历史建筑绿色修缮施工技术体系研究——以武汉市为例

■ 赵 征 ZHAO Zheng 王晓鸣 WANG Xiaoming 汪 凯 WANG Kai 何南均 HE Nanjun

0 引言

绿色施工建造是当代中国建筑施工企业可持续发展的必由之路。《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》明确指出：“要提升企业技术创新能力，支持绿色技术创新，推进重点行业和重要领域绿色化改造，发展绿色建筑。”2021 年11 月，中央全面深化改革委员会发布《关于让文物活起来、扩大中华文化国际影响力的实施意见》，指出要维护文物资源的历史真实性、风貌完整性、文化延续性，筑牢文物安全底线，更好体现文物的历史价值、文化价值、审美价值、科技价值、时代价值。绿色保护修缮已成为现阶段和未来我国历史建筑保护利用工程的技术引领方向。

历史建筑的保护修缮和改造利用工程是目前我国建筑行业发展最快的市场之一。据不完全统计，全国现已确定了900 余片历史文化街区和800 余处名镇名村，包括2.47 万余处历史建筑，为我国修缮施工企业提供了重大发展机遇。在现代城乡建设绿色发展的新时期，亟待构建具有中国特色的历史建筑绿色修缮施工技术体系。近年来，虽然对历史建筑绿色改造的研究正日益得到我国学术界和工程界广泛关注，但大多还集中在策划设计阶段或单项建造技术研究领域[1-3]，对“绿色修缮施工技术”的研究与推广应用明显滞后，远不能满足新时期修缮企业对历史建筑绿色修缮施工技术的迫切需求。为破解这一瓶颈问题，武汉市天时建筑工程有限公司和华中科技大学采取校企合作方式在多年时间里开展了“历史建筑绿色修缮技术集成创新与应用研究”和“武汉市老工业城市工业遗产保护利用建设项目研究”等项目研究，通过实际应用，提高修缮工程质量，打造历史建筑绿色修缮示范基地，增强了修缮企业的绿色施工技术创新能力，取得了良好的社会、环境和经济综合效益。

1 绿色修缮施工技术体系的构建基础

1.1 绿色修缮的基本概念

1.1.1 历史建筑

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的建筑物、构筑物[4-5]。一般而言，当建筑超过一定的使用年限（如50 年）即可称之为历史建筑。

1.1.2 优秀历史建筑

优秀历史建筑是指由地方人民政府批准确定并公布的，建成30 年以上，建筑样式、施工工艺和工程技术具有建筑艺术特色和科学技术研究价值，或反映地域建筑历史文化特点，或为著名建筑师的代表作品，或在我国产业发展史上具有代表性的作坊、商铺、厂房和仓库，以及具有其他历史文化意义的历史建筑[6]。优秀历史建筑可按保护修缮等级分为一级或二级等，也可按使用功能分为公共、商业、住宅、商住等不同类型。广义的优秀历史建筑还包括被国家和省市各级政府认定的建筑类文物保护单位。

以武汉市为例，全市现有经认定的优秀历史建筑和建筑类文物保护单位共计400 多处。①优秀历史建筑共220 处。其中：按保护等级划分为一级68 处、二级152 处；按使用功能划分为公用类61 处、商业类35 处、住宅类82 处、商住类23 处、其他类19 处。②文物保护单位共275 处。其中：按保护等级划分为国家级33处、省级100 处、市级142 处；按使用功能划分为古遗址类53 处、古墓葬类22 处、古建筑类38 处、近现代重要史迹及代表性建筑类156 处、石窟寺及石刻类6 处。

1.1.3 历史建筑绿色修缮

历史建筑绿色修缮是指为保护建筑价值、维护建筑安全、延长建筑使用寿命、恢复建筑风貌、提升使用功能，综合采用节约能源资源、改善人居环境、提升使用功能等绿色施工方法，对历史建筑进行的维护、更新、加固等活动。

1.1.4 历史建筑绿色修缮施工

历史建筑绿色修缮施工是指在保证质量、安全等基本要求的前提下，通过科学管理和技术进步，最大限度地节约资源，减少对环境负面影响，实现“四节一环保”（节能、节材、节水、节地和环境保护）的历史建筑修缮工程施工活动。

1.1.5 历史建筑修缮机理

历史建筑修缮工程一般可分为综合性修缮、局部性修缮和专项性修缮等3 种类型。根据房屋维修学理论[7-8]，历史建筑修缮活动的机理及其与修缮建筑功能改善提升的关系见图1。

图1 中，A点表示建筑完好率为100%的功能状态；O点为原点，对纵坐标表示建筑完好率为0，对横坐标表示建筑刚竣工交付使用时间；P点表示建筑在自然损坏条件下经过t年使用后的建筑完好率状态；C点表示建筑经过绿色修缮后在n年时的建筑完好率状态；AS直线表示国家标准规范规定建筑完好率为100%的初始功能要求水平。若不进行修缮，建筑的自然损坏进程和时间将呈现如AT曲线的变化趋势，到T年时将全部损坏。若在t年时（即曲线AT上P点状态）进行修缮，建筑功能可恢复到P′点；当建筑在继续使用中不断进行修缮，建筑的使用功能也会减缓衰退，房屋使用年限就会延长至T′年。若在t1年时（即曲线AT上P1点状态）进行修缮，不仅能将建筑的完好率恢复到初始功能P0，还可将房屋的实际使用功能从P0改善提高至P2等级，△P表示在原建筑功能上的提高程度。对历史建筑进行绿色修缮后，房屋的实际使用功能还可从P2改善提高至P3等级，即获得新增加的绿色功能提高程度△P′，P3C为建筑经过绿色修缮后的新一轮功能损坏曲线。因此，实施绿色修缮可大大提升被修缮历史建筑的完好率，延长耐久性和使用寿命，实现历史建筑的可持续保护与利用。

图1 历史建筑修缮与建筑功能改善的关系

1.2 绿色修缮的法规标准

我国在历史建筑保护利用和绿色修缮施工方面陆续颁发了一系列法规标准，为构建历史建筑绿色修缮施工技术体系提供了法规支撑。

1.2.1 历史建筑保护利用层面

国家颁布了《中华人民共和国文物保护法》《中华人民共和国文物保护法实施条例》《历史文化名城名镇名村保护条例》《中国文物古迹保护准则》《历史文化名城保护规划标准》（GB/T 50357-2018）等规范准则；省市地方政府也相应制定了具体管理办法，以湖北省和武汉市为例，分别出台了《湖北省历史文化街区划定及历史建筑确定标准》（DB42/T 1647-2021）、《武汉市历史文化风貌街区和优秀历史建筑保护条例》、《武汉市优秀历史建筑分级保护及评审管理办法》、《武汉市房屋安全管理条例》等管理规定。

1.2.2 历史建筑修缮技术层面

建设和文物主管部门发布了相关标准规范作为历史建筑修缮的重要依据，如《民用建筑修缮工程施工标准》（JGJ/T 112-2019）、《近现代文物与历史建筑的保护修缮施工服务规 范》（T/CSCA 120037-2020）、《建筑结构检测技术标准》（GB/T 50344-2019）、《民用建筑可靠性鉴定标准》（GB 50292-2015）、《既有建筑地基基础加固技术规范》（JGJ 123-2012）、《既有房屋建筑修缮施工标准》（DB64/T 1765-2020）等。较多省市也编制发布了地方标准规范或规程，例如北京市的《文物建筑修缮工程操作规程》（DB11/T 889-2014），上海市的《优秀历史建筑保护修缮技术规程》（DG/TJ 08-108-2014），武汉市的《武汉市优秀历史建筑保护修缮技术规程》（DB4201/T 574-2019），从建筑修缮、结构修缮和设备修缮更新等方面对修缮设计和施工进行了技术规范。

1.2.3 历史建筑绿色修缮施工层面

目前尚无专门规定，国家建设主管部门陆续颁布了《绿色建筑评价标准》（GB/T 50378-2019）、《建筑工程绿色施工评价标准》（GB/T 50640-2010）、《既有建筑绿色改造评价标准》（GB/T 51141-2015）、《建筑工程绿色施工规范》（GB/T 50905-2014）等标准规范，用于指导既有建筑的绿色施工技术发展。近年来，国内外在既有建筑绿色改造技术[9-11]和建筑工程绿色施工技术[12-13]方面也积累了丰富实践经验。

2 绿色修缮施工技术体系的构建方法

2.1 技术体系的构建原则

2.1.1 绿色修缮原真性

历史建筑绿色修缮施工首先要保证在施工全过程严格遵循真实性、完整性、可识别性及最低限度干预等基本保护原则，尊重历史建筑合理修缮的历史信息，保护建筑历史风貌；还应兼顾保护与利用，在保护建筑价值前提下，合理使用建筑功能，实现历史建筑的可持续利用。

2.1.2 绿色修缮引导性

历史建筑绿色修缮施工必须在保证质量和安全耐久的基础上，对修缮施工全方位最大限度地节约资源，减少对环境负面影响，实现“四节一环保”（节能、节材、节水、节地和环境保护）的历史建筑绿色修缮施工目标。

2.1.3 绿色修缮创新性

历史建筑绿色修缮施工要求对施工全过程贯穿“绿色建造”理念，并结合每栋建筑的不同修缮工程特点，进行绿色修缮施工技术的集成和创新。

2.1.4 绿色修缮参与性

历史建筑绿色修缮施工技术体系的构建和应用必须以绿色修缮共同体各方积极参与合作为平台[14]。历史建筑绿色修缮共同体应以施工方为主导，联合设计方、业主方、材料设备供应方、运营方和政府方等共同组成（图2）。

图2 历史建筑绿色修缮共同体平台构成

2.2 技术体系的主要内容

2.2.1 历史建筑绿色修缮施工技术体系

本文根据构建原则提出了历史建筑绿色修缮施工技术体系，由三大类子系统组成，即：历史建筑绿色修缮施工的基础性控制技术（A）、历史建筑绿色修缮施工的一般性应用技术（B）和历史建筑绿色修缮施工的专项性创新技术（C），共计166 项具体技术（图3）。

图3 历史建筑绿色修缮施工技术体系

2.2.2 绿色修缮施工的基础性控制技术

根据基础性控制技术构建依据，该大类技术又分为3 类，即：建筑修缮施工类技术（A1）、结构修缮施工类技术（A2）、设备修缮更新施工类技术（A3），具体包括37 项常用基础性控制技术（表1）。

表1 历史建筑绿色修缮施工的基础性控制技术构成

2.2.3 绿色修缮施工的一般性应用技术

根据一般性应用技术构建依据，该大类技术又分为5 类，即：环境保护类技术（B1）、节材与材料资源利用类技术（B2）、节水与水资源利用类技术（B3）、节能与能源利用类技术（B4）和节地与土地资源保护类技术（B5），具体包括51 项一般性应用技术（表2）。

表2 历史建筑绿色修缮施工一般性应用技术构成

2.2.4 绿色修缮施工的专项性创新技术

根据专项性创新技术构建依据，该大类技术又分为4 类，即：建筑绿色修缮施工类技术（C1）、结构绿色修缮施工类技术（C2）、设备绿色修缮更新施工类技术（C3）、绿色修缮施工管理及传承工艺类技术（C4），具体包括78 项专项性创新技术（表3）。

表3 历史建筑绿色修缮施工专项性创新技术构成

2.3 施工技术的应用流程

历史建筑绿色修缮施工技术体系，既可在修缮施工前期应用于指导制定绿色修缮施工方案，也可在修缮施工过程中应用于随时对标检查和补充完善，还可在修缮施工完成后应用于施工后评价，其具体应用流程见图4。

图4 历史建筑绿色修缮施工技术的应用流程图

3 昙华林绿色修缮施工技术应用实例

3.1 昙华林历史建筑修缮工程概况

昙华林历史文化街区历史建筑修缮工程是武汉市2019 年启动的全市重点综合保护与整治项目，由中南建筑设计院股份有限公司负责设计、武汉市天时建筑工程有限公司负责修缮施工、华中科技大学项目组全程监测咨询。项目位于湖北省武汉市花园山以北、昙华林街以南，东起武汉市第十四中学、西至三义村的区域（以下简称“昙华林核心区”）。修缮项目包含：既有房屋修缮及改造总建筑面积35 022.6 m2，其中优秀历史建筑修缮面积4 702.84 m2、历史建筑修缮面积5 502.31 m2、保留建筑修缮及改造面积23 966.41 m2、原址复建建筑面积851.04 m2。昙华林核心区中的徐源泉别墅、夏斗寅别墅和瑞典教区旧址分别于1993 年、1993 年和2005 年被列入武汉市二级优秀历史建筑名录，共9 栋单体建筑，分别用Y1～Y9编号。

昙华林核心区历史建筑修缮项目分布见图5，修缮项目基本信息见表4。

表4 昙华林核心区历史建筑修缮项目基本信息

3.2 修缮基础性施工控制技术应用

3.2.1 对标分析

根据表1，对昙华林工程进行绿色修缮施工基础性控制技术应用程度分析。在37 项基础性修缮控制技术中，昙华林工程应用了35 项，应用率为94.6%。

3.2.2 典型案例

在建筑木结构修缮中，对原结构体系、连接构造和设计方法的多样性进行了保护传承和原工艺修复，很好地体现了绿色修缮原真性。

3.3 修缮一般性施工应用技术应用

3.3.1 对标分析

根据表2，对昙华林工程进行绿色修缮施工一般性应用技术应用程度分析。在51 项一般性修缮应用技术中，昙华林工程应用了44 项，应用率为86.3%。

3.3.2 典型案例

在建筑修缮工程环境保护中，对施工现场的文物古迹和古树名木都采取了全面有效的保护措施，在节地与土地资源保护中对临时道路布置与原有及永久道路统筹利用，施工后恢复植被。

3.4 修缮专项性施工创新技术应用

3.4.1 对标分析

根据表3，对昙华林工程进行绿色修缮施工专项性创新技术应用程度分析。在78 项专项性修缮创新技术中，昙华林工程应用了18 项，应用率为23.1%，表明施工企业已初步具备了绿色修缮施工技术创新和应用能力。

3.4.2 典型案例

在建筑绿色修缮施工中，对特色建筑装饰构件进行了原样修复和保留还原；在结构绿色修缮中，对原结构形式进行了判定还原和加固处理；在设备绿色修缮更新施工中，对历史建筑进行了消防、暖通、给排水、强弱电的配套改造，运用天然采光通风改善技术，打造了“新旧结合”的智能化节能屋面，创新应用了癞子灰传统施工工艺；在施工管理及传承工艺中，注重绿色施工全过程的“四节一环保”各环节，提升了施工场地布置、现场和人员绿色管理水平；在修缮工程施工中，还应用数字化BIM 技术、无人机动态监测技术和施工全程信息化监控技术，对多项特色修缮工艺技术进行了传承示范创新。其典型应用实况见图6。

图6 昙华林核心区绿色修缮施工技术典型应用实况

4 结语

本文研究构建的历史建筑绿色修缮施工技术体系已在实际工程中得到了全面应用检验，证明该技术体系具有可行性和可推广性。但应注意的是，历史建筑绿色修缮施工技术具有突出的地区差异性，需要在实际应用时因地制宜选用和不断补充完善；同时，应尽快开展建立历史建筑绿色修缮技术应用效果评价方法和构建绿色修缮共同体的研究。

（参加和支持本课题研究与应用实践的成员还有：华虹、裘维亚、李小康、罗玮、何园、潘欣蕾、潘噔、胡熙民等。）