中國(guó)古建筑木結(jié)構(gòu)修復(fù)加固技術(shù)分析與發(fā)展研究

高正超 袁宇森

摘要：中國(guó)古建筑是中國(guó)傳統(tǒng)文化的重要組成部分，古建筑材質(zhì)大多數(shù)為木材，由于木材本身材性問題、建筑建成時(shí)間較長(zhǎng)以及自然因素和人為等原因，古建筑出現(xiàn)各種損壞形式和損壞癥狀。近年來，人們對(duì)傳統(tǒng)文化越來越重視，古建筑對(duì)傳統(tǒng)文化的傳承有著重要意義。本文針對(duì)古建筑不同的損壞形式及其古建筑木結(jié)構(gòu)修復(fù)加固技術(shù)進(jìn)行分析和研究，并提出方法。

關(guān)鍵詞：中國(guó)古建筑;木結(jié)構(gòu);修復(fù)加固技術(shù)

我國(guó)歷史性的城鎮(zhèn)現(xiàn)有兩千多個(gè)，有著大量古建筑。中國(guó)古建筑主要建筑材料為木材和磚瓦，經(jīng)過長(zhǎng)期的腐蝕和風(fēng)化，許多古建筑出現(xiàn)不同程度的損壞。

近年來，古建筑木結(jié)構(gòu)修復(fù)和加固工作越來越重要，隨著科技的發(fā)展進(jìn)步，修復(fù)技術(shù)也在不斷更新，修復(fù)人員要根據(jù)古建筑殘損的特點(diǎn)選擇不同的修復(fù)和加固方式[1]。修復(fù)和加固中國(guó)古建筑，對(duì)傳統(tǒng)文化傳承和人民安全性有重要意義。

一、古建筑木結(jié)構(gòu)的損壞形式

（一）古建筑木結(jié)構(gòu)開裂

由于木材弦向、徑向收縮系數(shù)不同，且內(nèi)層和外層水分蒸發(fā)速度存在差異，在干燥過程中容易出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。和鋼材、混凝土等材料不同，木材是一種各向異性、非均質(zhì)的天然高分子有機(jī)材料，所以，在溫度和濕度的變化下，木構(gòu)件結(jié)構(gòu)裂縫會(huì)逐漸增大，導(dǎo)致有效截面減小，大大降低了構(gòu)件的承載能力。

（二）古建筑木結(jié)構(gòu)出現(xiàn)糟朽和蟲蛀

木材的主要成分是一些昆蟲和細(xì)菌的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，如木質(zhì)素、纖維素、可溶性多糖、鹽類、半纖維素和蛋白質(zhì)等其他化合物等，在適宜的濕度和溫度下，細(xì)菌孢子會(huì)分泌酵素，從而分解吸收木材的主要成分，導(dǎo)致木材發(fā)生糟朽。我國(guó)南方地區(qū)，降水量較多，木材糟朽現(xiàn)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(nèi)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(duì)整個(gè)構(gòu)架安全造成嚴(yán)重影響。

（三）古建筑木結(jié)構(gòu)彎曲變形和天然缺陷

由于承載力設(shè)計(jì)冗余不足，外力破壞和材料性能老化，長(zhǎng)期荷載作用下，木構(gòu)件出現(xiàn)彎曲變形現(xiàn)象，不僅影響建筑美觀，還有可能導(dǎo)致建筑倒塌。此外，木結(jié)構(gòu)古建筑中，許多木構(gòu)件存在天然缺陷，如木節(jié)、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(diǎn)組合，就會(huì)產(chǎn)生安全問題。

二、古建筑木結(jié)構(gòu)修復(fù)加固方法

（一）整體加固方法

當(dāng)建筑各個(gè)構(gòu)件錯(cuò)位、位移不大，整體構(gòu)件變形較小，損壞程度較輕時(shí)，可以對(duì)木構(gòu)件直接進(jìn)行整體修復(fù)加固，不用拆換每個(gè)受力構(gòu)件。這種加固方法能較好地保持古建筑原貌，且施工簡(jiǎn)便，成本較低。

當(dāng)建筑主要承重構(gòu)件完好，局部構(gòu)件、建筑外觀損壞嚴(yán)重時(shí)，可以不必拆落木構(gòu)件，先復(fù)位發(fā)生扭轉(zhuǎn)、傾斜的構(gòu)件，更換或者加固一些受損嚴(yán)重的構(gòu)件，再對(duì)木構(gòu)件整體進(jìn)行加固。

當(dāng)建筑構(gòu)架主要承重構(gòu)件受損嚴(yán)重時(shí)，要局部或全部拆落木構(gòu)件，同時(shí)要將受損嚴(yán)重的構(gòu)件更換或加固，這種加固方法對(duì)古建筑的歷史原貌有一定程度的改變。

（二）局部構(gòu)件加固方法

當(dāng)建筑梁枋或柱腳部分發(fā)生糟朽時(shí)，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(gòu)件，不需要整體拆除替換，但是原構(gòu)件與墩接構(gòu)件存在裂縫，對(duì)構(gòu)件的整體性有一定影響，不正保證構(gòu)件原貌。

當(dāng)建筑構(gòu)件表層出現(xiàn)干縮裂縫時(shí)，可采用環(huán)氧樹脂、膩?zhàn)?、桐油灰等膠黏劑灌膠嵌補(bǔ)裂縫洞、孔，若裂縫較大，要先用木條嵌補(bǔ)，隨后用膠黏劑，并用FRP或鐵箍將裂縫區(qū)域箍緊。這種嵌補(bǔ)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(gòu)件，且承載能力減弱。當(dāng)建筑構(gòu)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(shí)，可以采用鐵件箍緊構(gòu)件，鐵件能使構(gòu)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(fā)生銹蝕不僅降低約束作用，還對(duì)古建筑外觀有嚴(yán)重的影響。

當(dāng)建筑構(gòu)件表層結(jié)構(gòu)完整，柱或梁枋由于腐朽或蟲蛀內(nèi)部中空且完好厚度大于50mm時(shí)，可將朽爛部分清除后，灌入化學(xué)物質(zhì)改性環(huán)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(guó)內(nèi)外近年來應(yīng)用較多的FRP材料加固或是支頂加固。若木構(gòu)件受損嚴(yán)重，只能更換新構(gòu)件進(jìn)行修復(fù)加固，要優(yōu)先采用與原構(gòu)件材質(zhì)相同的新構(gòu)件，若有困難，也要采用強(qiáng)度等級(jí)相同的木材代替原構(gòu)件[2]。

三、結(jié)束語(yǔ)

中國(guó)古建筑木結(jié)構(gòu)修復(fù)技術(shù)根植于中國(guó)獨(dú)特的建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和文化觀念，由傳統(tǒng)的房屋修繕技術(shù)逐漸演變而來。我國(guó)現(xiàn)存大量木結(jié)構(gòu)古建筑，都存在不同狀態(tài)、不同形態(tài)的損壞，必須要加固和修繕。總之，修復(fù)和加固過程中，要結(jié)合實(shí)際情況選擇合適的材料和適當(dāng)?shù)姆椒?，盡最大可能保持古建筑的歷史文化風(fēng)貌，做到真正的修舊如舊。

參考文獻(xiàn)：

[1]何巖，冷冬.基于殘損特點(diǎn)的古建筑木結(jié)構(gòu)修復(fù)加固技術(shù)[J].居業(yè)，2016（11）：99-100.

[2]李愛群，周坤朋，王崇臣，解琳琳.中國(guó)古建筑木結(jié)構(gòu)修復(fù)加固技術(shù)分析與展望[J].東南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2019，49（01）：195-206.

作者簡(jiǎn)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。