重慶地區(qū)傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)應(yīng)用及運(yùn)維狀況調(diào)研與探討

祁云揚(yáng)，黃浩，鄧高峰，向陽(yáng)，唐迪，潘秋雨，馮豆

（1 重慶大學(xué) 土木工程學(xué)院、山地城鎮(zhèn)建設(shè)與新技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400045； 2 重慶大學(xué)建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院有限公司，重慶 400045）

0 引言

傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)是中華文明的重要元素，其發(fā)展歷史悠久、源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，逐漸形成了獨(dú)有的結(jié)構(gòu)體系、建造技藝及文化特征，并深遠(yuǎn)影響了東亞及南亞地區(qū)的建筑樣式及風(fēng)格。因具有取材方便、建造便捷、造型多變等多種優(yōu)勢(shì)，木結(jié)構(gòu)成為了中國(guó)傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)的主要型式。近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展以及人民對(duì)傳統(tǒng)文化需求的快速增長(zhǎng)，在美麗鄉(xiāng)村、文化振興等國(guó)家重大戰(zhàn)略的指引下，既有傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)的修繕保護(hù)及新建傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)方面的工程需求持續(xù)增長(zhǎng)。

但從總體上看，針對(duì)中國(guó)傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)性能的研究仍處于基礎(chǔ)積累階段，尚未完整建立起幾類常用結(jié)構(gòu)體系性能的系統(tǒng)性知識(shí)體系及評(píng)價(jià)體系； 在標(biāo)準(zhǔn)體系方面，尚未形成采用現(xiàn)代工程技術(shù)手段對(duì)傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)、評(píng)估及加固的適用框架及條文[1-3]。 此外，對(duì)傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的實(shí)地調(diào)查較少，研究過(guò)程中采用的試驗(yàn)對(duì)象或分析對(duì)象存在與實(shí)體建筑偏差較大或代表性不強(qiáng)等問(wèn)題。在相關(guān)工程實(shí)踐中，存在研究積累不足、標(biāo)準(zhǔn)較為欠缺等突出問(wèn)題，相關(guān)現(xiàn)狀及短板制約了對(duì)傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)工程的科學(xué)保護(hù)及利用。

針對(duì)上述需求及問(wèn)題， 本文以重慶地區(qū)傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)建筑的運(yùn)維現(xiàn)狀調(diào)查為起點(diǎn)， 對(duì)其展開討論， 通過(guò)開展廣泛的實(shí)地調(diào)查獲得第一手的建筑運(yùn)維狀況信息，再結(jié)合研究進(jìn)展、標(biāo)準(zhǔn)體系等方面的總結(jié)進(jìn)行綜合探討，以期達(dá)到全面認(rèn)識(shí)重慶地區(qū)傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)的運(yùn)維狀況、研究現(xiàn)狀及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)短板的目的，為后續(xù)研究及工程實(shí)踐提供參考。

1 調(diào)研方案簡(jiǎn)介

為使調(diào)研結(jié)果更具代表性， 本文選取重慶主城九區(qū)及主城外各區(qū)縣分布的共30 個(gè)目的地進(jìn)行了調(diào)查，調(diào)研地分布見表1。

表1 調(diào)研對(duì)象分類

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研工作主要以既有傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)（古建筑或者優(yōu)秀歷史建筑等）以及近年來(lái)新建的傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)兩條主線展開。 重點(diǎn)關(guān)注以下幾部分內(nèi)容：①結(jié)構(gòu)型式；②構(gòu)造做法（基礎(chǔ)、連接及構(gòu)架、圍護(hù)結(jié)構(gòu)）；③殘損狀態(tài)；④運(yùn)維管理情況。

2 結(jié)構(gòu)特征

2.1 構(gòu)架（結(jié)構(gòu)）型式

經(jīng)調(diào)研，重慶地區(qū)常見的構(gòu)架型式主要有：穿斗式、抬擔(dān)式、抬梁式、抬梁穿斗混合構(gòu)架、石木混合承重構(gòu)架等，具體的介紹詳見圖1 及表2。

圖1 構(gòu)架（結(jié)構(gòu)）型式

表2 構(gòu)架（結(jié)構(gòu)）型式分類

2.2 基礎(chǔ)做法

根據(jù)做法不同，重慶地區(qū)傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)可分為：槽形基礎(chǔ)和滿堂基礎(chǔ)[4]。 對(duì)兩類基礎(chǔ)的簡(jiǎn)介詳見圖2 及表3。

表3 基礎(chǔ)做法分類

圖2 基礎(chǔ)做法

2.3 墻體做法

按照墻體材料不同，穿斗式木結(jié)構(gòu)的內(nèi)嵌墻體可以分為竹編泥墻、木板墻、磚砌體墻以及石墻等。 詳細(xì)介紹參考圖3 及表4。

圖3 墻體結(jié)構(gòu)型式

表4 墻體做法分類

2.4 檁條做法

檁條是穿斗式木結(jié)構(gòu)傳遞屋面荷載及水平荷載的重要構(gòu)件，其做法直接影響結(jié)構(gòu)的縱向抗側(cè)剛度[6]。 調(diào)研發(fā)現(xiàn)，重慶地區(qū)傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)的屋面檁條通常有兩種類型——單層檁條（圖4a）及雙層檁條。 雙層檁條根據(jù)上下層檁條的連接關(guān)系，分為無(wú)連接和有連接。 無(wú)連接時(shí)若檁身平直，上下層檁條通常緊挨設(shè)置（圖4b）或錯(cuò)開平行設(shè)置（圖4c）；若某根檁條有撓度，通常將其作為下層檁條，且使撓度方向朝屋頂上方向，有利于結(jié)構(gòu)受力（圖4d）。 有連接時(shí)檁條設(shè)置一根或兩根短木柱在檁身的中部或三等分點(diǎn)，整體上呈對(duì)稱布置（圖4e、f）。

圖4 檁條做法

2.5 節(jié)點(diǎn)做法

重慶地區(qū)的傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)以穿斗式木結(jié)構(gòu)為主，下面主要從兩個(gè)角度——柱腳節(jié)點(diǎn)和枋-柱榫卯節(jié)點(diǎn)進(jìn)行介紹。 詳細(xì)介紹見表5 及圖5。

圖5 節(jié)點(diǎn)做法

表5 節(jié)點(diǎn)做法分類

對(duì)于常見的單層穿枋-木柱節(jié)點(diǎn)，需進(jìn)一步介紹，按節(jié)點(diǎn)處銷釘與木楔的位置及不同榫頭構(gòu)造分類，分類結(jié)果見表6 及圖6。

圖6 單層穿枋-木柱節(jié)點(diǎn)

表6 單層穿枋-木柱節(jié)點(diǎn)分類

3 運(yùn)行現(xiàn)狀中的突出問(wèn)題

3.1 既有傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)運(yùn)營(yíng)中的問(wèn)題

經(jīng)過(guò)大范圍的實(shí)地調(diào)研，筆者發(fā)現(xiàn)了許多可能影響傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)性能的問(wèn)題和隱患，下面將對(duì)出現(xiàn)次數(shù)較多的幾項(xiàng)問(wèn)題進(jìn)行分類闡述，具體結(jié)果如表7、圖7 所示。

表7 結(jié)構(gòu)隱患分類

圖7 結(jié)構(gòu)隱患分類

3.2 傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)新建工程中的問(wèn)題

3.2.1 材料選用

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，新建的傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)工程在木材選用方面存在較多的問(wèn)題，集中體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）設(shè)計(jì)人員未明確材料選擇要求，如樹種、含水率，材質(zhì)等級(jí)要求等；（2）目前市場(chǎng)上能直接獲得的原木、方木等材料一般未按照《木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》等的相關(guān)要求進(jìn)行處理；（3）施工及驗(yàn)收過(guò)程中，技術(shù)人員對(duì)木結(jié)構(gòu)材料的技術(shù)要求不了解，把控不到位。

上述問(wèn)題使得傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)新建工程由于材料原因，讓木結(jié)構(gòu)在使用中短期內(nèi) （1～5年）即出現(xiàn)嚴(yán)重的腐朽及開裂等成為普遍現(xiàn)象。

3.2.2 構(gòu)造處理

調(diào)查發(fā)現(xiàn)， 工程中常見的構(gòu)造失當(dāng)情況有： 柱腳構(gòu)造不當(dāng)，如未設(shè)置基礎(chǔ)石等，易造成柱根腐朽；屋面防水構(gòu)造既未參照傳統(tǒng)做法， 亦與現(xiàn)代做法不符， 特別是檐口部位，易發(fā)生排水不暢及滲漏；構(gòu)件表面涂飾工藝不當(dāng)，如未做地杖即施做面漆等，易引起涂層起皮脫落（圖8）。 由上述構(gòu)造處理不當(dāng)引發(fā)的工程質(zhì)量問(wèn)題也較為常見。

圖8 柱身起皮脫落

3.2.3 實(shí)施中的技術(shù)問(wèn)題

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，部分傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)新建工程未經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)，其余按照建設(shè)程序?qū)嵤┑墓こ讨校谙嚓P(guān)環(huán)節(jié)存在以下一些普遍問(wèn)題：

（1） 設(shè)計(jì)一般由建筑專業(yè)人員負(fù)責(zé)實(shí)施，大部分情況下無(wú)結(jié)構(gòu)專業(yè)人員參與；設(shè)計(jì)文件中未明確材料選用要求；關(guān)鍵部位設(shè)計(jì)深度不足，如節(jié)點(diǎn)構(gòu)造，排水防潮做法等；僅有建筑施工圖，無(wú)結(jié)構(gòu)施工圖；

（2） 施工圖審查對(duì)結(jié)構(gòu)專業(yè)不做要求，忽視結(jié)構(gòu)安全性；審查人員不熟悉木結(jié)構(gòu)，審查質(zhì)量較低；

（3） 施工及驗(yàn)收時(shí)突出存在材料進(jìn)場(chǎng)無(wú)質(zhì)量控制等問(wèn)題，特別是對(duì)含水率無(wú)控制。

上述情況造成傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)新建工程的質(zhì)量通病較多。 另外，新建的傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)一般用于公共建筑，其使用用途、荷載條件與傳統(tǒng)用途已經(jīng)有明顯區(qū)別，忽視結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算分析，使用過(guò)程中出現(xiàn)安全性及耐久性方面的問(wèn)題也屢見不鮮。

4 標(biāo)準(zhǔn)及管理政策現(xiàn)狀

重慶地區(qū)的傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)以穿斗式木結(jié)構(gòu)為主。 《木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》[1]（GB 50005—2017）作為專門針對(duì)木結(jié)構(gòu)出臺(tái)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)穿斗式木結(jié)構(gòu)也有一些具體的規(guī)定，但總體上針對(duì)性不強(qiáng)。

《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》[2]（GB 50011—2010）中的11.3 節(jié)涉及到了多條有關(guān)穿斗式木結(jié)構(gòu)的規(guī)定，明確了穿斗式木結(jié)構(gòu)的可建高度、穿枋設(shè)置部位及穿枋開榫要求，規(guī)定平面外的穩(wěn)定性需要依靠縱向支撐來(lái)保持。 相應(yīng)措施對(duì)傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)的文化特征有一定的影響。

《古建筑木結(jié)構(gòu)維護(hù)與加固技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》[3]《古建筑木結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》[7]等規(guī)范對(duì)既有傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)的檢測(cè)、鑒定及加固等有較全面的規(guī)定，但鑒于傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)建筑本身較強(qiáng)的地域性，其適用性需結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的編制背景條件進(jìn)行進(jìn)一步明確。 另外，針對(duì)傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)的加固處理方法仍十分缺乏，尚需結(jié)合目前的一些新材料、新技術(shù)提出更好的解決方案。

5 討論與建議

本文通過(guò)對(duì)大量實(shí)地調(diào)研資料的梳理和總結(jié)， 從結(jié)構(gòu)型式、基礎(chǔ)、墻體、屋面及節(jié)點(diǎn)幾個(gè)角度介紹了重慶地區(qū)傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)普遍的構(gòu)造做法；同時(shí)對(duì)走訪過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的常見結(jié)構(gòu)問(wèn)題或隱患作了分類，探討了新建傳統(tǒng)形制木結(jié)構(gòu)在建造及運(yùn)營(yíng)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題。 通過(guò)上述工作，除了得到實(shí)際工程的第一手資料外，還提出了以下見解與建議：

（1） 傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的地域特色，木材選用、結(jié)構(gòu)布置以及使用過(guò)程中出現(xiàn)的常見問(wèn)題等均與地區(qū)的材料供給、風(fēng)俗文化及氣候特點(diǎn)等相關(guān)，具有明顯的地域差別。 因此，建議深入開展針對(duì)本地區(qū)的全面的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研及整理工作， 相關(guān)的研究工作、標(biāo)準(zhǔn)制定工作可立足于本地特色開展。 研究宜充分考慮建筑的地域做法及環(huán)境影響等，標(biāo)準(zhǔn)制定則應(yīng)以地方標(biāo)準(zhǔn)編制為主線開展；

（2） 民居建筑及村寨建筑的存量仍較大，但針對(duì)這類建筑結(jié)構(gòu)性能的試驗(yàn)、研究較少，在明確其性能的基礎(chǔ)上制定相應(yīng)的技術(shù)措施，才更有利于科學(xué)地保護(hù)和利用；

（3） 現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中針對(duì)傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)的規(guī)定尚不全面，結(jié)構(gòu)的加固技術(shù)非常缺乏，因此呼吁加大對(duì)相關(guān)研究及標(biāo)準(zhǔn)制定的支持力度，加強(qiáng)對(duì)相關(guān)工程實(shí)施過(guò)程中的技術(shù)流程管理、質(zhì)量管控等。