陜西木構架古建筑病害監測與修繕方法探究

摘 要：木構架古建筑是中國傳統建筑藝術的瑰寶，陜西省境內擁有眾多珍貴的木構架古建筑遺產。隨著歷史的沉淀，這些古建筑難免會出現不同程度的病害，如木構件開裂、變形、腐朽、蟲蛀等，嚴重威脅古建筑的安全和完整性。因此，及時有效地監測和修繕木構架古建筑病害具有重要意義。文章總結了木構架古建筑常見病害類型及其成因，介紹了多種病害監測方法，詳細探討了多種修繕技術，分析了陜西地區若干典型古建筑修繕案例，總結了木構架古建筑修繕工程中的難點挑戰并提出了相應的應對策略。文章的相關研究為陜西木構架古建筑病害監測和修繕提供了理論支撐和技術指導。

關鍵詞：木構架古建筑；病害監測；修繕技術；陜西；構件保護

DOI：10.20005/j.cnki.issn.1674-8697.2025.09.010

我國自古就有“民之生則有所托，托于無托乎”的建筑文化理念，木構架作為我國傳統建筑的主要結構形式，在漫長的歷史進程中孕育出極高的藝術價值和獨特的建筑美學，是凝聚中華民族智慧和文明的寶貴遺產。陜西作為中華文明的重要發祥地之一，擁有眾多獨一無二的木構架古建筑群，如西安市內的永寧寺大佛殿、靜寧宮等，延安市的懸空寺、壺口瀑布，綏德縣的黃帝陵等，這些木構架古建筑不僅蘊含著豐富的文化內涵，更是研究古代工藝技術和建筑藝術的活化石。然而，經過長期的風吹日曬和人為損毀，木構架古建筑出現了不同程度的病害問題，如木構件開裂、變形、腐朽、蟲蛀等，這種病害若得不到及時修繕，必將加速文物的破損乃至全面瓦解，給陜西的歷史文化遺產帶來毀滅性打擊。因此，全面系統地研究木構架古建筑病害監測和修繕問題意義重大，是實現木構架古建筑價值最大化和永續傳承的必由之路。

1 木構架古建筑病害類型及成因分析

由于木構架古建筑獨特的建筑風格和使用材料，使其在長期使用過程中容易受到各種病害的侵襲。這些病害不僅影響建筑的美觀和使用功能，更對建筑的結構安全構成威脅，了解這些病害的類型及成因，對木構架古建筑的保護和修復工作具有重要意義。

生物侵蝕是木構架古建筑中最常見的病害類型之一，主要包括由微生物（如真菌和霉菌）和昆蟲（如白蟻和家蠹）引起的損害。真菌和霉菌的生長通常發生在木材含水率較高的環境中，這種環境可能緣于建筑本身漏水、潮濕的氣候條件或不良的通風條件。真菌的生長會導致木材結構強度下降，使木材表面變色和腐朽，長此以往，木材將喪失其承載能力。昆蟲如白蟻和家蠹的危害主要表現為挖食木材形成蝕洞，破壞木材的內部結構，會嚴重影響木構件的結構安全。

物理和化學因素也是導致木構架古建筑病害的重要原因。物理因素主要是指環境變化（如溫度和濕度的周期性變化）導致木材的膨脹和收縮，這種反復的物理變化會導致木材開裂、變形乃至接縫處的松動。長期的物理疲勞會使木構件的連接力度減弱，影響整體的穩定性和安全性?；瘜W因素主要是指大氣中的污染物（如酸雨和工業污染）對木材造成的腐蝕。酸性物質可以加速木材纖維的分解，導致木材強度降低，嚴重時甚至可能導致構件斷裂。

2 木構架古建筑病害監測方法

木構架古建筑因其歷史價值及建筑特性，需要特別的關注與定期的監測，以確保其結構安全和長期保存。監測方法的選擇通常基于病害的性質和監測的可行性。

物理監測方法是評估木構架古建筑病害的一種基礎且直接的方式，這包括視覺檢查和使用各種非破壞性測試工具來評估木材的完整性和結構性能。視覺檢查是最基本的方法，專業人員對建筑各個部分進行仔細觀察，識別出顯著的破損，如裂縫、變形和腐朽等跡象。非破壞性測試（NDT）工具，如超聲波測厚儀、電阻率計和紅外熱像技術，它們能夠在不損害原有結構的情況下，深入分析木構件內部的狀況。例如，超聲波設備可以通過測量聲波在木材中的傳播速度來評估其密度和強度，這對于檢測內部腐朽和空洞尤為有效。電阻率計通過測量木材的電阻率變化來識別腐朽區域，腐朽木材的電阻率通常較低。紅外熱像技術可以用來識別由于濕度變化或生物侵蝕引起的溫度差異，這些溫度差異往往預示著潛在的問題區域。上述這些物理監測方法可以為木構架古建筑的保護提供科學和精確的數據支持。

化學和生物監測方法也是木構架古建筑病害監測中不可忽視的一部分，這類方法主要用于檢測木材中的化學和生物活動，以評估可能導致材料劣化的因素?；瘜W監測通常涉及采集木材樣本，并通過實驗室分析來檢測有害化學物質的積累，如酸性物質、鹽分以及其他可能導致木材腐蝕的化合物。

生物監測包括使用各種方法來識別和量化木材中的微生物活動，如真菌和細菌，可以通過培養試驗、DNA測序技術或酶活性測試來完成。例如，研究人員通過分析木材樣本中的DNA，可以精確識別出導致木材腐朽的特定類型的真菌，從而有針對性地選擇合適的防治措施。酶活性測試則能夠評估木材中微生物的代謝活動，這些活動往往是木材腐朽的前兆。化學和生物監測方法為木構架古建筑木材病害的早期診斷和及時干預提供了可能，從而有效延長木構架古建筑的使用壽命和保護其歷史價值。

3 木構架古建筑修繕技術

僅有全面精準的病害監測是遠遠不夠的，如何根據監測結果制定有針對性的修繕方案并加以有效實施才是木構架古建筑保護工作的最終目標。歷經數百年的風雨洗禮，這些木構架古建筑難免會出現木構件開裂、變形、腐朽、蟲蛀等各種病害，如果得不到及時恰當的修繕，將加速木構架古建筑的損壞甚至加劇整體建筑結構的風險，因此針對不同類型的病害采取相應的修繕技術路線至關重要。

3.1 木構件修補與加固技術

木構架古建筑的修繕技術關鍵在于保持其原有的歷史風貌和結構完整性，其中“木構件修補與加固技術”尤為重要，這類技術不僅要考慮木構架古建筑的保護要求，還要確保修繕后的安全性和耐用性。

木構件的修補技術，主要針對木構架古建筑中因年代久遠導致的損耗、腐朽或損壞的木構件進行恢復。修補技術的基本原則是盡可能保留原有材料，僅在必要時采用新材料進行替換或補充。在實際操作中，常用的方法包括疏朽填實、局部接替。疏朽填實是一種較為保守的修補方法，適用于木構件輕微或中度腐朽的情況，通過去除腐朽部分并用相同或相似的木材填補空缺，再使用專用黏合劑固定，以恢復其原有的形態和承載力。局部接替則是在木構件嚴重損壞但不需完全替換時采用的方法，即將損壞的部分切除，用相同材質、相似紋理的木材進行精確拼接，確保新舊材料的無縫對接和力學性能的一致性。

木構件的加固技術，是針對結構安全和穩定性進行的干預。加固技術旨在增強木構架古建筑木構件的承載能力和抗震性，常見的方法包括使用內置金屬件、外加金屬扣帶或化學錨固劑等。內置金屬件加固是在木構件內部安裝鋼制或銅制的加固件，如鋼釘、螺栓或鋼板，這些金屬件可以增強木構件的整體結構強度，尤其是連接點或彎曲部位。外加金屬扣帶是在木構件外部環繞金屬帶，通過緊固件將其固定，以提供額外的橫向支撐和抗彎能力?；瘜W錨固劑的使用多見于木構件與石質或磚質結構的連接處，通過注入特定的樹脂類黏合劑，以增強接合部位的黏合強度，從而提高木構架古建筑整體的穩定性和耐久性。這些加固方法在不破壞原有建筑風貌的前提下，有效提升了木構架古建筑的安全性能，尤其是在抵抗自然災害如地震或風暴時的穩定性。

3.2 構件更換技術

在木構架古建筑的修繕過程中，構件更換技術是一項復雜而細致的工作，它涉及對受損木構件進行精確的替換，以確保木構架古建筑的結構安全和歷史完整性，這種技術不僅要深入了解木構架古建筑的歷史背景、建筑風格和使用的材料，還需要高超的工藝技術和嚴格的工程管理。

構件的精確制作與匹配是構件更換中的首要步驟。在進行更換前，必須對待替換的原始構件進行徹底的調查和測繪，包括其尺寸、形狀、裝飾細節和連接方式等，這一步驟對于后續的制作和安裝至關重要，因為任何微小的誤差都可能導致新構件與原有結構不匹配，進而影響整體結構的安全和美觀。制作新構件時，研究人員應選擇與原材料類型（如某種特定的木材）、密度和年輪結構相同或接近的木材，以保證新舊材料的物理和化學性質相兼容，從而避免材料不匹配引起新的結構問題。新構件的制作還應盡可能采用傳統的工藝技術，如手工雕刻和傳統木工工藝，以確保修復后的構件在視覺和風格上與原有建筑無縫對接。

新舊構件的無損連接與整合是構件更換技術的另一個關鍵環節。在安裝新構件時，應采取特別措施來保護原有的建筑結構不受損傷。這通常需要使用非侵入性的安裝技術和連接方式，如使用木榫連接而非金屬釘或螺絲，以保持修復區域的歷史完整性。在實際操作中，研究人員需要對接觸面進行精確的加工，以確保新舊木構件之間能夠緊密貼合，從而提高整體結構的穩定性和承載能力。對于大型或承重構件的更換，還需要特別設計臨時支撐結構，以在更換過程中保持木架構古建筑的結構安全，為了增強新舊材料的結合強度，研究人員會使用適量的天然樹脂或其他傳統黏合劑，這些材料能在不損害木材本質的同時，提供額外的結構強度。

4 陜西典型木構架古建筑修繕案例分析

陜西地區的木構架古建筑憑借其獨特的地理環境、歷史文化底蘊以及建筑工藝特色，與其他地區相比呈現出鮮明的個性化特征。陜西地處黃土高原腹地，古建筑常需承受沙塵暴、干旱少雨等惡劣自然環境的考驗，木架構古建筑經久彌新皆需科學施工與精心維護。陜西作為我國文明的發祥地之一，多數木構架古建筑蘊含了豐富的哲學思想與宗教信仰內涵，建筑風格自成一格，體現了中原文化的濃郁韻味。不僅如此，陜西地區木材資源豐富，歷史上廣泛應用柏木、樟木等名貴木材，使木構件具有出眾的質地和耐久性。同時，陜西地域遼闊，不同地區木構建筑亦呈現出地域特色，如陜北黃土洞窯、關中廟宇建筑千姿百態?？傊?，陜西木構架古建筑承載了悠久歷史文化，體現了精湛建造工藝，融合了地域特色風韻，獨樹一幟，堪稱中國傳統建筑藝術瑰寶。

理論只有與實踐相結合，才能彰顯其真正的指導意義。本文精選了陜西省內兩處具有代表性的木構架古建筑修繕案例，分別是西安市永寧寺大佛殿和延安市懸空寺，通過對這兩個案例的深入解析，可以更加直觀地體會木構架古建筑病害監測和修繕技術在實踐中的具體運用，以及取得的卓越成效。

4.1 永寧寺大佛殿修繕

永寧寺大佛殿建于公元701年，是國內罕見的唐代木構架古建筑遺存，具有極其珍貴的歷史文物價值。然而經歷1300多年的風吹日曬，大佛殿出現了嚴重的病害問題，比如木柱裂縫、蟲蛀，橫梁下垂變形等。為了有效保護這一不可再生的文物古跡，2009年，專家組對大佛殿進行了為期半年的全面檢測和評估。他們綜合運用目視檢查、應變監測、聲學發射、紅外熱成像等多種先進手段，全面掌握了病害的具體類型、分布位置和程度，為制定修繕方案奠定了堅實的數據基礎。檢測結果顯示，大佛殿存在木柱嚴重開裂、蟲蛀破壞、橫梁和椽架存在不同程度的下垂變形等重大結構問題?；跈z測發現，專家組確定了以木構件修補加固和局部更換為主的綜合性修繕策略。

在具體的修繕實施過程中，工作人員充分尊重木構架古建筑本身的文物屬性，秉持最小干預的原則，盡可能保留有價值的原始構件。對于出現裂縫的木柱，采用了植釘、灌漿、套筒加固等修補方法；變形嚴重的橫梁則通過支模加固，防止進一步下垂；部分徹底損壞的構件則制作同樣尺寸和材質的新件更換。修繕過程中，工作人員對新舊構件都進行了深度防腐、防蟲、防潮處理，以確保修繕效果的長期有效性。與此同時，對大佛殿基礎也進行了灌漿加固，為整個建筑提供了堅實的支撐。整個修繕工程歷時3年，付出了極大的人力、物力，成功挽救了這一寶貴的唐代古跡，使之重煥生機，展現出獨特的建筑藝術魅力，為后世保留了一筆不可多得的文化遺產。

4.2 延安市懸空寺修繕

懸空寺是陜北地區著名的佛教寺院建筑群，因其懸掛在懸崖峭壁之上而得名。這組建筑群歷史悠久，素有“半空千年古剎”的美譽。然而，由于長期風吹日曬、基礎失穩等原因，懸空寺的諸多建筑已出現不同程度的損壞，如木構件變形、開裂、部分倒塌等。為了挽救這一珍貴的文化遺產，2017年，當地文物部門組織專家學者對懸空寺進行了全面勘察和評估。他們運用目視檢查、地質雷達、三維激光掃描等先進技術，詳細了解了建筑群的整體現狀。檢測結果顯示，懸空寺地處黃土高原，長期受風化和重力作用，建筑的基礎出現嚴重下沉和失穩，導致上部木構件產生不同程度的傾斜、開裂和變形，部分建筑已面臨垮塌的危險?；跈z測數據，專家組確定了以夯實基礎、局部更換構件為主要內容的修繕方案。

在實際修繕過程中，工作人員首先是對懸空寺周圍的黃土基礎進行了加固處理，通過人工夯實、灌漿等方式，為上部建筑提供堅實的基礎支撐。接下來，他們拆除了腐朽變形嚴重、無法修復的舊構件，制作了同樣尺寸和材質的新構件，并通過配件拼接的方式與其他構件連接就位。與此同時，對新舊木構件都進行了深度的化學防腐、生物防蟲、防潮等全面保護處理，以確保新構件的使用壽命，延緩老構件的損壞進程。修繕工程歷時2年，付出了極大的人力、物力，成功地修復了懸空寺建筑群，保證了其結構安全性和完整性，為這一寶貴的明代木構架古建筑群注入了新的生命力，使其得以永續傳承。

懸空寺修繕工程的成功，再次印證了“修舊如舊”的古建筑修繕理念，以最大限度保護和延續古建筑的文化內涵和藝術價值，為古建筑保護事業樹立了典范。同時，這一工程的順利實施，也為類似情況下的木構架古建筑修繕提供了寶貴的技術和管理經驗。

5 結束語

陜西作為中華文明的重要發祥地之一，擁有眾多獨一無二的木構架古建筑遺產，這些古跡凝聚了中華民族的智慧和建筑藝術成就，是彌足珍貴的文化瑰寶。然而，經過長期的風吹日曬和人為損害，這些木構架古建筑難免會出現木構件開裂、變形、腐朽、蟲蛀等病害問題，嚴重威脅到它們的結構安全和整體完整性。因此，全面系統地研究木構架古建筑病害監測與修繕技術，并將理論與實踐相結合，形成行之有效的保護方案，對于實現這些文化遺產價值的最大化和永續傳承至關重要。研究人員通過對木構架古建筑病害類型和成因的分析，借助先進的監測技術全面掌握病害信息，結合切實可行的修繕技術路線，能夠為陜西乃至全國木構架古建筑的保護貢獻自己的力量，讓這些凝聚了中華民族智慧和文明的瑰寶代代相傳，永放光彩?！?/p>

參考文獻

[1]李勝才，趙孟君，吳碧橋，等.歪閃古建木構架整體糾偏方法與數值模擬[J].建筑技術，2024，55（14）：1762-1766.

[2]江淑婷.徽派古建筑修繕加固后空間木構架的抗震性能研究[D].合肥：安徽建筑大學，2024.

[3]陳劭坤.探究古建筑的結構技術及其藝術特征[J].收藏，2023（6）：171-173.

[4]劉浩宇.基于有限元分析的木結構園林古建筑榫卯結構力學性能研究[D].吉林：北華大學，2023.