歷史建筑的保留與再生在醫(yī)院改擴(kuò)建工程中的應(yīng)用

梁 樑

上海市第一人民醫(yī)院 上海 200080

目前我國大多數(shù)醫(yī)院都是新中國成立后新建并于20世紀(jì)80年代改擴(kuò)建的，空間規(guī)模和形式已遠(yuǎn)不能適應(yīng)新的醫(yī)療流程和設(shè)備要求。另外，許多醫(yī)院未能對有限的土地加以充分利用。低效率的建筑布局以及陳舊的設(shè)計策略在聚集了過多人流的同時，又不能在空間和時間上給與其有效的組織和疏散，這給城市交通帶來很大壓力，制約了城市未來的發(fā)展。因此，歷史建筑的保留與再生越來越多地被運(yùn)用于城市更新，尤其是醫(yī)療建筑改擴(kuò)建工程之中。

1 工程概況

1.1 工程簡介

上海市第一人民醫(yī)院改擴(kuò)建工程，項目占地面積8 320 m2，總建筑面積48 852 m2，其中地上建筑面積35 352 m2（含改建歷史建筑面積5 903 m2），地下建筑面積13 500 m2（地下3層）。

新建主樓（A樓）15層，建筑高度61.6 m，歷史建筑（B樓）4層，建筑高度16.4 m。在A樓和B樓之間建設(shè)1層連接體，在武進(jìn)路上空建設(shè)2個跨街連廊與南院區(qū)連通。

1.2 周邊環(huán)境

本工程場地位于上海市哈爾濱北路以南，九龍路以西，武進(jìn)路以北區(qū)域。新建A樓基坑周圍建筑數(shù)量多、距離近?；游鱾?cè)為優(yōu)秀歷史保護(hù)建筑消防站，基坑南面為武進(jìn)路，武進(jìn)路南側(cè)為第一人民醫(yī)院南院建筑，基坑北側(cè)為歷史建筑B樓，歷史建筑的北側(cè)為老舊居民區(qū)，基坑?xùn)|側(cè)九龍路以東為虹口港（圖1）。

圖1 項目場地情況

1.3 歷史建筑改造方向

歷史建筑B樓原為虹口中學(xué)教學(xué)樓（規(guī)劃歸醫(yī)院使用），為一幢4層建筑（圖2），建筑總面積為5 903 m2，其中1～4層建筑面積為1 446 m2。教室位于北向，南側(cè)為走廊，教室進(jìn)深為7.05 m，走廊寬為2.80 m。項目擬在該教學(xué)樓以南地塊新建建筑，且對該教學(xué)樓進(jìn)行加固改造后使用。此舉既充分尊重城市歷史和文化，使城市的文脈得以延續(xù)，又是綠色環(huán)保的一大創(chuàng)舉，在節(jié)約建材的同時亦減少了拆除過程中廢棄物的排放。

圖2 歷史建筑B樓

由于醫(yī)院的使用需要，要求流線短、布局緊湊，部分診療用房面積較大。老建筑由于平面的形狀、開間及進(jìn)深限制，難以滿足醫(yī)院診療用房使用方便、面積合理的要求，對老建筑進(jìn)行再利用只能作為對空間進(jìn)深、荷載要求、機(jī)電要求較低的房間。改建后1層功能為急診診室、成人輸液、住院輔助辦公等。1層在新建建筑和歷史建筑之間的西南側(cè)設(shè)置了連接體，作為急診大廳。2層、3層為整個院區(qū)職能部門的辦公用房，4層為與科研相關(guān)的示教室、教研室、多功能廳等，屋面設(shè)置屋頂綠化。在垂直交通上增設(shè)2部電梯，方便醫(yī)院內(nèi)部工作人員的上下聯(lián)系。

2 主要施工技術(shù)難點(diǎn)

2.1 基坑施工環(huán)境復(fù)雜，保護(hù)要求高

本工程新建基坑北側(cè)就是歷史建筑B樓，距離基坑最近為1.8 m，B樓一部分為4層框架結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)（條形基礎(chǔ)下設(shè)短樁及砂石墊層），建筑另一部分為砌體結(jié)構(gòu)，磚砌大放腳基礎(chǔ)。在基坑建設(shè)施工過程中，周圍環(huán)境保護(hù)要求很高。

2.2 歷史建筑結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀較弱

歷史建筑B樓位于場地北側(cè)，平面按長條折線布置，結(jié)構(gòu)體系大部分為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，局部為磚混結(jié)構(gòu)，填充墻為青磚墻，樓板為預(yù)制空心板，柱間跨度以2.76 m為主，建筑的進(jìn)深及層高較小，結(jié)構(gòu)的載荷能力較弱，現(xiàn)改造為第一人民醫(yī)院急診及辦公樓。改造后使用功能發(fā)生變化，根據(jù)相關(guān)規(guī)范及要求應(yīng)對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固，使其滿足醫(yī)療建筑的荷載和抗震規(guī)范要求。

2.3 歷史建筑立面修復(fù)要求高

歷史建筑B樓立面風(fēng)格為簡化的三段式結(jié)構(gòu)，立面細(xì)部主要以水泥粉刷為主，底層為水刷石墻面，中段和上段為水泥砂漿斧剁等技法形成的較為粗獷的墻面，三段之間為水泥粉刷的線腳，底層線腳水平貫通，形式較為突出。

外立面修復(fù)以修舊如舊的保護(hù)原則為指導(dǎo)，通過對史料記載、現(xiàn)狀建筑的研究及同時期相同類型建筑的調(diào)研，對其進(jìn)行全方位的修復(fù)。

3 主要施工技術(shù)措施

3.1 歷史建筑基礎(chǔ)加固措施

歷史建筑B樓原為混凝土柱下條形基礎(chǔ)，根據(jù)計算，原有基礎(chǔ)可滿足上部結(jié)構(gòu)荷載要求，但由于本項目新建A樓地下室與歷史建筑B樓距離平均僅約3 m，且地下室深度達(dá)15.2 m，地下室施工過程中無法確保B樓的變形及沉降要求。根據(jù)專家咨詢意見，在基坑施工前需要對B樓進(jìn)行基礎(chǔ)加固，其中B、C、D區(qū)在原有條形混凝土基礎(chǔ)的前提下，在十字地梁交叉位置新增承臺64個，承臺施工完成后進(jìn)行靜壓錨桿樁施工，樁徑245 mm，樁長33 m，總數(shù)288根。設(shè)計承載力標(biāo)準(zhǔn)值為500 kN，極限承載力1 000 kN，以此來提高承臺承載力，有效控制地下連續(xù)墻及基坑施工階段建筑整體沉降導(dǎo)致的建筑變形。

3.2 控制對歷史建筑擾動的措施

在靠近歷史建筑B樓側(cè)的槽壁加固施工時，為減少對土體的擾動，采用五軸攪拌樁FCW-A工法，達(dá)到樁內(nèi)土壓力平衡的狀態(tài)，最大程度地降低施工對周邊土體的擾動。 同時在施工過程中，同步監(jiān)測建筑物，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)實(shí)時調(diào)整五軸攪拌樁的施工速度。

3.3 歷史建筑上部結(jié)構(gòu)加固措施

根據(jù)結(jié)構(gòu)抗震檢測報告，歷史建筑B樓現(xiàn)有結(jié)構(gòu)不滿足規(guī)范要求，并結(jié)合本單體改造需保護(hù)原有外立面及后續(xù)使用年限40 a的特點(diǎn)，主要采取如下改造加固措施（圖3）：

圖3 結(jié)構(gòu)加固情況

1）外排柱采用在建筑內(nèi)側(cè)增大截面加固，以改善原混凝土強(qiáng)度偏低的問題。

2）中柱采用濕法外包鋼加固，以改善原混凝土強(qiáng)度偏低、軸壓比偏高的問題，同時對原箍筋加密區(qū)及梁柱核心區(qū)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。

3）縱向框架邊梁采用單側(cè)增大截面加固，以改善原混凝土強(qiáng)度偏低的問題。

4）縱向框架中間梁采用三側(cè)增大截面加固，以改善原混凝土強(qiáng)度偏低的問題，同時對原箍筋加密區(qū)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。

5）橫向框架梁采用濕法外包鋼加固，以改善原混凝土強(qiáng)度偏低、軸壓比偏高的問題，同時對原箍筋加密區(qū)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。

6）在樓板支座處采用粘貼碳纖維布進(jìn)行加固。

7）歷史建筑樓裝飾面層鑿除，內(nèi)隔墻拆除后采用輕質(zhì)材料作為后期隔墻。

8）施工中對原混凝土結(jié)構(gòu)損傷情況進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，銹蝕鋼筋除銹后采用環(huán)氧樹脂進(jìn)行保護(hù)并用聚合物砂漿粉刷恢復(fù)保護(hù)層；混凝土裂縫采用環(huán)氧樹脂灌封膠封閉，較嚴(yán)重部位再采用碳纖維布進(jìn)行構(gòu)造補(bǔ)強(qiáng)。

9）因建筑功能調(diào)整造成的樓梯間移位等的局部改動，采用混凝土結(jié)構(gòu)直接澆筑。

3.4 利用BIM技術(shù)的管線綜合模擬

面對醫(yī)療建筑的紛繁復(fù)雜與歷史建筑存在的進(jìn)深及層高狹小問題，通過BIM技術(shù)對所有的管線進(jìn)行模擬，利用直觀的三維模型，有效解決在狹小的空間層高內(nèi)完成所有管線的問題。

相較原先設(shè)計方案采用空調(diào)頂送風(fēng)系統(tǒng)，考慮到保留建筑層高只有3.6 m，既要保證今后建成的空間效果，又要保證使用功能，對空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化，采用側(cè)送風(fēng)系統(tǒng)，這樣既能增加吊頂高度又能營造良好的辦公環(huán)境。

3.5 歷史建筑的立面修繕

歷史建筑外立面比較有特色，立面風(fēng)格為簡化的三段式結(jié)構(gòu)，3個不同時期建造的連接處為垂直方向凸出的樓梯間，在頂部有特殊的細(xì)部處理。建筑的窗間墻自然形成了水平方向的節(jié)奏感，窗間墻以扶壁柱的形式出現(xiàn)，外墻的水泥粉砂相對比較細(xì)膩。此外在窗臺下沿、樓梯間出入口等處有圓柱支撐的門斗等建筑細(xì)部處理。

歷史建筑立面主要通過4個材質(zhì)和色彩區(qū)分，分別是：水刷石材質(zhì)的底部基座；深色壁柱（原建筑為淺紅色）；窗戶層間的拉毛材質(zhì)；窗臺與窗戶頂部色帶的收邊（淺色涂料）。

經(jīng)專業(yè)測繪部門對建筑原狀做詳細(xì)測繪之后，對風(fēng)化缺損、裂縫及損壞嚴(yán)重部分的外墻按照原樣修整，色澤和質(zhì)感應(yīng)與未風(fēng)化的部分保持基本一致。同時對外墻面用無色透明、無反光的材料進(jìn)行防水防潮處理。由于歷史建筑歷經(jīng)多次修復(fù)與加建，現(xiàn)還對歷次修復(fù)中不協(xié)調(diào)的瑕疵進(jìn)行整理，確保完成時外立面的統(tǒng)一。原立面有深色劃分線條，在修復(fù)時也按照原樣用深色砂漿劃出。

原立面上損壞嚴(yán)重的20世紀(jì)八九十年代安裝的實(shí)腹鋼窗也需拆除，根據(jù)國家及上海市關(guān)于公共建筑節(jié)能的要求，采用斷熱型材中空玻璃窗代替，型材盡量選用纖細(xì)的框料，玻璃的劃分參照原鋼窗形式設(shè)計。斷熱型材框料橫截面比實(shí)腹鋼窗橫截面大，為達(dá)到原立面效果，在窗中梃的兩側(cè)增加一個層次的裝飾壓條，同時采用玻璃貼條的做法劃分大塊的窗，滿足原鋼窗的分割。

3.6 結(jié)合醫(yī)療建筑的功能布局、裝飾效果

歷史建筑原作為教學(xué)樓，單廊式的布局是非常合理的，走廊和教室都有良好的通風(fēng)采光，進(jìn)深適宜，層高舒適。然而醫(yī)療建筑對空間的要求與教學(xué)樓對空間的要求相去甚遠(yuǎn)，如何將醫(yī)療建筑的需求與已有空間形式完美地結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)歷史建筑的活力再生，是項目的難點(diǎn)。

1層作為急診急救的主要樓層，大部分空間都必須被緊湊地利用。歷史建筑北側(cè)西段軸線間距2 750 mm，在急診急救中，急診診室是廊道式的小開間格局，每間診室的合理寬度大多為2 500～3 100 mm，歷史建筑滿足此需求。為方便使用，急診大廳需連接預(yù)診、掛號收費(fèi)、藥房和急診診室。與使用科室溝通后，確認(rèn)歷史建筑西側(cè)4跨的范圍，若將原走道與教室都利用起來，可滿足急診藥房的需求。常規(guī)設(shè)計中，急診輸液需要一個大空間，以逐排放置輸液椅、輸液架和醫(yī)用氣體設(shè)備帶。本項目中，去掉原教室的隔墻形成長向的大空間來擺放輸液椅，利用原走廊作為交通空間，形成有特色的輸液廳。

根據(jù)GB 51039—2014《綜合醫(yī)院建筑設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，發(fā)熱門診須有獨(dú)立的出入口，歷史建筑狹長的形狀為這一要求提供了便利。歷史建筑的東側(cè)遠(yuǎn)離主要出入口，將小開間的格局改造為獨(dú)立的發(fā)熱門診既滿足了規(guī)范要求，又便于獨(dú)立管理。

根據(jù)醫(yī)院規(guī)劃，院內(nèi)行政辦公在改擴(kuò)建項目完成后由武進(jìn)路南側(cè)院區(qū)的行政樓搬遷至武進(jìn)路北側(cè)院區(qū)。將教學(xué)樓改造為辦公室的可行性較大，二者在對建筑布局、層高、通風(fēng)、采光等方面要求也較相似，可通過較小的工程改動達(dá)到改造再利用的目的。

歷史建筑2、3層總面積僅2 900 m2，只能滿足辦公室的面積需求，原行政樓還有會議室、檔案室等需就近布置，于是將歷史建筑4層作為會議中心，西側(cè)為檔案室，既方便使用又實(shí)現(xiàn)動靜分區(qū)。

歷史建筑的屋面原有繁茂的屋頂綠化，且與另一歷史建筑“1933老場坊”僅隔一河道不寬的虹口港，是天然的景觀帶。為保留歷史原建筑的意境，同時也為有限的場地提供最大面積的綠化景觀，在對歷史建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固、節(jié)能改造之后，仍然恢復(fù)屋頂綠化。屋頂綠化的設(shè)計順應(yīng)屋面的形狀，為線形景觀帶，屋面有若干為建筑服務(wù)的設(shè)備外機(jī)，也同綠化進(jìn)行整體設(shè)計。

4 實(shí)施過程

歷史建筑B樓基礎(chǔ)加固施工→五軸槽壁加固施工→新建A樓基坑施工→歷史建筑B樓拆除施工→歷史建筑B樓結(jié)構(gòu)加固施工→歷史建筑B樓安裝、裝飾施工→歷史建筑B樓外立面恢復(fù)施工

5 結(jié)語

1）本工程采用加固與改造措施，成功地使上海市第一人民醫(yī)院歷史建筑B樓煥發(fā)新生，恢復(fù)了歷史風(fēng)貌，具有相當(dāng)?shù)纳鐣r值。

2）本次改擴(kuò)建工程對中心城區(qū)醫(yī)院改擴(kuò)建施工具有一定的借鑒意義，尤其是在用地緊張、基坑控制要求高、歷史建筑改造施工相結(jié)合的環(huán)境中。

3）考慮歷史建筑在空間上的不足，如何合理地進(jìn)行功能布局，將醫(yī)療建筑的需求與已有空間形式完美地結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)歷史建筑的活力再生，是項目的難點(diǎn)。

4）醫(yī)療建筑生命周期短，更新改造迅速，合理采用先進(jìn)的施工技術(shù)，利用歷史建筑保留與再生是解決中心城區(qū)醫(yī)院改擴(kuò)建困境的有效手段。