物本身的历史沉淀。通过施工方案汇报、专家协商后，决定此类功能性建筑在不影响使用功能的情况下，不进行实体修复，仅对表面进行打磨、抛光等翻新处理，以下是我们采用的几种主要修复技术。

1）裂缝修补、磨光。依据裂缝的自然走向，将调合好的水磨石原料进行嵌缝。确认所有裂缝都已经处理完毕且新嵌入的水磨石已经凝结牢固后，采用多种细度模数油石按工艺逐层打磨，着重在后期修补的裂缝处仔细打磨。

2）补色处理。对石材修复过的部位、新加的色差大的石材等，用天然无机颜料进行润色，以达到自然的效果。地坪清理完毕且无灰尘后，均匀涂刷石材保护剂。

4.2.3 钢窗的修复

钢窗从建成之初保留至今，现场勘察发现存在开启不顺畅、变形、配件缺失、玻璃损毁等情况。考虑到本建筑的历史特点，钢窗应予以保留，并且保护建筑的属性并不存在节能规范方面的限制，钢窗采取现场矫正原样保留的措施，主要措施如下：

工艺流程为：全数检查→现场情况分类→窗框表面脱漆→表面除锈→钢窗矫正→涂刷防锈漆→涂刷面漆→钢窗矫正→泼水试验。

1）对现场所有的窗框进行脱漆处理，去漆至材料表面露出钢材，再检查钢窗锈蚀情况，对钢窗表面出现锈蚀的，使用手动器具对表面进行除锈，将锈处处理至钢材原颜色。

2）对于面漆涂完的钢窗进行密闭检查，如果出现无法正常闭合或者无法紧闭的现象，则应对钢窗再次进行矫正处理；最后一道工序是对窗户进行泼水试验，若出现渗水的现象，则需要再次进行矫正处理，直至不出现渗水的现象。

3）本建筑外窗五金件大多为原物，修缮后确保原件、原位安装，部分缺失的五金件按照相同部位原五金件进行仿制，并做好资料记录。

4.2.4 外立面彩色石屑砂浆

五四楼外墙经过多次大修后，现状外墙面是一层拉毛涂料，无法展现建筑原有的风貌。本次修缮是对老墙面进行逐层剥离后，恢复其彩色石屑砂浆饰面层。

工艺流程：铲除原拉毛涂料→外墙结构维修→涂刷防水涂料→涂刷界面剂→嵌缝条安装→粉刷彩色石屑砂浆→半凝后清除浮浆→终凝后起嵌缝条。

根据当时掌握的历史资料，样板制作时因没有彩色石屑砂浆的配比资料，故无法准确确定各色石粒的拌制比例，根据经验，我们配了几组彩色石屑样品（图8）。

图8 彩色石屑砂浆样板

在小样制作后与历史照片进行了比对，选出了最接近的色彩，最终确认了图8中序号为6的样式，其中以矿渣水泥作为拌和料（石屑和水泥比例为1∶1.5），制作了多块彩色石屑砂浆样板。

4.2.5 木门修缮

由于使用年代较久的油漆剥落，故东西立面进门门扇腐蚀严重，加上后期墙体改造，部分门扇变形，此外，室内门经过多次上漆，与原貌不符（图9～图11）。

图9 门扇变形

图10 门扇腐蚀

室内木门修缮前应先进行全面检查，详细记录木门的工艺特点。木门表面油漆大多在后期进行多次涂刷，需作脱漆出白，缺损、翘曲等必须修补处应按照原木质或相似木质修复补齐。

凡榫卯松动的，采用胶结修补，若发现损坏严重的，则可采用同质材料和相同工艺更换或接换构件，特别严重的按照原样式重新定制予以更换。木门修缮后，采用同质油漆按传统油漆工艺要求重新上漆。

4.3 四行仓库

4.3.1 项目概况

四行仓库（图12）位于上海市静安区光复路1号、21号，始建于1931—1935年，结构形式为无梁楼盖体系，修缮后建筑层数为地上6层，建筑面积为25 550 m2。四行仓库是1937年淞沪会战中著名的“四行仓库保卫战”的发生地，1985年四行仓库被列为抗日战争纪念地，1994年被列为第二批上海市优秀历史建筑，2014年调整为上海市文物保护单位，目前是上海唯一的战争遗址类爱国主义教育基地。

图12 四行仓库

4.3.2 外立面清水墙的复原

四行仓库中大陆银行仓库南北立面原本为清水砖墙面，经过历年多次的维修，四行仓库外墙被白色涂料覆盖。外墙存在的污染主要有历次修缮后留下的涂料、修补残留物，空调水管造成的水渍，以及潮湿引起的泛碱现象等。

为恢复南北立面清水墙，原修复方案计划是将原南北立面拆除后保存完整的砖块进行清洗并按历史原样重新砌筑至大陆银行南北立面1～2层外墙的清水砖墙中（图13），2层以上外墙采用相同尺寸的青红砖砌筑，后经现场勘探检测后发现砖块破损程度较大，修缮方案决定根据红砖、青砖的尺寸在4家生产厂家供应商中进行比选，根据尺寸、质量最优原则最后确定生产厂家。

图13 清水砖墙效果

4.4 长寿街道社区卫生服务中心

4.4.1 项目概况

本项目位于上海市普陀区长寿路170号，前身是上海国际和平妇幼保健院，房屋由门诊楼、行政综合楼及病房楼等数栋楼组成。

其中1#楼门诊楼（图14）为第二批普陀区不可移动文物，建造于1927年，距今逾90年。1#楼门诊楼采用了叠梁式砖木混合结构，经历多次改造和扩建，形成目前的砖木混合结构，结构状况较为复杂。

图14 1#楼门诊楼

4.4.2 外立面水刷石的修缮

1#楼建筑外墙原本为水刷石墙面，现今多处墙面已出现起壳开裂、残缺等现象。东、南立面的外墙水刷石在之前的多次维修中被涂料覆盖，多处墙面产生了裂隙，出现水刷石面层起壳及窗台、窗檐残缺等情况。故在此情况下对东、南立面进行修缮，采用了以下技术措施。

1）外墙立面清洗施工。此方案是清除浮灰后，选用专门的脱漆膏在外墙水刷石的涂料面上涂刷，约2 h后对软化的漆膜用涂料刮刀或扁铲进行清除，最后用80～100 Pa的水压冲刷残留的漆膜及脱漆膏并清洗干净墙面（图15、图16）。所有的清洗都先进行小范围试验，试验选取外墙污染较严重且隐蔽部位进行，根据试样确定清洗剂种类、稀释比例等，并经专家、设计、业主确认后再进行大面积清洗。

2）外墙水刷石的修缮。此方案是在原外墙面用敲击法查找空鼓部位后，墙面打眼并清除孔眼里的灰尘，在孔眼中插入注射管，深度约10mm，再用特殊腻子将注射管四周进行封护，向孔眼内先行注射KSE增强剂，随后在同一孔眼低压注射清浆进行封孔。24 h后拔除注射管，清除腻子和多余砂浆，针孔部位用调配的水刷石配方修补（图17）。

图15 涂刷专用脱漆膏

图16 水枪冲洗

图17 对空鼓间隙清水清洗

5 结语

历史建筑是城市发展的见证，更是城市文明的沉淀，随着时间的推移，具有保留价值的历史建筑改建将逐渐增多，这类工程在施工工艺要求方面势必具有一定的特殊性，没有固定的标准可循。本文描述的4个实例并未涉及全部改造技术的研究与应用，对于既有建筑改造技术的研究也不仅仅局限于木结构、外墙、门窗、屋面等领域[3-5]。

既有建筑改造过程中会发现诸多细节问题需要进行研讨，施工单位对建筑的理解、对修缮的理念会直接影响工程成败。无论是何种的修缮工程，修缮期间所花费的时间和人力是无法与一般施工装饰所相比的，正所谓慢工出细活，细节决定成败，只有在施工中对细节部分仔细对待，才能修缮出一件精美的建筑作品。