中國古建筑木結構修復加固技術分析與發展研究

高正超 袁宇森

摘要：中國古建筑是中國傳統文化的重要組成部分，古建筑材質大多數為木材，由于木材本身材性問題、建筑建成時間較長以及自然因素和人為等原因，古建筑出現各種損壞形式和損壞癥狀。近年來，人們對傳統文化越來越重視，古建筑對傳統文化的傳承有著重要意義。本文針對古建筑不同的損壞形式及其古建筑木結構修復加固技術進行分析和研究，并提出方法。

關鍵詞：中國古建筑;木結構;修復加固技術

我國歷史性的城鎮現有兩千多個，有著大量古建筑。中國古建筑主要建筑材料為木材和磚瓦，經過長期的腐蝕和風化，許多古建筑出現不同程度的損壞。

近年來，古建筑木結構修復和加固工作越來越重要，隨著科技的發展進步，修復技術也在不斷更新，修復人員要根據古建筑殘損的特點選擇不同的修復和加固方式[1]。修復和加固中國古建筑，對傳統文化傳承和人民安全性有重要意義。

一、古建筑木結構的損壞形式

（一）古建筑木結構開裂

由于木材弦向、徑向收縮系數不同，且內層和外層水分蒸發速度存在差異，在干燥過程中容易出現開裂現象。和鋼材、混凝土等材料不同，木材是一種各向異性、非均質的天然高分子有機材料，所以，在溫度和濕度的變化下，木構件結構裂縫會逐漸增大，導致有效截面減小，大大降低了構件的承載能力。

（二）古建筑木結構出現糟朽和蟲蛀

木材的主要成分是一些昆蟲和細菌的營養物質，如木質素、纖維素、可溶性多糖、鹽類、半纖維素和蛋白質等其他化合物等，在適宜的濕度和溫度下，細菌孢子會分泌酵素，從而分解吸收木材的主要成分，導致木材發生糟朽。我國南方地區，降水量較多，木材糟朽現象尤為常見。此外，一些昆蟲以木材為食，如黃蜂、蛀木甲蟲、天牛和白蟻等，食蛀木材，使木材蟲蛀空洞、內部中空，從而使有效截面面積減小，降低了木材的承載能力，對整個構架安全造成嚴重影響。

（三）古建筑木結構彎曲變形和天然缺陷

由于承載力設計冗余不足，外力破壞和材料性能老化，長期荷載作用下，木構件出現彎曲變形現象，不僅影響建筑美觀，還有可能導致建筑倒塌。此外，木結構古建筑中，許多木構件存在天然缺陷，如木節、斜紋等，一般情況下，可以正常工作，一旦受到其他因素影響，與其他殘損點組合，就會產生安全問題。

二、古建筑木結構修復加固方法

（一）整體加固方法

當建筑各個構件錯位、位移不大，整體構件變形較小，損壞程度較輕時，可以對木構件直接進行整體修復加固，不用拆換每個受力構件。這種加固方法能較好地保持古建筑原貌，且施工簡便，成本較低。

當建筑主要承重構件完好，局部構件、建筑外觀損壞嚴重時，可以不必拆落木構件，先復位發生扭轉、傾斜的構件，更換或者加固一些受損嚴重的構件，再對木構件整體進行加固。

當建筑構架主要承重構件受損嚴重時，要局部或全部拆落木構件，同時要將受損嚴重的構件更換或加固，這種加固方法對古建筑的歷史原貌有一定程度的改變。

（二）局部構件加固方法

當建筑梁枋或柱腳部分發生糟朽時，可采用石料、木料或鋼筋混凝土等來墩接加固，這種加固方法能最大限度地利用原構件，不需要整體拆除替換，但是原構件與墩接構件存在裂縫，對構件的整體性有一定影響，不正保證構件原貌。

當建筑構件表層出現干縮裂縫時，可采用環氧樹脂、膩子、桐油灰等膠黏劑灌膠嵌補裂縫洞、孔，若裂縫較大，要先用木條嵌補，隨后用膠黏劑，并用FRP或鐵箍將裂縫區域箍緊。這種嵌補加固法只適合用于加固裂縫深度小于截面尺寸三分之一的損壞構件，且承載能力減弱。當建筑構件表層裂縫深度大于截面尺寸的三分之一或是貫穿縱向裂縫時，可以采用鐵件箍緊構件，鐵件能使構件的承載能力顯著提高。需要注意防止鐵件銹蝕，做好防銹措施，鐵件發生銹蝕不僅降低約束作用，還對古建筑外觀有嚴重的影響。

當建筑構件表層結構完整，柱或梁枋由于腐朽或蟲蛀內部中空且完好厚度大于50mm時，可將朽爛部分清除后，灌入化學物質改性環氧樹脂灌漿料加固;若中空部分較大，則需要先用木料填充后再灌入。此外，還可采用國內外近年來應用較多的FRP材料加固或是支頂加固。若木構件受損嚴重，只能更換新構件進行修復加固，要優先采用與原構件材質相同的新構件，若有困難，也要采用強度等級相同的木材代替原構件[2]。

三、結束語

中國古建筑木結構修復技術根植于中國獨特的建筑結構特點和文化觀念，由傳統的房屋修繕技術逐漸演變而來。我國現存大量木結構古建筑，都存在不同狀態、不同形態的損壞，必須要加固和修繕。總之，修復和加固過程中，要結合實際情況選擇合適的材料和適當的方法，盡最大可能保持古建筑的歷史文化風貌，做到真正的修舊如舊。

參考文獻：

[1]何巖，冷冬.基于殘損特點的古建筑木結構修復加固技術[J].居業，2016（11）：99-100.

[2]李愛群，周坤朋，王崇臣，解琳琳.中國古建筑木結構修復加固技術分析與展望[J].東南大學學報（自然科學版），2019，49（01）：195-206.

作者簡介：高正超，西安市鐘鼓樓博物館;袁宇森，西安市鐘鼓樓博物館。