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北大红楼·建筑 | 北大红楼两次大修
新京报 记者 马瑾倩 陈琳 编辑 张磊
2021-07-01 16:40
作为一百余岁高龄的文物建筑,北大红楼仍旧可以投入公共服务使用,就不得不归功于一次次修缮的精益求精。

北大红楼历经百余年,曾进行过多次维修,规模较大的一次当属1976 年唐山大地震后的整体加固工程。为了更好地保护这座历史建筑,2002 年 2 月,国家文物局决定启动红楼保护维修工程,经评估于2008年正式启动。

 

无论余震危险下的勘探还是新技术系统接入红楼,两次大型修缮的不同现实情况和时代背景,使得工程具有了无可替代的修缮故事。作为一百余岁高龄的文物建筑,北大红楼仍旧可以投入公共服务使用,就不得不归功于一次次修缮的精益求精。

 

2008年-2009年保护维修工程中,屋面瓦经清理、审瓦、清洗、码放整齐后,妥善保管备用。图片来源:《北京大学红楼保护维修工程报告》

 

2008年-2009年保护维修工程,木檐口封板修缮前后对比。图片来源:《北京大学红楼保护维修工程报告》

 

2008年-2009年保护维修工程,围墙的修缮前后对比。图片来源:《北京大学红楼保护维修工程报告》

 

1978年-1980年抗震加固工程

特制施工工具 保证室内墙体原状

 

1976年唐山大地震后,北大红楼遭受严重破坏。时任抢险加固设计小组组长罗哲文曾撰写文章回忆,当时红楼抢险加固前的勘察测绘工作,是在余震频频的情况下进行的。“红楼内部经常有砖瓦灰皮等残件坠落,可以说随时都有部分倒塌的可能。”

 

【建筑状况】震后红楼“摇摇欲坠”,余震风险中勘测

 

罗哲文在文章中回忆,受到唐山大地震的波及(当时北京的裂度约为7~8度),红楼这座本来早已被宣布为使用过期的危险建筑,在这一冲击之下墙裂、顶塌、支离破碎,已成为随时可能倒塌的建筑。国家文物局立即迁到故宫博物院慈宁宫去办公,红楼成了一座摇摇欲坠的空楼。

 

国务院立即为抢修工程立项,并拨专款进行抢修。国家文物局成立红楼抢险加固工程设计组,由国家文物局、中国文物科学技术保护研究所、故宫博物院、文物出版社等单位抽调工程技术人员和管理人员。

 

勘察测绘工作,是进行抢险加固工程的第一步。当时余震频频。红楼内部经常有砖瓦灰皮等残件坠落,可以说随时都有部分倒塌的可能。

 

罗哲文还记得,当时五楼顶上有一堵四面没有支撑且斜度较大的墙体,一旦遇有较大震动即可倒塌。但是为了方案的制定,必须要上去勘测。“当时的确是冒着生命危险来进行这一工作的。”

 

为了了解红楼过去的情况。他们从有关单位的档案中查到原来修建时的图纸和文字档案。发现当时红楼的修建规格和质量都不高,使用保险期也早已超过。如果没有这次地震,说不定过不久也会出现问题的。

 

这次勘察测绘,主要是震害残损情况的检查,也就是病情的检查。为了能对症下药,检查很细致彻底,几乎每处残坏部位都进行了检查记录,由于楼内已断电无灯,只能在白天进行,给工作带来了一定困难。经过两个多星期的紧张工作,总算完成了对红楼震害残损情况的检查勘测工作。

 

【特点1】传统与现代科技相结合的抗震加固方案

 

经国务院批准,红楼抢险加固维修方案最终确定为抗震加固工程。

 

对于文物建筑的维修,第一是要按文物维修的原则;二是在保持不改变文物原状的前提下,充分运用工程结构和科学技术手段,保证文物建筑的安全与坚固以及使用的安全。

 

时任国家文物局局长的王冶秋对文物维修的原则问题十分关心,他多次叮嘱罗哲文“你们绝不能改变文物的原状,如果随便改了,要拿你们试问,要负法律责任。”

 

为此,设计组对方案反复进行研讨,但如何在此基础上能达到抗震加固的要求,的确是一个难题。北京地区的抗震要求是8度,以红楼这样低标号灰浆砌筑的墙体,要达到抗8度地震的要求,是有很大难度的。

 

当时全市风行“五花大绑”的加固方法,既省事也有一定的效果。但用在红楼是不行的,因为大大改变了文物建筑的外观,而且解决不了红楼内部结构的薄弱环节,如墙体、楼板都达不到8度抗震的要求。

 

研讨下,设计组准备出一套中国传统技术与现代科技相结合的抗震加固方案。

 

概括起来,主要是把钢结构卧入楼板层内的“水平钢桁架”、在内墙体两侧加钢筋网穿墙拉固,浇筑豆石混凝土,墙体内外以型钢拉固。使整个楼体从内墙、到外墙以致楼板都得到了很大的加强。

 

罗哲文说,应用钢铁材料加固补强古建筑,是上千年来行之有效的传统技术。在现存木构建筑、砖木混合结构的古建筑中,使用钢铁箍、钢铁垫托、钢铁钯锔、钢铁拉杆、钢铁拉扯等的结构补强办法随处可见。如一千多年前的赵州桥和八百多年前的卢沟桥上就可以看到多种不同的铁拉杆、铁穿柱、铁银锭榫等补强加固办法。

 

红楼的抗震加固工程,是在继承了优良传统的基础上而又有所创新的。如卧入楼板夹层内的水平钢桁架,是以往未曾有过的设计。把几种加固补强措施结合成为一个整体,也是一个重大的设计创作。

 

【特点2】特制施工工具,像古董一样保存构件

 

原故宫博物院古建部副主任白丽娟回忆,方案实施过程中,需要细部结构计算和反复测量,否则设计与现场对不上,施工图是不能用的。

 

“印象最深的是对原楼板的龙骨统一尺寸。”白丽娟回忆,原龙骨都是手工加工,上下有20 毫米左右的误差,需要大量测量统一。在此基础上测算空间安装水平桁架,保证不致地板抬高、吊顶降低。此外,在窗口和外墙安装构造壁柱,楼层线角中安装角钢圈梁等,都有详细的多点测量,都是基础工作。

 

具体施工任务,由北京市房屋修建二公司和故宫博物院工程队先后承担。尤其是后来的故宫工程队施工的难度很大。

 

在保存原来构件的严格要求上,对一般工作人员来说,是很难理解的。“按一般维修工程来说,凡损坏的构件都要换掉才好,而我们却要求对原有构件都要当古董一样保存。整理修补后再用回去。像门窗,已经风吹雨打半个多世纪了,有的已经残损,修整后还要用回去。早已过时的暖气片,也还要轻拆轻卸调整后原处回装。”罗哲文在文章中回忆道。

 

不同的构件要求各异,裁割、钻孔的工具都要特制。为了保证红楼的室内外原状,需要把加固的型钢嵌入墙体之内,施工难度极大,经与施工人员共同研究,特制了墙体开槽的特殊工具,根据钢材的不同规格,开出大小不等的沟槽,嵌入钢材固定后,室内抹灰后不留一点痕迹。

 

外墙就更难处理了。因为外墙是清水墙没有抹灰层,且上部是红砖,下部是青砖,割槽也比较困难,浅了埋不进钢材,深了有损墙体的强度。经反复研究后决定,外墙的加固钢材就让它露在外面,不嵌入墙内。以保证墙体的强度。考虑到中国文化传统的特色,不使钢材在墙面上过分突出,参照钢材所处墙面的色调,把钢材漆上同色调的红漆或灰漆,既保护了钢材不致锈蚀,又使建筑的外观色调协调。

 

2008年-2009年保护维修工程

增科技补“内功”,探讨红楼加装电梯

 

2008年启动的北京大学红楼保护维修工程,是红楼建成以来迄今为止较为完整、系统的一次保护维修。除了抗震、防火、修旧如旧的重要特点,有趣的是这次修缮还放弃了加固到最高级别抗震能力和加装电梯的方案。

 

修缮直到“五四”运动90周年前完全竣工,随着北京新文化运动纪念馆的免费开放,北京大学红楼成为名副其实的文化传播基地和爱国主义教育基地。

 

【建筑状况】综合评定已成危险建筑,开始第二次大修

 

唐山大地震的30多年后,北大红楼迎来第二次保护维修。再次维修是由于红楼设计上的缺陷及超出使用期,加之1976年唐山大地震,红楼受到了严重破坏,已成为危险建筑。

 

为保证维修的质量,从2004年起,国家文物局就委托专业机构对红楼现状进行了全面深入的评估与分析,并多次召开专家论证会。2007年5月,北京建工建筑设计研究院设计完成了《北大红楼保护修缮工程设计方案》,评估结果显示,红楼结构安全存在较大问题。

 

首先,结构形式不合理,横墙间距过大,远远超出规范允许值,木楼板的刚度小,导致墙体的变形协调性差,在不改变结构形式的前提下很难加以补救。

 

其次,红楼建在填土地基之上,邻近古河道,承载力不足。此外,结构构件残损,钢、木构件需进行防腐、防火处理,部分墙体裂缝、风化、腐蚀。

 

1978年的抗震加固是按7度进行设计施工,但从勘测结果来看,施工质量未达到设计要求,尚不能满足抗震设防烈度为7度的要求。

 

时任国家文物局机关服务中心红楼管理处处长刘顺利告诉新京报记者,红楼建筑面积10700平方米,修缮总计进行了320天,由财政部拨款2800万元,当年恰逢北京奥运会,实际上的修缮工作从9月份奥运会结束后才全面开工,最多时有500人同时作业。

 

【特色1】大修后达到7度设防的抗震能力

 

北京是地震多发区,因此,建筑结构抗震性能的重要性特别突出,而红楼的抗震性能是影响其建筑结构稳定性评价的关键所在。方案提出,要在不改变红楼原貌前提下,确实提高红楼抗震强度,真正有效地延长红楼的使用寿命。

 

在墙体方面,将仅对1978年抗震加固过的墙体进行检查、补强,使其满足设计要求。在楼盖方面,着重解决木结构防火涂层和后增钢结构水平支撑的防火防锈检查及补修。

 

红楼全部采用砖木结构建造,因为潮湿和蛀虫嗑咬等原因,红楼中的屋顶及梁体出现了不同程度的糟朽。时任北京房修一建筑工程有限公司董事长刘军介绍,考虑到红楼目前的木结构状况只需做必要的防腐处理,防止木材继续劣化,就可以保持木材的现有力学性能,因此对现有木结构只进行防腐、防虫处理,并更换部分已严重腐朽的木构件、锈蚀的铁件,进行防火处理。防腐处理后能够抵抗腐化标准为50年。

 

经过对1978年加固工程的完善和补强后,红楼的整体安全性提高,达到相当7度设防的抗震能力。

 

【特色2】防火等级提高至三级

 

火灾隐患是红楼建筑最具威胁的危险源。时任国家文物局局长的单霁翔在北大红楼现场特别强调:“整个工程防火最重要,施工现场一定要戒烟。”

 

红楼建筑是木质结构,根据现行建筑防火设计规范,红楼建筑的耐火等级属最低级别——四级,且楼道、屋顶长达近百米的贯通空间,不利于建筑防火。维修过程稍有不慎,将可能导致严重的后果。

 

为此施工过程中将设立专门的安全小组,安排专人重点保护北大红楼维修工程的施工安全。施工时,每天晚上6时大楼内要拉电闸,以保证绝对安全。除了戒烟,施工现场对建筑划分防火分区及设置防火门,遵照不改变文物内部环境的原则,对建筑物中的木结构和木构件涂刷防火涂料及设置不易燃的吊顶,防火等级从四级达到三级,在一定程度上消除红楼建筑目前面临的最具威胁的危险源。

 

【特色3】科技换血下保证“修旧如旧”

 

随着时代变化,红楼内设施水平已无法满足使用要求。

 

刘顺利介绍,此次修缮主要为红楼充实“内功”,对电路、热力、污水、自来水等老旧管线进行更换和改造,升级安防监控、防雷与接地系统。室内的暖气片仍保留原始的德国货只进行修理不做更换,同时增设了中央空调。

 

红楼地上4层、半地下室1层,主体大楼外墙体上却看不到一个空调机,这便是此次大修中科技换血中修旧如旧的典型体现。

 

为保持红楼古建的原貌,空调室外机设在红楼南院不属于文物古建东侧平房内和西侧平房屋顶上。(注:今年5月西侧平房的屋顶上空调室外机移至主楼西侧夹道)。两处平房的屋顶上均建有“女儿墙”——在屋顶上砌成的50厘米高的围墙,正好可以将空调室外机藏在里面。

 

按照“修旧如旧”原则,红楼主体、窗框、屋面瓦均保持原有的红色,窗框外围、楼角、石材窗台及一层底部则保留原版的灰色调。红楼主体石墙的破损处将先填补,维修后进行整体清洗。门窗修缮后将重新按照原色调刷漆。一些无法补救的残砖将被替换出来,糟朽严重且无法加固的木梁,用原材料、原工艺进行施工替换。

 

由于加设空调,将在二层以上的每个红窗内部加一层铝合金窗,以起到密封、保温作用。2002年,红楼一层和前院部分平房被辟为新文化运动纪念馆,一层当时作为展厅,在布展时设置一些假墙,起到挡光作用,没有设铝合金窗。地下半层作为库房,也没有不加设假墙。

 

红楼一共278个房间,“这次修缮首先是保护,然后才是维修。对原有的房间格局不会做任何改动。另外,比如窗户,外面依然采用原来的木质门窗,里面从节能角度考虑,再增加一层玻璃窗。”刘顺利透露,当时红楼屋顶的陶瓦有近三分之一破损,选用宜兴制陶工艺按原瓦样式加工定制更换。此次修缮引入现代工艺也取得了很好的效果,如室外雨水管、门锁等采用氟碳喷涂工艺,极大地提高了耐久性;室内内附断桥铝窗提高了保温、隔音性能。屋面防水工程既保留了角沟窝锡背作法,屋面板又采用了现代硅胶防水涂料,体现了传统工艺与现代工艺相结合。

 

争论1:要不要彻底加固至8度抗震?

 

经多家单位勘测、论证,给出一致的意见是该建筑不经抗震加固就不能满足本地区抗震设防烈度(8度)的要求。“如不进行全面彻底的维修加固,这对位于地震多发区且人流集中涉及公共安全的文物建筑破坏后果将是很严重的”。

 

但同时《北大红楼保护修缮工程设计方案》也指出,“彻底的加固,将彻底改变建筑结构的原真性,从某种程度来说,其对建筑的隐性破坏程度,并不亚于地震破坏。”

 

始建于1916年6月的北大红楼是否需要加固并达到8度设防的抗震能力?引起反复讨论。设计方案撰写者认为,这是一个如何评价建筑遗存和现代规范差异的学术问题,“我们不应该以今天的规范要求去度量过去的建筑。今天的建筑永远会落后明天的规范,这是一个不争的事实。因此,不应该苛求红楼按新建房屋一样,必须满足8度设防的抗震要求。”

 

而参考历史情况来看,红楼的砖木结构也已经受过1966年邢台地震和1976年唐山地震的考验,并未出现过比其他现代混合结构更大的破坏,说明红楼结构具有一定的抗震潜力。加之经过1978年的合理抗震加固设计,一定程度上也提高了建筑的抗震能力。

 

那么,这次修缮到底应采取何种程度的修缮加固?最终的结论和决定是,考虑到当时北大红楼建成已有90年,地基早已稳定,不宜再进行任何加固措施,以免扰动地基。

 

争论2:要不要加装电梯?

 

由于红楼办公人员较多,楼层较高,设备材料运输频繁,为提高工作效率,在设计方案之初就曾考虑在中部楼梯井内增设电梯。起初,多次召集专家进行论证,多数专家表示赞同,方案也通过了文物主管部门的批准。

 

《北京大学红楼保护维修工程报告》中记述了安装电梯的可行性。红楼正门内楼梯较宽敞,有充分空间可以加装机械。同时,电梯可采取液压式,顶部无需机房,不必损坏屋顶,有关机械装置体量不大,设于现有地下室部分即可。而且,电梯自身几乎独立存在,对红楼主体无干预之嫌,且具可逆性,随时可以拆除,而不影响红楼本体结构。电梯安装后,也能进一步弥补楼内原无障碍设施的缺陷,为今后扩大展示空间创造了条件。

 

从技术层面上分析,北大红楼里安装电梯具备实施条件,但鉴于安装电梯对文物建筑来说实例较少,方案设计还是采取了非常谨慎的态度。

 

刘顺利告诉记者,就文物建筑内加装电梯及运行过程中对文物本体的震动所带来的影响具有不可预知性,且安装电梯需拆除现有楼梯部分木栏杆,电梯外观虽可与原建筑装饰相协调,但对文物建筑内部环境还是有所改变。

 

综合以上因素,经保护维修工程领导小组研究决定,取消了安装电梯的计划。

 

【链接】北大红楼修缮记

 

1961年-1962年北大红楼抢险修缮工程

 

西翼地下室和西翼一楼增加钢筋混凝土梁、柱,加设隔断,翻修屋面增加望板、挂瓦条,安装避雷设施等。

 

1971年北大红楼东翼楼地基加固工程

 

针对东翼外墙竖向裂缝问题对东翼地基进行加固。

 

1978年-1980年北大红楼抗震加固工程

 

重点对红楼整体结构进行抗震加固,同时进行屋面局部翻修。

 

1995年 北大红楼整修加固工程

 

对顶层木屋架局部斜劈裂构件进行加固、维修。

 

2002年 新文化运动纪念馆对公众开放

 

北大红楼一层进行旧址复原展示。

 

2008年-2009年 北大红楼保护维修工程

 

进行整体维修,改造升级安防、消防和避雷系统。

 

2019年 “五四运动”百年

 

2020年-2021年 北大红楼综合提升改造工程

 

国家文物局和北京市委依托北大红楼旧址,联合建设中国共产党早期北京革命活动纪念馆,完成结构安全评估、本体整修保护、院落环境整治和展示提升等工作。

 

新京报记者 马瑾倩 陈琳

编辑 张磊 校对 危卓

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