外滩古建筑修缮外装饰设计应用研究——以洛克·外滩源6#楼（美丰大楼）为例

张瑞纪

（上海霍森建筑技术有限公司，上海 201101）

0 引言

古建筑体现了国家的历史文化和科学技术，承载着一座城市的文化积淀，是这座城市的记忆，修旧如旧才能达到古建保护的目的。为了实现建筑修旧如旧的效果，多次到项目现场进行实地考察，了解工程概况及周边环境。仔细研究相关图纸，查找相关规范，进行材料及方案比选。

1 洛克·外滩源6#楼（美丰大楼）工程概况

洛克·外滩源6号楼为上海市黄浦区174街坊原址改扩建项目。该项目将原美丰大楼拆除，仅保留其位于圆明园路、北京东路的东、南两片外墙。在原位置新建一栋高度为59.8m，地上14层，地下1层的混凝土框架核心筒结构高层建筑，总建筑面积约为86341m2，其中，地上约6995m2，地下约1656m2。底部一到三层的层高分别为5.29m、5.1m和4.08m，14层和电梯机房层的层高分别为3.3m和2.1m，其他层层高为4.0m。保留的墙体作为新建筑的围护墙，与新建建筑连为一体。该高层建筑是一栋集商业与办公一体的综合楼，建筑师要求实现红砖外墙的立面效果，以期与原有立面相协调。

2 外立面设计目标

为了保持与原有建筑相似的形式、色彩及材料质感，维护外滩源的历史风貌特色，其装饰效果与保留美丰洋行外墙风格协调，建筑外立面需达到清水砖墙效果，从而与周围的优秀历史建筑相和谐，能够同时满足历史风貌要求以及安全性、耐久性要求。

3 材料及方案比选

（1）目前，可实现清水砖墙外立面效果的途径主要包括直接砌筑粘土砖、外墙贴饰面砖、陶土砖干挂幕墙立面装饰系统等。其中，直接砌筑粘土砖作为新建筑的外墙，能够达到与保留老墙一致的清水砖墙效果。然而，直接砌筑粘土砖受到《上海市禁止和限制使用粘土砖管理暂行办法》（2000年第90号上海市人民政府令）第六条（禁止使用范围）和上海市人大《上海市建设工程材料管理条例》（2000年1月1日）的限制。

（2）从人造板材幕墙，如纤维增强水泥板（GRC）幕墙、陶土板幕墙、金属板幕墙等中选取外观效果接近清水砖墙效果的幕墙作为建筑的外围护。目前国家关于幕墙的技术政策与要求主要包含两个部分：①节能；②安全。从政策法规、标准规范的要求来看，除了陶土砖等新型幕墙可能存在尚无现成的标准规范等特殊情况，大部分幕墙体系在本新建建筑的应用，都能满足相关规范规定，如《人造板材幕墙工程技术规范（JGJ 336—2016）》等。经过调研，陶板幕墙应用较为广泛，标准体系较为成熟，然而，由于陶土板的制作工艺特点，面板沟槽较浅，难以模拟出真实的清水砖墙的勾缝效果。另一方面，陶板尺寸通常较大，整块板较为均质，与粘土砖的颜色、质地均存在一定的差异，在模拟清水砖墙外观效果上较不真实。GRC砖幕墙，即通过反打工艺将砖片镶嵌到GRC单元板中，形成一体的红砖GRC复合板，整体挂装到主体结构上。在效果上看模拟清水砖墙外观效果较为真实。但是目前尚无GRC与砖片复合板的相关标准，且国内尚无使用GRC砖幕墙的实例。另外，GRC板块之间的竖向接缝需经特殊拼贴处理，砖片与GRC底板连接的可靠度需要验证；此外，采用GRC反打技术，并预制大体块整体单元，造价较高。陶土砖幕墙有背槽干挂式和穿管干挂式两种，目前陶砖墙没有专门的技术规范和标准，国内有应用实例。然而，砖缝的效果与清水砖墙的效果相差较远。

（3）陶土砖立面装饰系统具有表面表现力强、耐久性、安全性等特点。由于每层挑板承托装饰墙体的重量，陶砖砌筑过程中设置钢筋或金属件，整体性较强，基本不存在陶砖脱落风险，而且装饰墙体通过不锈钢板与钢龙骨连接，钢龙骨又与主体结构连接，抗震性能较好。另外，从效果看，该方法接近清水砖墙的设计效果。该方法目前在国内有案例，即北京市钓鱼台七号院（13层，2011年竣工）、江苏省昆山中学传是楼（2014年竣工）等。由于目前陶砖墙没有专门的技术规范和标准，其构造设计和承载力、变形等验算建议参考砌体相关规范进行。

根据方案比选，本项目决定采用砌筑式陶土砖立面装饰系统，如表1所示。

表1 陶土砖规格及技术数据

4 系统设计

陶砖立面装饰系统采用双层墙体，内层为混凝土空心砌块，外层为陶土砖（烧结多孔砖）装饰砌体，采用单匹陶砖向上砌筑的方式，每一层需要有混凝土挑板进行承托，陶砖砌筑完成后进行勾缝。方案确定后对其结构体系进行了较为深入的研究，分析了相关规范规定、砖块材料、构造体系、挑板设计，并对墙体、钢结构骨架承载力及变形进行了计算。然后多次组织专家会审，经过研究，专家一致同意采用砌筑式陶土砖立面系统方案。

4.1 节点做法

（1）在砌筑过程中，沿高度方向间隔400mm左右在水平灰缝内铺设直径4mm的不锈钢筋网片，沿横向间隔500mm左右设置直径为8mm的竖向不锈钢筋，穿入砖孔内，穿筋的砖孔内灌浆。钢筋网片和竖向钢筋均通过5mm厚带孔不锈钢板与墙体后设置的钢骨架相连接，不锈钢板横向间距同竖向钢筋，竖向间距约1000mm。竖向钢筋穿过钢板的孔，钢筋网片与钢板焊接。

（2）窗间墙的钢骨架由60×40×4、40×40×4镀锌钢管立柱和40×40×4镀锌角钢横梁组成，窗槛墙钢骨架由70×50×4镀锌钢管立柱和50×50×5镀锌角钢横梁组成。骨架通过后置埋件与主体结构连接。

（3）陶土砖装饰墙的构造从里到外分别为：主体结构梁及挑板→预埋件→镀锌钢管立柱→镀锌角钢横梁→带孔不锈钢板→不锈钢竖向钢筋（竖向钢筋穿过砖孔与板孔）与横向钢筋网片（设于陶砖墙内）。

（4）窗上盘与窗下盘采用穿筋吊挂角钢过梁的形式，角钢，为90×56×5；窗槛墙的砖砌在与龙骨相连接的90×56×5不锈钢角钢上，如图1～图5所示。

图1 陶土砖装饰墙的构造

图5 砌筑

4.2 设计前进行受力分析

本外装饰砌体墙的竖向荷载由悬挑板和主体结构承担，窗盘墙由钢骨架和主体结构承担，风及地震产生的水平荷载由钢骨架和主体结构承担，钢骨架的窗间和窗盘部分形成整体结构，分段分楼层设置，确保钢骨架受力合理，钢骨架与主体结构的连接通过结构计算和现场检测以满足相关规范要求。并复核钢架承受水平及竖向荷载的刚度，其变形不影响陶土砖砌体的稳定，尤其是转折界面过渡部位的变形协调。对砌体墙和钢骨架的强度和刚度进行计算，保证墙体的安全性和稳定性。仔细分析墙砖-连接件-骨架-后置埋件之间的传力途径后再进行计算。L90×56×5角钢计算时要考虑荷载偏心产生的扭矩。立柱与主体结构的连接角钢计算时不要偏心。立柱与主体结构的连接，构件验算时按铰接计算，焊接锚栓按刚接计算，立柱按抗风柱计算，只承受水平荷载，不要承受墙的重量。外墙宜按子结构进行抗风验算，逐层验算竖载和水平承载力是否满足要求。

图2 陶土砖墙挑板处粘贴砖片

图3 门窗过梁剖面

图4 门窗过梁剖面龙骨

4.3 结构构造要求

（1）竖向穿筋端头要固定，确保砖块破碎后不致坠落。水平、竖向拉结钢筋要考虑防腐措施。

（2）陶土砖内穿入竖向钢筋后，应将穿筋孔灌实，竖向钢筋穿入与龙骨连接的水平钢板孔内，并焊接。墙体水平筋与竖向钢筋焊接（点焊）。

（3）在满足安全和构造要求的前提下，简化龙骨和埋件的安装制作难度，龙骨与主体结构连接宜对称角码固定。

（4）主体结构挑板150mm承托混凝土板是后做的，挑板需配双层钢筋，顶部经计算配筋，底部根据构造进行配筋，板上层钢筋伸入主体结构板整浇层内锚固。挑板采用植筋做法将无法满足原结构设计50年要求，避免全部采用植筋做法。挑板上部钢筋与原钢筋焊接，挑板下部钢筋可采用植筋，植筋深度比常规深一点。

（5）墙体应在每一层上部设变形缝，应保证钢立柱及墙体的变形缝在同一位置。

（6）关键部位做好防水、排水、透气构造，装饰墙体外刷透明防水涂料。

5 陶土砖砌筑施工要点

（1）陶土砖装饰墙面按以下流程进行施工：放线、立皮数杆→清理基层→拌制砂浆→砌筑（同时设置钢筋网片、穿竖向钢筋、灌浆）→挑板处粘贴陶砖片→窗上盘砌筑吊挂砖→窗上盘上方砖墙砌筑→窗下盘砌筑吊挂→勾缝、清洁、防水。

（2）测量放线时，根据总承包单位提供的轴线及标高控制网，在各楼层弹设布置骨架施工控制网、装饰砌体完成面控制线及标高控制线。在施工安装完钢骨架之前，所做的高度标记及水平标记应清晰完好。

（3）钢骨架安装按以下流程进行：在主体结构埋件上焊接连接件→安装立柱→安装横龙骨→焊缝防腐处理。

（4）进行焊接作业时，根据焊接材料选用相应的焊条，并对受其影响的骨架构件采取有效的保护措施。所有焊接处焊缝均应符合规范及要求，焊缝应均匀，焊后除净焊渣（除锈等级sa2.5级）并刷防锈漆三道，一道底漆，二道面漆。

（5）陶土砖砌筑前严禁浸水、洒水。各楼层首皮陶土砖下方应埋设透气管，窗间墙和窗槛墙的透气管埋设应分别不少于两根。

（6）陶土砖墙砌筑完毕要及时勾缝。勾缝时应根据砖缝宽度采用专门的勾缝工具，注意保护砖的棱角。

6 结论与建议

综上所述，通过深入调查研究，了解材料性能，分析相关规范规定，严格计算结构体系，砌筑式陶土砖立面系统方案是安全可行的，该方案最终在外滩源6#楼（美丰大楼）实施并已于2019年竣工，外装饰效果达到了预期要求，传承了历史文脉。经过本项目实施，可形成相应的项目标准、企业标准等，为以后的项目提供经验借鉴和技术支撑。