古建筑修復(fù)與加固技術(shù)的應(yīng)用研究

尹西竹 劉亞蘭 黃金鑫

(東北林業(yè)大學(xué)，黑龍江 哈爾濱 150040)

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古建筑修復(fù)與加固技術(shù)的應(yīng)用研究

尹西竹 劉亞蘭 黃金鑫

(東北林業(yè)大學(xué)，黑龍江 哈爾濱 150040)

立足于古建筑的建筑技術(shù)和損壞現(xiàn)狀，以圣·伊維爾教堂為例，對鋼筋加固法、水平砌縫插入鋼棒填補(bǔ)法、砂漿灌注法等古建筑修復(fù)與加固技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了簡要分析，以表達(dá)出古建筑的藝術(shù)與歷史氣息。

古建筑，修復(fù)，加固技術(shù)，應(yīng)用

0 引言

古建筑是固態(tài)的建筑藝術(shù)歷史，其本身所具有的藝術(shù)氣息和歷史氣息使其在現(xiàn)代社會非常重要，對古建筑的修復(fù)與加固已經(jīng)成為藝術(shù)和文化保護(hù)的重要內(nèi)容。圣·伊維爾教堂位于有“東方莫斯科”之稱的哈爾濱，始建于1907年，見證了哈爾濱乃至新中國的變化和成長歷程，在近代史和近代建筑藝術(shù)上都有重要的地位，是我國境內(nèi)外古建筑的典范。圣·伊維爾教堂的獨(dú)到之處在于其具有五個洋蔥頭頂，另外，在教堂的外墻上面，具有馬賽克鑲嵌畫，經(jīng)過多年的發(fā)展依然完好如初，這也使得教堂更具藝術(shù)特色。以圣·伊維爾教堂為例，對中國境內(nèi)的古建筑修復(fù)與加固技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行研究具有普遍的指導(dǎo)意義。

1 圣·伊維爾教堂損傷概述

圣·伊維爾教堂始建于1907年，經(jīng)歷了一個世紀(jì)的風(fēng)雨和幾次戰(zhàn)爭的洗禮之后，建筑遭受了較為嚴(yán)重的損壞，具體破壞包括：建筑局部出現(xiàn)豎向集中裂縫、細(xì)微分散裂縫；砂漿強(qiáng)度退化；建筑砌體表面分離；主體承重結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫；中心建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)150 cm側(cè)傾。經(jīng)過損傷之后的圣·伊維爾教堂如圖1所示。

2 古建筑修復(fù)與加固技術(shù)及其在圣·伊維爾教堂中的應(yīng)用

2.1 鋼筋加固法

鋼筋加固法的應(yīng)用主要針對古建筑中的磚砌墻體由于年久失修造成的開裂和傾斜。在具體的施工中存在兩種應(yīng)用形式，一種是外部的鋼筋加固法，一種是內(nèi)部的鋼條錨固法，其中外部鋼筋加固法是指用鋼筋環(huán)繞磚墻砌體外圍將磚墻砌體連接為一體，并用螺栓進(jìn)行緊固，強(qiáng)化區(qū)域砌體的整體性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；內(nèi)部鋼條錨固法是指在磚墻的砌體上開洞埋入鋼條，并用拉緊繩連接鋼條和錨點(diǎn)，在二者之間形成一定強(qiáng)度的拉緊力以遏制砌體的傾斜和開裂現(xiàn)象繼續(xù)惡化。

針對教堂出現(xiàn)的豎向裂縫問題，采取外部鋼筋加固的方法進(jìn)行加固，具體做法是在建筑的上層外表面使用2根直徑為36 mm的鋼棒加固，并用松緊螺栓進(jìn)行連接，根據(jù)建筑的裂縫數(shù)量、大小和建筑結(jié)構(gòu)的受力能力對鋼棒松緊進(jìn)行調(diào)節(jié)，并根據(jù)季節(jié)溫度的變化對松緊度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)。

針對教堂存在的傾斜問題，主要采用內(nèi)部鋼筋加固法進(jìn)行加固，在整體結(jié)構(gòu)較為完整的墻體上開洞，插入鋼棒并在墻體的外部錨固，在發(fā)生傾斜較為嚴(yán)重的建筑體外墻上選兩處中間位置，插入鋼棒與錨固點(diǎn)連接，遏制甚至糾正建筑的傾斜現(xiàn)象，錨固做法如圖2所示。

2.2 水平砌縫插入鋼棒填補(bǔ)法

因為建筑時間過程和當(dāng)時建筑技術(shù)水平的限制，古建筑在漫長的歲月中會發(fā)生肉眼難以觀察的裂縫和傾斜，這些裂縫和傾斜雖然都不嚴(yán)重，但是數(shù)量眾多大量積蓄下很可能會導(dǎo)致古建筑的突然倒塌。針對古建筑的這種漸變性的損傷維修主體通常會使用水平砌縫鋼棒插入填補(bǔ)法，在古建筑的關(guān)鍵位置和損壞比較嚴(yán)重的位置砌體上開鑿水平砌縫，在開鑿過程中對于較大的縫隙可以使用磚石彌補(bǔ)，較小的則插入鋼棒彌補(bǔ)，平行鋼棒之間借助碗直鉤相互連接，垂直的鋼棒利用特質(zhì)連接構(gòu)件連接，形成一個穩(wěn)固的承重結(jié)構(gòu)，分擔(dān)原有砌體承擔(dān)的重量，在施工完成后在鑿縫的外部施以砂石填補(bǔ)，使砌體外表如新。具體插入和連接方式如圖3所示。

針對教堂外墻出現(xiàn)的細(xì)微裂縫現(xiàn)象，采用水平砌縫插入鋼棒填補(bǔ)法進(jìn)行修補(bǔ)和加固，具體加固步驟是在教堂出現(xiàn)裂縫較為集中的墻體外部開鑿平整的通透砌縫，將砌縫中松動的磚塊取出補(bǔ)充已準(zhǔn)備好的完整堅固磚塊，同時在開鑿的砌縫中插入直徑為6 mm的不銹鋼棒，并根據(jù)墻體的裂縫結(jié)構(gòu)對不銹鋼鋼棒進(jìn)行連接，形成砌體內(nèi)部完整的鋼承重結(jié)構(gòu)，在完成施工后以建筑外表面相同材質(zhì)的非膨脹填料對鑿縫進(jìn)行填補(bǔ)，并在最外層涂抹與建筑外墻相同顏色的石灰砂漿或涂料。

2.3 砂漿灌注法

砂漿灌注法的應(yīng)用主要針對古建筑外墻的縫隙，砂漿的材料都經(jīng)過精挑細(xì)選，確保砂漿中不存在鹽分等腐蝕性物質(zhì)，在灌注進(jìn)入到裂縫中后，流動的砂漿會沿著裂縫向深處流動，并最終停留在裂縫中細(xì)小的縫隙中凝固，改善裂縫區(qū)域墻體的結(jié)構(gòu)性能，提高墻面整體的強(qiáng)度。

針對教堂存在的砂漿強(qiáng)度退化，主體承重結(jié)構(gòu)裂縫問題，采取砂漿灌注法進(jìn)行修復(fù)和加固，在修復(fù)過程中針對圣·伊維爾教堂的特殊建筑材料開發(fā)了一種新型的級配標(biāo)準(zhǔn)石灰砂漿。同時針對裝飾砌體的裂縫問題和主體承重結(jié)構(gòu)的裂縫問題設(shè)置了不同的砂漿類型，其中填補(bǔ)主體承重結(jié)構(gòu)裂縫的石灰砂漿的流動性更好，凝結(jié)以后的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度更強(qiáng)。在完成了裂縫的砂漿灌注以后對相應(yīng)的裂縫位置進(jìn)行了時間為3 d的養(yǎng)護(hù)，幫助水泥砂漿更好的凝固，在填補(bǔ)完成后使用與裂縫周圍相近的材料對裂縫外表進(jìn)行填補(bǔ)，并對相應(yīng)的填補(bǔ)位置進(jìn)行了補(bǔ)色。

2.4 局部重建與加固

在古建筑的加固活動中面臨的主要問題就是振動，古建筑自身的受力結(jié)構(gòu)已經(jīng)比較脆弱，外部振動的影響不僅會導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步松化，而且會使建筑已損壞處更加惡化。當(dāng)前古建筑的隔振技術(shù)主要是在建筑基礎(chǔ)上加裝柔性底層，隔振層位于基礎(chǔ)之上，建筑結(jié)構(gòu)底層之下，在振動發(fā)生的時候隔振層自身的位移和彈性形變會吸收振動能量，減少上層受到的振動影響?，F(xiàn)代古建筑的隔振技術(shù)還有很多的創(chuàng)新形式，例如日本五重塔的隔振施工在塔的中間放入了一根很大的懸空中柱，從建筑整體來看這根中柱更像是現(xiàn)代調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，相當(dāng)于在建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部安裝了一個自振周期固定的單擺，吸收振動的能量，減少振動對古建筑結(jié)構(gòu)的影響。

為了保證交通繼續(xù)使用的安全，對教堂頂部的一些裝飾結(jié)構(gòu)和內(nèi)部的功能性結(jié)構(gòu)進(jìn)行了局部的重建，為了防止墜落危險的發(fā)生，對教堂頂部損壞較為嚴(yán)重的裝飾性結(jié)構(gòu)進(jìn)行了拆除和重建，對教堂內(nèi)部經(jīng)常使用的卻又損壞嚴(yán)重的樓梯進(jìn)行了局部拆除和重建。重建活動最主要的目標(biāo)是保證重建結(jié)構(gòu)與原有結(jié)構(gòu)的相似性，為保證這一目標(biāo)實現(xiàn)，重建工作還原了圣·伊維爾教堂建設(shè)過程中使用的20世紀(jì)建筑技術(shù)和建筑材料，最大限度的減少重建工作的影響。

3 結(jié)語

古建筑是建筑藝術(shù)發(fā)展的史冊，其自身的藝術(shù)性和歷史性非常重要，所以本文以圣·伊維爾教堂的修復(fù)和加固工程為例，從古建筑修復(fù)與加固技術(shù)概述、圣·伊維爾教堂損壞概述、圣·伊維爾教堂修復(fù)與加固技術(shù)的應(yīng)用三個方面對古建筑修復(fù)與加固技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了簡要分析，以期為古建筑修復(fù)與加固技術(shù)的應(yīng)用水平提升提供支持和借鑒。

[1]劉 璐.意大利古建筑修復(fù)與加固技術(shù)研究與應(yīng)用.企業(yè)技術(shù)開發(fā),2013(Z3):3- 4.

[2]賀 歡.我國文物建筑保護(hù)修復(fù)方法與技術(shù)研究.重慶：重慶大學(xué),2013.

[3]陳 剛.徽州古祠堂木構(gòu)件加固修復(fù)方法研究.合肥：安徽建筑大學(xué),2013.

[4]呂恒柱.磚石古塔糾偏加固的分析方法與監(jiān)測技術(shù)的研究.揚(yáng)州：揚(yáng)州大學(xué),2005.

The application of ancient architecture restoration and reinforcement technology

Yin Xizhu Liu Yalan Huang Jinxin

(NortheastForestryUniversity,Harbin150040,China)

Based on the construction techniques and damage conditions of ancient architecture, taking holy·Yvel church for example, briefly analyzed the steel reinforcement method, level paving seam inserting steel bars filling method, mortar grouting method and other ancient architecture restoration and reinforcement application technologies, to express the art and historical flavor of ancient architecture.

ancient architecture, restoration, reinforcement technology, application

1009-6825(2015)18-0098-02

2015-04-11

尹西竹(1990- )，女，在讀碩士

TU-87

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