历史建筑抗震加固技术现状与展望

李文峰 苏宇坤

历史建筑的抗震安全问题，是历史建筑保护和利用的重点和难点之一。本文从历史建筑的定义与保护原则、加固原则、加固方法等方面，对历史建筑抗震加固技术现状进行介绍，并对历史建筑抗震加固技术的发展进行了展望。

历史建筑的定义与保护原则

根据国务院2008年颁布的《历史文化名城名镇名村保护条例》，历史建筑是指经城市、县人民政府确定公布的具有一定保护价值，能够反映历史风貌和地方特色，未公布为文物保护单位，也未登记为不可移动文物的建筑物、构筑物。

从认定和管理方法到保护原则等方面，历史建筑不同于文物建筑。历史建筑保护的原则与文物建筑有一定相近之处，但也有较大区别。文物建筑保护应遵循“不改变文物现状”的原则。文物建筑的利用不能改变现状，也不得损毁、改建、添建或拆除。而历史建筑保护的原则是不得拆除，对其维修应保持外形和风貌不变，允许对其进行内部改造。

历史建筑示例

我国历史建筑存量大、范围广。以北京为例，北京市政府2019年批准公布的第一批历史建筑有429处，包括居住建筑、办公建筑、文化教育建筑、医疗建筑、商贸建筑、工业建筑等，如人民大会堂、百万庄小区（图1）等。

上海市已多批次批准公布了数量众多的历史建筑， 如汇丰银行大楼（图2）、原驻沪日军司令部等，涵盖了不同的历史时期。

图1 历史建筑示例——北京市百万庄小区

图3 某历史建筑外墙现状

历史建筑的抗震性能现状

历史建筑建成年代一般较为久远，建造时未进行抗震设防，且建筑结构材料性能存在老化问题（图3）。同时，历史建筑在长时间的使用过程中，大多会经历建筑功能改变和装修改造。在改造过程中，常会对主体结构进行拆改，也会导致结构抗震性能的恶化。因此，一般的历史建筑抗震性能相对较差，需进行抗震加固。

历史建筑存在的抗震问题

历史建筑的建成年代涵盖了不同的历史时期。建筑功能包括居住建筑、公共建筑等不同类型。建筑结构类型包括了砖混结构、钢筋混凝土结构、木结构、钢结构、土石结构等。这些结构类型常见的抗震问题如表1所示。

表1 历史建筑常见的抗震问题

历史建筑抗震加固的原则

历史建筑抗震加固需遵循的原则为：应保持风貌不变，以内部加固为主，不应改变具有典型特征的结构形式，尽量实现加固的可识别与可逆。分述如下：

图4 历史建筑风貌保护示例

1.内部加固

受保护要求的限制，历史建筑的抗震加固只能以内部加固为主，不允许改变建筑风貌。在实际工程实践中，一般不能进行建筑外墙外部的加固。确实需要时，建筑外立面允许出现一些局部的、不改变风貌的加固措施，如图4中红色云线所示的内部新增钢拉杆的端部锚固板。

2.建筑结构形式的保护

对于某些历史建筑，其建筑结构形式属于受保护的范围。例如我国各个区域现存的大量的木结构民居，其木构架本身是其建筑典型特征。在抗震加固时，不应改变其结构形式。

3.可识别与可逆原则

由于保护历史建筑的重要性将逐步提高，加固技术也将进一步发展，文物建筑加固中所遵循的可识别和可逆原则，对于某些重要的历史建筑也同样适用。

历史建筑修缮与抗震加固的关系

历史建筑的修缮，是需长期进行的，涉及建筑结构构件和围护构件等多方面的维护与局部加固，但不一定能提高建筑的抗震性能；抗震加固一般是针对性解决抗震薄弱问题，提升建筑抗震性能的整体加固。抗震加固往往是历史建筑整体修缮、改造的一项内容。

与修缮工程相比，抗震加固的技术标准更为统一、明确，且有最低要求。历史建筑的抗震加固，应符合现行国家标准《建筑抗震鉴定标准》和《建筑抗震加固技术规程》的规定。

流程方面，抗震加固流程相对较长且更为严格。历史建筑的抗震加固包括抗震鉴定、加固设计、加固施工、验收等步骤。由于历史建筑的重要性，其抗震加固方案一般情况下还需要进行专项论证和评审。

抗震加固方法

与普通建筑的抗震加固相同的是，历史建筑的抗震加固也需针对不同的结构类型及其存在的问题，选择适宜的抗震加固方法。例如，砖混结构可采用增设钢筋网砂浆面层（图5）、钢绞线网聚合物砂浆面层、钢筋混凝土板墙等方法对建筑内墙和外墙内侧进行加固。

上述几种砖混结构历史建筑常用抗震加固方法的特点如表2所示。

图5 砖混结构增设钢筋网砂浆面层加固施工过程

图6 混凝土结构增设钢绞线网聚合物砂浆面层施工过程

表2 砖混结构历史建筑常用抗震加固方法的特点

钢筋混凝土结构可采用增设支撑、增设抗震墙等间接加固方法，也可采用增大截面、增设钢绞线网聚合物砂浆面层（图6）、粘贴钢板、粘贴纤维材料等构件直接加固的方法。

上述几种钢筋混凝土历史建筑常用抗震加固方法的特点如表3所示。

表3 钢筋混凝土历史建筑常用抗震加固方法的特点

从结构体系角度而言，木结构整体抗震性能相对较好。某些木结构民居存在的抗震问题，需根据具体情况选择对应的抗震加固方法。一般可采用增设腋撑、节点直接加固、完善木构架体系等方法进行加固，几种加固方法的特点见表4。

表4 木结构历史建筑常用抗震加固方法的特点

减隔震技术在历史建筑抗震加固中的应用

近年来，减隔震技术在我国建筑工程中得到了较为广泛的应用，技术方面已相对成熟。在建筑抗震加固工程中，也得到了较多应用。由于减隔震技术一般可明显减小加固范围，能更有效地保护建筑风貌，加固方法本身具有可识别、可逆的特征，因此更适用于历史建筑的抗震加固。

隔震技术适用于大多数的历史建筑结构类型，特别适用于砖混、钢筋混凝土等侧向刚度较大的结构类型；采用基础隔震技术时，还可减少室内装修的破坏量，在需要保护房屋内部风貌时，有明显的优势。采用隔震技术时，基础托换（图7～图10）是设计施工的重点和难点。

消能减震技术适用于木构架、钢筋混凝土框架、钢框架等侧向刚度相对较小的历史建筑结构类型。该技术通过耗能机制对建筑结构主体提供保护，具有加固部位少、易于安装和拆卸等优点，在历史建筑抗震加固中有较为明显的技术优势。

图7 基础隔震施工步骤1——地下墙体开洞

图8 基础隔震施工步骤2——托梁及抬梁施工

图9 基础隔震施工步骤3——支座安装

图10 基础隔震施工步骤4——支座上下支墩施工

历史建筑抗震加固存在的问题

历史建筑抗震加固所采用的技术及方法来源于普通建筑工程的抗震加固，而历史建筑抗震加固的要求高于普通建筑，其技术难度和实施难度也明显高于普通建筑。

由于受风貌保护要求的限制，建筑外部难以采取抗震加固措施，建筑内部的抗震加固又不可避免地会对使用造成影响。特别是住宅类的历史建筑，其产权多分别属于不同业主，且抗震加固还往往会减小房间使用面积，推行的难度可想而知。

另外，受原有结构材料及加固技术现状的限制，目前常用的大多数的构件加固方法，如增加截面、粘贴钢板、粘贴纤维布等，都不能较好地实现可识别与可逆。由于某些历史建筑未来可能会被列为文物保护单位，且其内部结构可能也具有保护价值，因此在选择加固方法时，需慎重考虑建筑的重要性及未来定位变化的可能性。

历史建筑抗震加固技术展望

随着我国经济发展水平和社会文明程度的不断提高，历史建筑所承载的历史价值和人文精神越来越受到重视。而历史建筑的抗震安全问题也不容忽视，虽然抗震加固技术已取得很大进展，也有了很多工程积累，但面临这些难题，抗震加固的材料、方法、工艺还需进一步发展。

不同类型的历史建筑，其加固技术需求不尽相同。对于具有一定规模的重要公共建筑，加固方式的装配化、可识别性、可逆性显得尤为重要，加固措施及其施工机具的小型化也是发展方向之一。住宅及房间面积局促的小型公共建筑，如何在保证安全的基础上进一步减少对户内现状及使用面积的影响，是核心问题和重要的技术发展方向。

总体而言，随着历史建筑抗震加固的实践逐步丰富和深入，适宜于其特定需求的新加固方法、工艺将进一步涌现，其抗震加固安全问题也将得到逐步解决。