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上海市黄浦区沈氏住宅文物建筑勘查

2018-11-14 14:12:25 结构检测中心 阅读

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  黄浦区沈氏住宅文物建筑勘查

 

  【摘要】上海某沈氏房屋文物建筑,拟进行修缮改造利用。由于房屋原始设计图纸缺失,房屋结构情况不明,需对房屋进行建筑、结构测绘和综合检测评定。本报告对房屋的历史沿革、建筑结构布置情况、损坏情况、倾斜情况等进行了调查和检测,并对房屋结构建立计算分析模型,为房屋后续修缮改造利用提供了有效依据。

 

  1.检测概述

  本地块位于本市黄浦区(原南市区)老城厢风貌区内,本沈氏住宅房屋均为该地块区域内的老宅建筑。沈氏住宅(以下简称 “沈宅”)房屋建造于 19世纪 60年代,房屋已列入第三次全国文物普查不可移动文物名录。有关房屋总平面位置示意图请见下图 1-1。根据于 2002年达成的有关土地出让协议,本地块由业主进行开发建设。

  现在业主开发建设进程正在到达地块中沈宅房屋所在的区域。根据设计方案,对于沈宅房屋将要进行修缮改造利用。为了全面了解本房屋的建筑结构现状,损坏情况、结构性能以及恢复建立基本的房屋图纸档案等,业主委托华东建筑设计研究院有限公司房屋质量检测站要求对此进行综合检测评定,并对可能存在的问题提出处理建议。

  主要检测内容:房屋建造时代背景与历史沿革文献资料收集整理;房屋现有建筑结构情况调查与图纸测绘;房屋损坏情况调查检测;建筑特色部位调查检测;结构材料性能检测;房屋损坏情况原因分析;结合后续修缮方案进行房屋结构计算分析;对目前房屋质量状况、结构性能(安全性)等进行综合分析评定,提交检测鉴定结论和处理意见。

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  2.保护等级和保护要求

  根据上海市文物局2012年6月公布的上海市第三次全国文物普查不可移动文物名录,沈氏住宅已列在其中。

  沈宅房屋现在仅属于尚未核定公布为文物保护单位的不可移动文物,均不是依法确定的上海市优秀历史建筑或文物保护建筑。有关保护级别、保护部位以及范围等具体保护要求目前还不明确。

 

  3.历史沿革和修缮改建情况

  3.1建造历史背景和历史沿革

  咸丰十年( 19世纪60年代),清代福建来沪沙船业巨商沈义生,于现在黄浦区花衣街108-120号位置建造了沈氏住宅,为三合院型,有三层走马楼,占地面积1451.7㎡,建筑面积约 2500㎡。这座大宅有个很奇特的地方,就是上海其他地方的大宅院习惯坐北朝南来建造,而它是坐西朝东,据说是象征沙船业面向大海的传统。

  民国初年( 20世纪20年代),沈氏家族衰落, “沈家大宅”卖给了上海另一位沙船商严同春。严同春是老上海著名的沙船商和房产商,他创办了严同春沙船号, “沿海贩运辽沈间,业务日增,积资渐多,遂投资于房地产和钱业 ”,成为上海滩有名的实业家。严同春对沈宅进行了西化改造,添置了现代化卫生设施。

  该建筑是民国时期码头贸易的见证。作为沙船大亨沈义生与严同春的居所,该建筑见证了小农经济日益为商业贸易所取代的时代发展,见证了中西贸易相互竞争的历史事实。

  同时,该建筑也是近代传统建筑的代表,受西式建筑的影响,它在保留传统院落式住宅的基础上,在细部采用了西式建筑的典型形式特征,也成为近代早期中西建筑文化交流的见证。

  3.2修缮改建情况

  民国初年(20世纪 20年代),在沈宅转卖给沙船商严同春后,严同春对沈宅进行了西化改造,添置了现代化卫生设施。根据现场调查,房屋部分混凝土梁、柱等构件应为该时期改造时增加的。

  2004年,沈宅第一进南侧部分开始被拆除。

  2009年 12月,沈宅开始第二次大规模拆除。第一进基本拆除,仅留木构架。

  2010年 2月,沈宅第二进开始拆除。

  目前沈宅房屋的保留情况见下图 3-1。

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  4.检测情况

  4.1建筑布局及其特色

  沈宅房屋为清末民国时期具有江南民居特色的院落式住宅府第,共建造有四进,由东向西,庭院深深。

  根据有关文献记载,原有第一、二进范围房屋建筑为一正两厢格局,主体为正厅,前为传统砖作仪门,正厅面阔五间,明间、次间作抬梁结构,梢间为穿斗结构,并使用枫拱形式。正厅前为鹤颈轩,金山石柱础。两厢狭长,北侧布有楼梯。两厢栏杆为木栏杆,栏板形式。仪门为传统做法,砖垛凸出,砖雕精致,现字碑文字已不可见,庭院为金山石铺装。现在第一、二进范围的房屋建筑已被完全拆除。

  第三进为座楼,前部布局同样呈一正两厢格局,前亦为砖作仪门。仪门为歇山顶,哺鸡别具特色。仪门上下坊均雕花,坊间字牌上可见“居仁由義”四个字。座楼及厢房宽阔华丽,装饰精美考究。座楼底层均为清水红砖罗马式三联拱券外廊,拱心为索石,红砖拱券及砖柱线脚丰富。二层选用混凝土栏杆,铸铁栏板。三层选用混凝土栏杆,宝瓶形栏杆围护。二、三层均有造型别致的挂落。庭院地坪由金山石铺装。室内底层地坪采用花式地砖铺装,二层及三层为木楼板。

  第四进布局为E字式,两侧为厢房,中央为楼梯间。楼梯为木质楼梯,其扶手及栏杆造型别致,雕刻精细,所形成的两个天井,采用金山石铺装。天井周边亦为清水红砖拱券外廊,拱券斜撑采用卷涡形式。天井四周立面为清水青砖砌筑,红砖装饰线,木百叶窗,上有红砖拱券作门楣。面向天井的二、三层外廊,采用内层为栏杆,外层为百叶窗的形式以通风采光。

  整个沈宅建筑周边的外立面采用黄砂水泥砂浆抹面,目前局部墙面有风化甚至脱落情况。屋面为硬山,卷棚顶,小青瓦,昀后一进两层,外立面为水泥砂浆抹面。

  经现场测量,沈宅东西向建筑外轮廓线长度约为 27.76m,南北向建筑外轮廓线长度为25.09m,总建筑面积约为1250m2。

  建筑相对标高与层高情况:取房屋室内地坪标高为±0.000m,则房屋南侧室外地坪标高(标高均指相对标高,下同)为 -0.500m,房屋二层楼面标高为4.700m,三层楼面标高为8.310m。因为房屋目前三层处于封闭状态,所以有关屋面标高暂时无法测量。

  沈宅房屋东立面外观状况照片资料见以下图 4-1、4-2。房屋一层建筑平面测绘图见以下图 4-3。

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  4.2结构体系与构造特点

  经现场调查检测,沈宅主要竖向承重构件为房屋的砖砌墙体、混凝土柱和房屋内木柱;主要水平承重构件为木楼盖、木屋盖;房屋主体结构形式为砖木结构。

  竖向承重构件:房屋砖墙厚度分别有240、490(未注明的长度单位均为㎜,下同),采用青色粘土砖;混凝土柱子为矩形,边长尺寸为260×290;木柱为圆形,直径200。

  房屋底层室内现为混凝土地坪;二、三层为木结构楼盖木地板,楼面木搁栅(梁)截面尺寸为55×310,间距约为445;木搁栅上均铺设厚20木楼板。根据现场调查结果,各楼面木搁栅两端支承于砖墙或混凝土梁上。

  受现场条件限制,暂时未对房屋第四进墙下基础结构进行开挖调查。待以后条件允许时进行补充调查检测。

  沈宅第三进屋架形式见以下图4-4。屋架主体木构件采用榫卯结构进行连接。屋架上弦檩条搁置处设置檩托,木屋架上檩条采用扒钉进行连接。

  沈宅第四进屋架样式见以下图4-5。木架构造为木柱上架横梁,部分横梁上再立短柱(称童柱),逐次加高,柱顶架梁,梁上架桁、列椽,覆以屋面。木柱、木梁均采用榫卯结构进行连接。

  沈宅的结构体系基本明确,第三进主要竖向承重结构为砖墙和少量混凝土柱子,主要抗水平力构件为砖墙;第四进主要竖向承重结构为木柱和砖墙,主要抗水平力构件为砖墙和木柱、木梁所组成的半刚性框架体系。竖向承重结构主体没有明显的突变情况,各楼面、屋面荷载通过相应的楼盖、屋盖结构直接传至砖墙或柱子,并下传至墙底或柱底的基础结构,整个结构的传力路径相对明晰。

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  4.3现场检查情况

  沈宅房屋建成后一直作为住宅使用。在使用过程中,随着时代变迁,房屋也有原先的一家大户居住不断地被改变成由多家多户共同在其中居住。目前大部分居民已经搬迁,尚有两户居民在内居住。

  房屋建成使用后,曾在 20世纪20年代对本房屋进行过改造,房屋改造后其建筑布局、立面以及装饰处理等都融入了一定的西洋风格; 2004年起,本房屋第一进、第二进开始逐步被拆除,目前房屋仅保留第三进和第四进。

  现场检查发现,房屋第三进走廊混凝土栏杆、铸铁栏板及挂落大部分已经损坏;6~7×C~D轴线区域二层楼面部分木搁栅已经损坏,现已采用型钢构件进行替换,并增加一部钢楼梯;第四进庭院内有一排临时搭建的简易房屋;现有沈宅房屋的部分墙体上有明显裂缝;室内大部分门窗已经破损;室内局部区域有渗漏情况。

  根据现场调查,该房屋为砖木混合结构,主要采用砖墙承重。楼面木隔栅端部在墙体的搁置长度约为200mm,在可检测范围内砖墙搁置节点处设置有垫块。

  现场调查检测表明,在可检测范围内现有房屋的楼盖结构与砖墙结构之间连接情况尚好,但部分节点构造措施则不符合现行规范的有关节点设置要求。

  4.4损坏情况检查及原因分析

        现场沈宅房屋损坏情况如下:

  1)房屋墙体采用清水砖墙,除已拆除的第一进和第二进区域,目前大部分砖墙保存基本完好,未发现墙体有严重风化等其他损坏现象,局部墙体有开裂现象。原因分析: a)外墙部分砖块遭落水管排下的雨水浸泡而损坏。b)部分墙体受外墙周边搭建房屋影响而局部开裂。 c)由于年代久远,房屋缺少妥善维护。

  2)除个别窗台及线脚装饰有缺损、裂缝外,房屋立面装饰部位基本保持完整。 3) 6~7×C~D轴线区域二层楼面部分木搁栅已经损坏,现已采用型钢进行替换;楼面木板均有不同程度的磨损、老化,大部分区域木板松动,且有裂缝和板间间隙。原因分析:由于年代久远,木地板有一定的磨损现象,而且房屋内部长期渗漏,使得楼面木板受潮。

  4)底层室内地坪局部区域发现有裂缝,但未发现有明显的空鼓和起砂现象。

  5)房屋的门窗玻璃、五金件等部分已经损坏。原因分析:房屋缺乏妥善维护、年久失修。

  6)部分楼面木结构有不同程度的受潮、磨损现象,屋面存在渗漏现象。原因分析:房屋缺乏妥善维护、年久失修。

  7)房屋现场所能被检查得到的木结构构件,均未发现有虫蛀蚁蚀等损坏情况。

  8)木构件之间连接基本完好,连接榫头没有发现明显损坏,部分木构件榫头有轻微松动。原因分析:房屋缺乏妥善维护、年久失修。

  9)室内大部分区域水电设备无法正常运行,电器照明等设备缺失。

  4.5.结构材料检测

  4.5.1砂浆强度检测

  沈宅房屋的砖墙砌体采用混合砂浆砌筑。根据国家行业标准《贯入法检测砌筑砂浆强度技术规程》(JGJ/T 136-2001),利用 SJY800B型贯入式砂浆强度检测仪测试砖墙砂浆的强度。

  根据现场条件,测试 8处砖墙砂浆的强度。根据现场检测结果,房屋随机抽测墙段砂浆强度在 1.1~1.5MPa之间,砂浆强度推定值为 1.31 MPa。

  4.5.2砖块强度检测

  沈宅房屋的砖墙采用青色粘土砖砌筑。本次采用回弹法检测砖的强度,参照上海市工程建设规范《既有建筑物结构检测与评定标准》(DG/TJ08-804-2005)第4.7.17条计算砖回弹值修正后的平均值,以及《回弹仪评定普通砖强度等级的方法》(JC/T796-1999)的方法评定粘土转的强度等级。

  现场采用ZC4型砖回弹仪测试8处承重墙砖的强度。根据检测结果,房屋的承重砖墙砌体的砖块的检测强度推定等级为MU5.0。

  4.5.3木材检测

  经现场勘察,沈宅房屋主体结构木构件树种为杉木和美松,其中大部分为杉木。由于切取木材试样对房屋结构损伤较大,依据《既有建筑物结构检测与评定标准》DB/TJ08-804-2005 第4.9.5 条及《民用建筑修缮工程查勘与设计规程》 GJ117-98 第6.2.3 条:“选用旧木材作为承重构件或旧木结构构件,在验算时应视其材质、材种、材性和使用条件、部位、年限等情况,综合分析,强度设计值折减系数ψ可取0.6~0.8,弹性模量折减系数 ψ可取0.6~0.9”,并按照现行《木结构设计规范》(GB 5005-2003 2005年版)的有关规定,本次对两幢房屋内的木材材质、外观、使用现状、使用年限等情况进行综合分析推定后,建议沈宅木构件强度设计值和弹性模量折减系数ψ均按针叶树种木材TC13-B乘以折减系数8取值,折减后的木材主要力学性能见表1。

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  4.6房屋沉降、倾斜状况

  根据沈宅房屋目前具备的有效基准点和相对参照物等可观测条件,现场选择对两幢房屋的倾斜情况进行了观测。现场采用 J2经纬仪对房屋外墙转角位置进行垂直投影测量,选定房屋观测点测量其相对应于地面层底部的偏移量,除以高度计算倾斜率。有关观测计算结果见下表 2(结果含有施工误差)。房屋设置 4个观测点。根据观测结果,房屋各观测点的观测数据和倾斜方向等没有明显的规律性;在房屋西北转角位置的观测点倾斜率明显大于其它观测点。昀大倾斜率于测量点 (1),约为 8.1‰,朝西偏北方向倾斜;昀小倾斜率于测量点(4),约为 1.0‰,朝南方向倾斜。

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  4.7后续修缮方案

  经与有关设计单位沟通了解得知,沈宅房屋是地块中尚存的具有一定历史文化影响的建筑之一,根据沈宅的建筑体量和价值评估,同时兼顾地块的开发设想,本地块工程开发建设有关各方单位都有意对沈宅现有房屋进行修缮保护利用,结合此前规划的会所区域进行优化布局,作为会所设施的一部分而纳入其中。在满足社区配套服务的同时,适当增加历史风貌陈列的功能,旨在保留本地块区域为数不多的历史遗迹,唤起人们对于消逝的城市记忆。会所区域建筑风格将延续现有的建筑语言和历史氛围,恢复南市区原有的历史风貌。对于沈宅不恢复已拆除的一、二进建筑部分,对现存的三、四进进行整体保护修缮。

  4.8结构验算

  本次结构验算是根据房屋现有结构的实际状况,按建筑抗震设计规程》、《砌体结构设计规范》等现行规范标准要求,对沈宅房屋的砖墙结构承载力进行计算复核。结构电算采用中国建筑科学研究院的高层建筑结构分析软件PKPM。本次结构验算楼(屋)面恒荷载的取值是根据楼板厚度、建筑构造做法等实际状况予以确定;活荷载的取值按房屋功能需求,现行规范标准《建筑结构荷载规范》予以确定。

  4.8.1荷载取值、材料强度及其它技术条件如下:

  4.8.1.1楼面、屋面恒载:沈宅房屋主体为砖木结构,砖墙承重,木结构楼盖及屋盖。木楼盖恒载取值中考虑木格栅(梁)和吊顶荷载;木屋盖恒载取值中考虑屋面檩条及吊顶荷载等。

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  4.8.1.2使用活载:各层楼面活荷载标准值取为2.0kN/m2;不上人屋面活荷载标准值取5kN/m2,坡屋面区域则根据屋面坡度进行平面投影换算。

  4.8.1.3材料强度和容重

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  4.8.1.4风荷载基本风压

  基本风压 0.55 kN/ m2

  地面粗糙度类别 B 类

  体型系数 1.3

  4.8.1.5 地震作用

  抗震设防烈度 七度

  建筑抗震设防类别 丙类

  场地类别 上海Ⅳ类

  设计基本地震加速度值 0.10g

  设计地震分组 第一组

  场地特征周期 0.9s

  4.8.2 计算结果

  根据沈宅房屋现状,对房屋的典型屋架进行建模计算。结构计算软件采用 MIDAS/ Gen — 建筑结构通用有限元分析和设计软件,木屋架构件、木柱与木梁、木柱与木枋的连接节点为铰接点。

  计算结果表明,在屋面局部荷载作用下,不考虑构件的损伤情况,沈宅房屋的典型屋架承载力满足要求。

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  根据计算复核结果,沈宅房屋的各楼层墙体的高厚比验算均能满足要求;两幢房屋中都有一部分墙肢的承载力不满足现行设计规范要求。墙肢即墙体结构除去门窗等洞口外的单片连续墙体承重构件单元。经整理的沈宅房屋有关砖墙结构承载力验算结果见以下表 4-4。

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  4.9房屋抗震措施核查

  沈宅房屋结构形式的主体为砖木混合结构,竖向承重构件为砖墙、少量混凝土柱或木柱,水平承重构件主要为木楼盖和木屋盖(木屋架)。沈宅房屋建成使用至今已逾 150年,房屋在长期使用过程中,除进行惯常的修缮维护以外,房屋的主体结构和使用功能均未改变。

  本次根据现行国家标准《建筑抗震鉴定标准》(以下简称 “鉴定标准”)中的多层砌体房屋“A类建筑”要求规定,对目前沈宅房屋进行抗震措施核查,即这些房屋原有的并保留至今的建筑结构体形、构造处理方法、以及材料强度等是否具备现行的抗震措施要求或功效,以反映其实际的抗震性能。

  按现行抗震设防规定要求,本房屋设防烈度为七度,丙类建筑,四类场地。各项具体的抗震措施核查结果如下:

  1 )房屋的承重砖柱无严重酥碱、剥落和损伤,部分墙体上有明显裂缝;直接支撑大梁、屋架的墙体无竖向裂缝,承重墙、自承重墙及其交接处无明显裂缝;木楼(屋)盖结构未有腐朽、蚁蚀现象。因此,不满足“鉴定标准”第 5.1.3条的要求。

  2 )房屋为三层砖木混合结构,高度约为 13m,满足“鉴定标准”第 5.2.1条“第一款的要求。

  3 )砖墙砌体的砖块强度等级为 MU5.0,满足“鉴定标准”第 5.2.3条第一款对砖块强度等级的要求。

  4 )砖墙砌体的砖块强度等级为 M1.3,满足“鉴定标准”第 5.2.3条第二款对砂浆强度等级的要求。

  5 )房屋的整体性连接构造状况尚好,墙体布置在平面内闭合;纵横墙交接处咬槎较好,连接可靠完好,未发现连接处的墙体内有竖向孔道或其他损坏现象,满足“鉴定标准”第 5.2.4条第一款的要求。

  6 )木柱、木梁等木结构受力构件无明显的变形、歪扭、腐蚀、蚁蚀等现象,满足“鉴定标准”第 10.1.4条第一款的要求。

  根据以上建筑结构各项抗震措施的核查结果,沈宅房屋可检测范围内的抗震措施基本满足 “A类建筑”的要求。

 

  5.检测结论

  1)本房屋结构形式为砖木混合结构,竖向承重构件主要为砖墙、木柱,木楼盖和木屋架屋盖。本房屋建成后一直作为住宅使用,目前大部分居民已经搬迁,尚有两户居民在内居住。其中,房屋第四进暂时作为施工人员的宿舍使用。房屋建成后,曾在 20世纪 20年代对本房屋进行了西化改造;2004年起,本房屋第一进、第二进开始逐步被拆除,目前房屋仅保留第三进和第四进。

  2)现场调查检测发现的主要损坏情况有: a)房屋第三进走廊混凝土栏杆、铸铁栏板及挂落大部分已经损坏;

  b) 6~7×C~D轴线区域二层楼面部分木搁栅已经损坏,现已采用型钢进行替换,并增加一部钢楼梯;

  c)个别窗台及线脚装饰有缺损、裂缝;

  d)底层室内地坪局部区域发现有裂缝;

  e)房屋大部分门窗玻璃、五金件等部分已经损坏;

  f)部分楼面木结构有不同程度的受潮、磨损现象,屋面存在渗漏现象;

  g)室内大部分区域水电设备无法正常运行,电器照明等设备缺失。对于房屋目前存在的有些损坏情况,需要及时地进行修复加固,消除安全隐患。

  3)根据现场抽样检测结果,房屋承重砖墙砌体的砖块检测强度推定等级为 MU5.0;房屋随机抽测墙段砂浆强度在 1.1~1.5MPa之间,综合评定强度为 1.3MPa。

  4)根据房屋倾斜观测结果,房屋各观测点的观测数据和倾斜方向等没有明显的规律性;房屋西北转角位置观测点的倾斜率明显大于其它观测点。。昀大倾斜率于测量点(1),约为 8.1‰,朝西偏北方向倾斜;昀小倾斜率于测量点 (4),约为 1.0‰,朝南方向倾斜。

  5)根据结构验算结果,房屋中有一部分墙肢的承载力不满足现行设计规范要求。整体结构承载能力不足,需予加固。

  6)根据抗震措施核查结果,房屋可检测范围内的抗震措施基本满足国家标准《建筑抗震鉴定标准》(GB 50023-2009)中关于“A类建筑”多层砌体房屋的要求,房屋抗震性能相对较差。

  7)经综合分析评定,目前沈宅房屋总体外观状况基本完好,尚未发现严重影响整体结构安全的损坏。沈宅房屋建造于咸丰十年( 1860年),为清末民国时期具有江南民居特色的院落式住宅府第,共有四进(即四排),由东向西,庭院深深。民国初年 (1920年代),房屋易主,并进行了较大规模的修缮改造,期间建筑布局、立面以及装饰处理等融入了相当多的西洋风格。如第三进房屋,仪门为歇山顶,哺鸡别具特色;仪门上下坊均雕花,坊间字牌上可见 “居仁由義”四个字;有关正房厢房宽阔华丽,装饰精美考究,底层均为清水红砖罗马式三联拱券外廊,拱心为索石,红砖拱券及砖柱线脚丰富。使整个房屋中西合璧,极具海派建筑特色。目前沈宅房屋仅留有原先的第三、四进部分,用作民居。这部分房屋在长期使用过程中,除进行惯常的修缮维护以外,房屋的主体结构和使用功能等基本没有改变,建筑原貌特色等仍然基本保持着。由于房屋年代久远,以致在其体现展示上海历史文化发展的同时,根据现场调查检测结果,其房屋质量也存在诸如老化失修较严重、整体结构承载能力不足、抗震性能相对较差等等问题。为了更好地保护和利用老建筑,使其在历史传承中继续发挥影响,需要及时对房屋进行修缮加固。在修缮改造工程中若涉及到有关建筑外立面等保护部位被改变,或结构体系被改变,则还需经由相关主管部门的批准。

 

  6.处理意见与建议

  1 )对于沈宅房屋现已存在的损坏情况、结构承载力不足情况等,需及时进行修复加固处理,以消除安全隐患。

  2 )由于房屋建成至今都已在百年以上,可谓年代久远。在体现展示当地历史文化影响的同时,房屋质量也存在一些老化失修较严重、抗震性能相对较差等问题。为更好地保护老建筑,建议有关单位适时对这两幢房屋进行彻底大修及抗震加固,以延长房屋的使用年限。

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