一、工程概况
北京天文馆（旧馆）始建于1955年，1957年建成开放。总建筑面积约7000m2，主要开放设施有天象厅、展览厅、影视报告厅和大众天文台，为北京市第一批优秀近现代护建筑。主要通过人造星空模拟表演，举办天文知识展览，编辑出版、发行天文科普书刊，组织进行大众天文观测等形式向公众普及天文学知识。除此之外，还根据不同层次青少年学生经常性地组织举行天文讲座、天文培训、天文奥赛、知识竞赛和天文科技夏（冬）令营等各种科普活动，引导和培养学生们对自然科学的兴趣和爱好。北京天文馆已经成为中国向公众，是针对青少年公众开展天文科普宣传、教育的主要阵地。1995年以来，天文馆先后被定名为国家、市、区级科普教育基地、科学与和平教育基地、青少年爱国主义教育基地等，并多次评为国家和市级“科普先进集体”。
北京天文馆（旧馆）
因房屋建造年代较早，使用年限接近设计基准期，且历经了唐山地震、腐蚀、冻融等自然灾害，其外墙装饰、屋顶均受到不同程度的损坏，2005年北京天文馆（旧馆）进行了抗震加固改造，并于2008年7月11日改造完成后重新开放。
建筑主入口坐南朝北，正中为大厅，内有反映地球自转的傅科摆。西侧展厅陈列天文知识展览，东侧演讲厅经常举行学术交流和普及天文科学知识报告。大厅北侧为直径23. 5m象征天穹的天象厅，中间安装精致的国产大型天象仪，可表演日、月、星辰、流星、彗星、日食以及月食等天象，能容600人观看。
建筑分区示意图
二、抗震鉴定结果
北京天文馆（旧馆）为砖混结构，整个建筑总长93. 50m，总宽54. 26m。用三道抗震缝将该建筑分成四个单体，缝宽均为30mm。
工区和Ⅱ区（8-15轴和22-29轴之间）平面呈矩形，长33.18m，宽17. 20m。现浇混凝土屋盖，室内地面标高+1. 20m，房屋层高为7.10m，外墙（除15、22轴墙外）墙厚610mm，其他墙体厚490mm。墙下条形基础，基础埋深2.50m。
Ⅲ区(15-22轴)层高9.22m。局部（东、西和北三方向）两层带半地下室。地下室高2.62m(地上1.2m)，首层高3.50m，二层高5.50m。现浇混凝土屋盖，屋盖采用结构找坡。外墙厚610mm，内墙厚490mm，15、22 轴墙厚370m。墙下条形基础。
Ⅳ区由三个同心圆组成，最外圈为单层砌体附属房屋，层高2.50m，墙厚370mm。第二圈为两层砌体，首层层高沿圆周长从3.00m变化至3.90m，二层层高5.50m，墙厚610mm。中间为圆形天象厅，首层层高3.00m，二层屋盖为穹顶，墙厚370mm。穹顶分为内外两层，外穹顶为现浇钢筋混凝土半球形结构，半径12. 5m，穹顶结构与砖墙顶部395mmx750mm的圈梁整体浇筑，根部壁厚为85mm，向上渐变为60mm，顶部有一个直径为800mm的人孔，混凝土壁内外侧分别设有50mm和35mm的保温隔热层，外穹顶外表面为0.7mm厚的铜板。内穹顶为钢网架半球形结构，半径11.775m，钢杆截面尺寸为22mmx8mm，内穹顶外侧有玻璃丝棉隔声层，内侧挂幕布。
现场调查发现房屋主体存在以下问题：
1.承重墙体未发现肉眼可见裂缝，建筑物外立面顶部建筑面层多处出现裂缝。
建筑物顶部面层裂缝
2.支撑外穹顶的混凝土圈梁截面完整，未发现裂缝、混凝土剥落和钢筋锈蚀情况，外穹顶内侧保温材料表明完好，未发现剥落现象，穹顶外表面根部多处建筑面层出现裂缝，局部面层有剥落现象，内部钢网架穹顶未发现钢构件变形、锈蚀现象。
穹顶根部建筑面层裂缝
3.Ⅲ区半地下室墙体渗水，导致建筑面层剥落，地下室顶板钢筋外露、锈蚀。
地下室墙体渗水情况
4.其他处未发现墙体空臌、剥落，墙体也无严重酥碱和明显歪闪；支撑大梁的墙体无竖向裂缝；承重墙及其交接处无明显裂缝；楼层地面保护较好，未见损坏；混凝土构件无混凝土剥落和钢筋外露、锈蚀等现象。
现场调查完毕后，根据抗震鉴定标准，对北京天文馆（旧馆）按A类房屋进行抗震鉴定。房屋四个单体分别为不同的结构形式，Ⅰ区和Ⅱ区结构形式属于单层砖柱厂房；Ⅲ区、Ⅳ区为多层砌体房屋。按照鉴定标准，A类单层砖柱厂房鉴定时应按规定检查结构布置、构件形式、材料强度、整体性连接和易损部位的构造等。若8度时，承重砖柱每侧配筋少于3Ф10时尚应进行纵、横向抗震分析，并进行结构构件的抗震承载力验算。多层砌体房屋应按房屋高度和层数、结构体系的合理性、墙体材料的实际强度、房屋整体性连接构造的可靠性、局部易损易倒部位构件自身及其与主体结构连接构造的可靠性以及墙体抗震承载力的综合分析，对整幢房屋的抗震能力进行鉴定。对A类砌体房屋可进行综合抗震能力的两级鉴定，在第一级鉴定中，墙体的抗震承载力应依据纵、横墙间距进行简化计算，当符合第一级鉴定时，应评定为满足抗震鉴定要求，不符合第一级鉴定要求时，除有明确规定的情况外，应在第二级鉴定中采用综合抗震能力指数的方法，计入构造影响作出判断。
由于该房屋建造年代较早，设计时没有考虑抗震设防，对该房屋现状、抗震构造措施以及抗震承载能力调查验算后，综合分析判断得出该房屋有多处抗震构造措施不能满足现行抗震鉴定标准的要求，各区结论如下：
Ⅰ区和Ⅱ区：
1.材料强度指标不满足抗震构造要求；
2.墙体转角处没有拉结筋，砖垛没有配置竖向钢筋；
3.外立面装饰物与主体结构没有可靠拉结；
4.楼层综合抗震承载力能够满足要求。
Ⅲ区：
1.墙体平面内不闭合；
2.外立面建筑面层表面部分多处裂缝；
3.外立面装饰物与主体结构没有可靠拉结；
4.一层和二层横向抗震承载力不能满足要求；
5.地下室局部存在渗水情况。
Ⅳ区：
1.外廊砂浆强度指标不满足抗震构造要求；
2.承重砖垛没有配置竖向钢筋；
3.外立面装饰物与主体结构没有可靠拉结；
4.内侧穹顶网架杆件长细比较大，不满足构造要求。
三、抗震加固
1.设计依据
《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001
《建筑结构荷载规范》GB50009-2001
《砌体结构设计规范》GB50003-2001
《建筑抗震设计规范》GB 50011-2001
《民用建筑可靠性鉴定标准》GB50292-1999
《建筑抗震鉴定标准》GB50023-95
《混凝土结构加固技术规范》CECS25: 90
《建筑抗震加固技术规程》JGJ116-98
2.结构加固措施
1）对楼层综合抗震承载能力不能满足要求的，采用混凝土板墙加固承重墙体；对原结构墙体连接没有采取拉结措施，因板墙加固会增加墙体整体性，故可以不另外采取措施。实际改造过程中全部板墙加固采用内侧单面加固，最大程度保持建筑原有风貌。如下图：
锚筋及拉结筋应优先布置在原砖墙内的灰缝处
板墙加固用钢筋网及锚筋布置图
板墙基础详图
板墙在板底锚固详图
板墙具体的施工工艺如下：
(1) 铲除原墙面上的粉刷贴面的装饰层和防水层，用水和钢丝刷清理墙面，涂刷专用混凝土界面剂。
(2) 需要取消的洞口，应用强度等级为MU10蒸压灰砂砖砌筑。如原墙面已经损坏或有严重裂缝应先修补。
(3)在墙面上按设计要求的钢筋网格尺寸沿墙和门窗边缘附近标出周边，其余按不大于设计要求的钢筋间距均匀分布标出水平和竖向位置线。
(4)单面钢筋混凝土板墙用Ф12L形锚筋与原砖墙拉结。
(5) 钻孔应采用机械钻孔，孔洞钻出后应采用压力水清洗洞内砖屑，墙内孔洞深为150mm（对于240厚砖墙）和200mm，锚入混凝土面层内250mm，长出部分与钢筋网绑扎牢固，孔洞内放入锚筋后用结构胶进行锚固。
(6)待锚筋完全固定，再绑扎钢筋网。钢筋在砖墙内的部分应做弯钩并砸扁。
(7)锚筋必须布置在钢筋网交点上，应呈梅花形布置。钢筋网距原墙面应利用锚筋或另设钢筋头垫出保护层，每平方米范围内至少一个。
(8)喷射混凝土施工完后应立即做好初装修，使墙面平整度符合装修要求。
(9)地面以下的钢筋混凝土抗震墙采用现浇工艺施工。
2)对外立面建筑面层的裂缝和装饰物剥落处理。
(1)外立面破损严重的，拆除原建筑面层，露出结构，重做剁斧石墙面。
(2)原墙上建筑花饰，采用干挂做法，与原结构可靠锚固。
3)对渗水严重的地下室，应重新做防水处理。
重新做防水层时尽量少破坏原防水层和排水系统，按先顶后墙再底板的顺序施工，做好降排水工作。
4)对穹顶网架杆件长细比不满足现行规范的要求，因计算其承载力满足规范要求，故此次可对此不进行处理。
四、结语
保护性历史建筑的历史价值是在历史演变过程中产生和积淀的，对应于某个历史时期，只可以保护而无法修复和创造，一旦消失将永远失去。但随着时间流逝，历史建筑的功能、抗震以及消防该如何适应现代需求成为突出问题。
北京天文馆（旧馆）改造过程中，积极探索，在设计施工过程中采取一系列措施，最大限度地保持原建筑风貌：设计采取内侧单面板墙加固，保持外立面不变；板墙加固施工过程中钻孔采用水钻，严禁锤敲斧凿、风镐电锤的作业方式，最大程度避免加固过程中对原结构的损伤；结合此次加固改造，对原建筑的消防、空调、照明、弱电等全面改造，使加固后的天文馆（旧馆）焕发出勃勃生机，更好地服务社会。
（本文执笔：中国建筑科学研究院 毋剑平、杨沈）
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