某磚木結(jié)構(gòu)檢測鑒定與加固方案分析

◎張婷婷 李福春

中華文明歷史悠久，在全國各地保存著大量的古建筑。在我國，古建筑是我國的瑰寶，但在大部分木結(jié)構(gòu)建筑中因為自身施工材料的問題，容易出現(xiàn)開裂、蟲蛀等問題。因為受到自身與外界環(huán)境的影響，使得現(xiàn)存在的木結(jié)構(gòu)建筑出現(xiàn)卯榫節(jié)點的松動、關(guān)鍵構(gòu)件的截面尺寸出現(xiàn)減少、柱腳出現(xiàn)異動的情況，面對這些問題，必須對其進行檢測鑒定，加強對木結(jié)構(gòu)的修復(fù)與加固。本次從以下工程實例中，探討磚木結(jié)構(gòu)的檢測鑒定與加固修復(fù)。

一、工程概況

該工程為某地的一個仿古建筑，為建在地下一層的框架結(jié)構(gòu)頂板上方的其中一個（地上共4 個單體）磚木混合結(jié)構(gòu)，建筑面積約120m2，屋脊高度為6.98m，室內(nèi)外高差0.45m。地下一層基礎(chǔ)持力層為（2）層粘土，地基承載力特征值fak=150kPa，基礎(chǔ)采用獨立基礎(chǔ)加防水底板，底板頂標高為-5.300m。底板厚為350mm，鋼筋為雙層雙向布置，層高4.3m，現(xiàn)澆鋼筋混凝土柱和現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁，部分梁為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁。

二、現(xiàn)場調(diào)查

經(jīng)現(xiàn)場踏勘和查閱相關(guān)施工圖等資料證實，該工程是建在地下一層的框架結(jié)構(gòu)頂板上方，地下框架結(jié)構(gòu)層高4.3m，中柱截面均為450mm×450mm，邊柱截面均為 400mm×400mm，頂板厚均為150mm，板上鋪設(shè)400mm 厚覆土。該工程為磚木混合結(jié)構(gòu)，朝向為南偏西30o，平面呈一字型，木圓柱直徑約為230mm，外墻為采用130mm 青磚、190mm 空心磚中夾80 厚阻燃型擠塑板組成的夾心墻體，墻體四角局部設(shè)有長條石，外墻四角均設(shè)有構(gòu)造柱。共設(shè)4 道木屋架（曾進行過加固補強），屋面為木構(gòu)架上鋪瓦片坡屋面。檢測示意圖見圖1 和圖2。

圖1：平面圖

圖2：立面圖

三、現(xiàn)場檢測

該工程為磚木混合承載結(jié)構(gòu)，豎向傳力構(gòu)件為木柱和兩側(cè)山墻，主要傳力路徑為兩道：

1. 木梁→木構(gòu)架→木柱→地下室頂框架梁→地下室框架柱→獨立基礎(chǔ)→粘土地基；

2.木梁→兩側(cè)山墻→地下室頂框架梁→地下室框架柱→獨立基礎(chǔ)→粘土地基。

現(xiàn)場檢測工作分地上和地下兩部分。

（一）地上部分

1.木構(gòu)架：木構(gòu)架主要由檁和柁（梁）組成，未見明顯的蟲蛀、損傷、裂縫和松弛變形等現(xiàn)象，通風良好，前期已對木構(gòu)件采用鋼構(gòu)件加固木構(gòu)架與木柱采用榫卯連接，連接部位已發(fā)生錯位。

2.木柱：對某木柱根部進行開挖，發(fā)現(xiàn)木柱直接落在地下室頂框架梁上，根部400mm～850mm 高度范圍內(nèi)為覆土，示意圖見圖3。木柱根部處于潮濕環(huán)境，通風不良，腐蝕嚴重。腐朽深度情況按面積估算已超過原截面面積5%，按《民用建筑可靠性鑒定標準》對構(gòu)件安全性進行評定，已達到cu 級，顯著影響承載能力，應(yīng)采取措施。木柱窗臺以上部分未見明顯的蟲蛀、損傷和松弛變形等現(xiàn)象，通風良好。

圖3：木柱根部做法示意圖

3.兩側(cè)山墻：兩側(cè)山墻墻體內(nèi)外葉墻均存在不同程度的裂縫。山墻與木梁發(fā)生明顯錯位；對外墻轉(zhuǎn)角檐口標高處側(cè)向位移進行量測，其中向外傾斜最嚴重的最大值超過H/250，按《民用建筑可靠性鑒定標準》對結(jié)構(gòu)不適于承載的側(cè)向位移等級進行評定，已達到cu 級，顯著影響整體承載，應(yīng)采取措施。

4.圍護墻體：圍護墻體為青磚、空心磚中夾擠塑板組成的夾心墻體。抽檢處內(nèi)外葉墻未按規(guī)范要求設(shè)置可靠拉結(jié)件，內(nèi)外葉墻均存在不同程度的裂縫，窗下主要為斜裂縫，木屋架下主要為八字形裂縫，較為嚴重處外葉墻已經(jīng)形成通透裂縫，最大裂縫寬度達到20mm，見照片1～照片3。

照片1：窗下墻體出現(xiàn)斜裂縫

照片2：木屋架下出現(xiàn)八字形裂縫

照片3：11-B 軸交接處墻體裂縫

（二）地下部分

該建筑在汛情期間有大量水從樓梯處進入地下室，現(xiàn)場可見地下室框架柱柱根近1m 高度范圍內(nèi)均處于潮濕狀態(tài)，地下室頂板漏水嚴重。地下部分鋼筋混凝土框架梁和框架柱，未見不適于承載的裂縫。但底板沿長軸方向跨中部位地面發(fā)現(xiàn)裂縫，且隨時間變化，雨期地面裂縫增長，過后恢復(fù)，但有殘余變形存在。

四、材料強度檢測

依據(jù)相關(guān)規(guī)范標準的規(guī)定，對該建筑夾心墻體的外頁墻砌墻磚及砌筑砂漿的材料強度進行檢測，實測材料強度均滿足國家現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范的最低強度要求。

五、綜合分析

通過現(xiàn)場調(diào)查及檢測，裂縫產(chǎn)生原因分析如下：

（一）結(jié)構(gòu)體系和連接構(gòu)造不合理

該建筑采用磚木混合結(jié)構(gòu)，屋面采用木構(gòu)架，主要豎向受力構(gòu)件為木柱和山墻，墻體采用青磚、空心磚中夾阻燃型擠塑板組成的夾心墻，局部設(shè)有長條石。抽檢部分內(nèi)外夾心墻未設(shè)置拉結(jié)筋，墻體四角設(shè)有鋼筋混凝土構(gòu)造柱。該混合結(jié)構(gòu)各種建筑材料構(gòu)件線膨脹系數(shù)不同，受溫度作用會產(chǎn)生不同程度變形，不能協(xié)調(diào)工作，整體性差。且該建筑某軸縱墻開洞較多，在外力影響下，該軸縱墻破壞較嚴重。

（二）結(jié)構(gòu)裸露和潮濕環(huán)境影響

木質(zhì)材料經(jīng)過長時間的風吹日曬雨淋，受溫度作用木構(gòu)件產(chǎn)生翹曲和變形，導(dǎo)致開裂。

木柱根部長期處于潮濕的環(huán)境下，且未采取防腐通風措施，已出現(xiàn)不同程度的腐蝕情況，自身的承載能力降低。抽檢處木柱根部已經(jīng)腐朽嚴重，有效截面減少，不適于繼續(xù)承載。某軸墻體及木柱直接落在地下室頂框架梁上，另外地下結(jié)構(gòu)室外出口樓梯處框架梁長期暴露在外，屬于露天環(huán)境使用，與地下其他構(gòu)件使用環(huán)境不同。

（三）季節(jié)性水浮力影響

該工程原設(shè)計未考慮抗浮，但在使用過程中，汛情期間地下水位上升，對該地下室結(jié)構(gòu)體產(chǎn)生向上的不均勻水浮力作用，地下室的整體上浮可能導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形，尚需做沉降觀測以便進一步分析。

六、處理措施

1.臨時支護：該工程墻體變形嚴重，存在安全隱患，在加固補強完成之前應(yīng)設(shè)置臨時支護。

2.沉降觀測：由于該建筑受到水浮力影響會產(chǎn)生不同程度的沉降變形，需對地下室結(jié)構(gòu)進行定期沉降觀測，監(jiān)測建筑物在使用期間的工作情況和沉降狀態(tài)，提供可靠的建筑物動態(tài)沉降數(shù)據(jù)，以便在發(fā)生不正常現(xiàn)象時，能及時分析原因采取補強措施，確保工程質(zhì)量安全。

七、修繕加固

我國現(xiàn)存在的古建筑木結(jié)構(gòu)面廣量大，受到廣大群眾的關(guān)注。在古建筑的保護和修繕工作中，必須關(guān)注結(jié)構(gòu)方面的問題，因為結(jié)構(gòu)問題直接關(guān)系到古建筑的穩(wěn)定性和安全性。

1.加固方案：沉降觀測完成前，該工程下部增設(shè)整體鋼筋混凝土剛性基礎(chǔ)，與地下結(jié)構(gòu)隔開，形成獨立體；改變結(jié)構(gòu)體系，改為木構(gòu)件承重體系，墻體作為圍護構(gòu)件使用；原結(jié)構(gòu)木柱根部腐朽部分局部替換；木構(gòu)架與木柱發(fā)生錯位的連接處扶正；原夾心墻內(nèi)外葉墻增設(shè)鋼筋拉結(jié)，并與木柱拉結(jié)。沉降觀測完成后，根據(jù)觀測結(jié)果進行分析，然后確定避免地下室變形對上部結(jié)構(gòu)影響的加固方案。

2.加固保護的原則：在加固施工前，應(yīng)綜合考慮綜合造價和施工周期等因素，選擇合適的修繕處理方法，并且由設(shè)有相關(guān)資質(zhì)的單位進行設(shè)計后方可施工。在修繕時，應(yīng)保持補缺或者替換上去的材料或結(jié)構(gòu)在形式、材質(zhì)、工藝上都必須和原先保存下來的有所區(qū)別，不可以以假亂真。在加固和維修中不能改變古建筑文物原始的狀態(tài)，保留原始工藝技術(shù)、建筑材料、建筑結(jié)構(gòu)和建筑形制等。對于古建筑（木結(jié)構(gòu)）保持結(jié)構(gòu)原有的變形協(xié)調(diào)及受理平衡的條件不變，不可以改變原有結(jié)構(gòu)的受力分配狀態(tài)和傳力路徑。更換的構(gòu)件、加固材料、連接構(gòu)件必須具有易于拆除的特點，便于以后可以更新穎的材料和更先進的技術(shù)做更可靠、更合理的處理。

八、結(jié)束語

對近代磚木結(jié)構(gòu)加固設(shè)計前，需對其進行全面的檢測、計算和鑒定分析，檢測時應(yīng)弄清楚建筑物現(xiàn)狀，如：沉降、傾斜、裂縫、材料強度、裝修情況等，再制定相應(yīng)的加固方案。我保證加固效果，新老結(jié)構(gòu)結(jié)合面處應(yīng)妥善處理，以保證新老結(jié)構(gòu)的可靠連接，保證力的可靠傳遞。加固處理時要注意對節(jié)點部位進行重點處理。對木屋架殼采用有效的支撐系統(tǒng)，既快速方便，又大大提高屋架的整體性和穩(wěn)定性。對于建設(shè)年代久遠的保護性建筑，在施工過程中切忌大面積開挖施工。應(yīng)首先考慮建筑物安全，根據(jù)分段、對稱的原則合理布置開挖施工段。

磚木混合結(jié)構(gòu)的加固和維護能夠有效提高結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能，延長磚木結(jié)構(gòu)的使用壽命，提升結(jié)構(gòu)的整體使用效果。磚木結(jié)構(gòu)的加固和維護方法很多，選擇方法時充分分析出現(xiàn)安全問題的原因，對癥下藥才能夠確保結(jié)構(gòu)的整體狀況得到改善，整體性能得到有效提高。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。