中國木結(jié)構(gòu)古建筑的加固維護方法

楊 仁 張 楚 張 驥/中建七局 (上海 )有限公司

中國木結(jié)構(gòu)古建筑的加固維護方法

楊 仁 張 楚 張 驥/中建七局 (上海 )有限公司

我國是四大文明古國之一，有著源遠流長的歷史文化，在木結(jié)構(gòu)古建筑領(lǐng)域也始終獨占鰲頭，其特殊的風(fēng)格和卓越的成就，在世界建筑史占有重要的地位。然而這木結(jié)構(gòu)建筑物，在經(jīng)歷了上百年甚至上千年的歲月，經(jīng)受著各種人為或自然的破壞，已日漸破舊。為使人們能夠既觀瞻歷史文化成就，又增強人們保護我國優(yōu)秀文化遺產(chǎn)的意識，古建筑的維護和加固不僅是必要的而且是迫切需要的。本文筆者就主要在介紹了木結(jié)構(gòu)古建筑結(jié)構(gòu)特點的基礎(chǔ)上，重點探討了其加固原則及常用加固方法，以供相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員參考。

木結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)特點；加固方法

引文

我國歷史悠久，遺存至今的古建筑甚多。由于年代久遠，它們經(jīng)歷了數(shù)百年來人為的和多種自然因素的破壞，包括風(fēng)吹、日曬、雨淋及地震等，但仍能保留至今，昂然屹立在祖國的大地上。為了更好地保護好它們，做到既不破壞建筑本身原有的歷史文化信息，又要使其結(jié)構(gòu)破損部位得到加固修復(fù)，就必須研究目前已有的一些古建筑木結(jié)構(gòu)加固修復(fù)方法，找到適合古建筑木結(jié)構(gòu)加固修復(fù)的行之有效的方法，這樣才能使古建筑長久地傳承下去。下文就主要對此作了深入研究。

1.木結(jié)構(gòu)古建筑結(jié)構(gòu)特點

中國古代建筑有著輝煌的歷史，使中國的建筑風(fēng)格樹立于世界建筑之林。但是由于科學(xué)技術(shù)的限制，中國古代建筑也有一定的缺陷存在。具體而言，中國古代建筑結(jié)構(gòu)的特點主要有以下幾點。

（1）以木材為主要材料。中國古代建筑都是以木材為主要材料，如松木、柏木和楠木等。而且，建筑的結(jié)構(gòu)也是以木材為主，只有在連接處采用銅釘?shù)取?/p>

（2）建筑風(fēng)格以庭院為主。中國古代建筑大多以群體建筑為主，用小的單位組成建筑群落，最終組成庭院的形式。

（3）建筑結(jié)構(gòu)有層次感。古建筑的大型庭院大多有高大的臺基和開闊的空間，形成錯落有致的布局，在空間上有很好的層次感。

2.木結(jié)構(gòu)古建筑加固原則

古建筑的加固，與一般建筑的加固不同，要求加固后不能破壞原有的建筑形式和特點。一般說來，古建筑都有幾百年或近千年的歷史，雖飽經(jīng)風(fēng)霜與人間滄桑之變，但卻以其合理而科學(xué)的結(jié)構(gòu)形式，質(zhì)地優(yōu)良的建筑用材和高超的施工技術(shù)而保留至今。如果在進行維修與加固時，破壞了它古老的原貌和原有的結(jié)構(gòu)特點，就會失去其應(yīng)有的歷史價值。因此，在抗震加固與維修時，需要注意以下幾點：

2.1 選材

古建筑多以磚、石、木為主要結(jié)構(gòu)材料，而膠結(jié)用料多以黃泥漿或白灰為主。因此，在維修加固時，要多選用木材、磚石和石灰等傳統(tǒng)的建筑用料。在維修磚結(jié)構(gòu)的建筑物時，切忌采用現(xiàn)代的標準磚，更不能使用現(xiàn)代紅磚，而應(yīng)采用專門燒制的仿古大青磚。這樣，才不失去其特色，保留其古樸風(fēng)格。

2.2 手法

要多用暗加固，在“暗”字上下功夫，盡量少用明加固、明作法。所謂“暗”，就是要盡量在古建筑物的里面作文章，以不致破壞其原有外貌又收到加固的效果。

2.3 做工

要達到“整舊如舊”，仍須留有古樸典雅的風(fēng)貌，尤其是對一些磚石建筑、木結(jié)構(gòu)建筑更應(yīng)特別注意做工，維修某一朝代的遺物，就應(yīng)有其朝代的特點，如宋、元時期的額枋，多為倒角，在維修更換新料時，也要倒角，否則就失去宋、元特點。因此一定要采用傳統(tǒng)的施工操作方法，精心組織施工，對構(gòu)件的設(shè)置排放、裝飾等都要符合時代特征。只有這樣，才不使其喪失歷史價值。

3.木結(jié)構(gòu)古建筑常用加固方法

古建筑主要使用木質(zhì)材料，但是木質(zhì)材料在長期載荷作用下，或者是長期受到風(fēng)雨的洗禮，性能就會下降。木結(jié)構(gòu)的破壞類型很多，常見的有開裂、糟朽以及拔燁等。接下來針對木結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的安全問題，詳細闡述加固處理方法。對木結(jié)構(gòu)進行加固主要從兩個方面進行：整體加固和構(gòu)件加固。

3.1 整體加固

整體加固主要針對的是木結(jié)構(gòu)梁架，加固方式主要有三種：

3.1.1 支頂拔正。在不影響木結(jié)構(gòu)整體框架的前提下：①進行的工作是支頂整體梁架，復(fù)位已經(jīng)扭轉(zhuǎn)傾斜的構(gòu)件；②進行的工作木結(jié)構(gòu)的整體加固，同時更換和修補受到嚴重破壞的梁仿和科拱。這種方法主要應(yīng)用于外閃較為嚴重的建筑物，并且大構(gòu)件完好無損，只需要更換小構(gòu)件。

3.1.2 修整加固。修整加固是對木結(jié)構(gòu)進行整體加固，并且保證不能夠?qū)ν唔敽蜆?gòu)架造成破壞。這種方法主要應(yīng)用于沒有出現(xiàn)較大位移和變形較小的木結(jié)構(gòu)。

3.2 增大截面法

增大截面法主要用于受壓桿件的加固，也可用于受拉桿件的加固，這種方法既可以用于構(gòu)件強度的補充也可以用于增加桿件的穩(wěn)定性。現(xiàn)在常用的增大截面法主要是用與原構(gòu)件材料相同的木材進行加固，也可用鋼材和混凝土外包加固。

3.3 增設(shè)鋼拉桿

增設(shè)鋼拉桿主要是用于屋架木制下弦的加固以及其他受拉構(gòu)件的加固，其作用是利用鋼材抗拉強度高的特點部分或全部頂替受拉木構(gòu)件的作用。鋼拉桿可以通長設(shè)置，亦可分段設(shè)置，通長設(shè)置亦應(yīng)間隔一段距離設(shè)置U形箍起穩(wěn)定作用。

3.4 構(gòu)件加固

常見的構(gòu)件加固方法主要有兩種：鐵件加固和化學(xué)加固法。

3.4.1 鐵件加固法。鐵件加固木結(jié)構(gòu)主要使用扁鐵箍緊梁柱等構(gòu)件，或者是牢固連接梁柱等節(jié)點。鐵件加固能夠有效提高木結(jié)構(gòu)梁柱等構(gòu)件的力學(xué)性能，原因在于使用的扁鐵能夠承擔(dān)構(gòu)件應(yīng)該承擔(dān)的部門拉力、壓力和剪力。該方法主要應(yīng)用于梁柱裂縫較大的木結(jié)構(gòu)。

3.4.2 化學(xué)加固法。化學(xué)加固法，簡而言之，就是在木結(jié)構(gòu)上使用化學(xué)試劑，提高木結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的一種方法。在木結(jié)構(gòu)中使用的化學(xué)試劑可以避免木結(jié)構(gòu)遭受昆蟲以及細菌的侵害。在古建筑維修過程中經(jīng)常使用的化學(xué)試劑是304號不飽和聚醋樹脂100g、1號固化劑4g，1號促進劑2～3g、石英粉100g來制出所需要的化學(xué)試劑。同時在使用過程中還需要加入適當(dāng)?shù)墓袒瘎跀嚢杈鶆蚝筮€要先后加入促進劑和石英粉。

3.5 纖維束加固

使用復(fù)合纖維是指長纖維(幾厘米以上)與環(huán)氧樹脂的膠合體。用于結(jié)構(gòu)修復(fù)加固的增強纖維主要有碳纖維(CFRP)、玻璃纖維(GFRP)和芳綸纖維(AFRP)。碳纖維的。使用纖維束加固具有以下優(yōu)點：（1）材料強度高。（2）體積小、重量輕，不增加構(gòu)件尺寸。（3）耐腐蝕。（4）耐火性能好。（5）安裝簡單，防水性能好。（6）符合木結(jié)構(gòu)古建筑圍護要求“暗”的手法。

4.總結(jié)

綜上所述，木結(jié)構(gòu)的加固和維護能夠有效提高木結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能，延長木結(jié)構(gòu)的使用壽命，提升木結(jié)構(gòu)的整體使用效果。木結(jié)構(gòu)的加固和維護方法很多，選擇方法時要充分分析木結(jié)構(gòu)出現(xiàn)安全問題的原因，找出原因所在，對癥下藥，才能夠確保木結(jié)構(gòu)的整體狀況得到改善，整體性能得到有效提高。木結(jié)構(gòu)建筑具有安裝方便、抗震性能較好的優(yōu)點，目前在一起地震多發(fā)地區(qū)還依然繼續(xù)使用，本文的研究可以為這些地區(qū)加固房屋結(jié)構(gòu)提供指導(dǎo)，保障人們生命財產(chǎn)安全。

[1]史喜寶，王建省.北京古建筑民居木結(jié)構(gòu)加固方法及應(yīng)用研究[J].北方工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2014（01）：77～88.

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