傳統(tǒng)古建筑木結(jié)構(gòu)修繕加固設(shè)計(jì)研究

【摘要】保護(hù)傳統(tǒng)建筑的風(fēng)格可以幫助人們正確地了解歷史和傳統(tǒng)文化，因此傳統(tǒng)古建筑的修繕加固具有重要的歷史意義。文章基于目前大多數(shù)古建筑都存在的結(jié)構(gòu)安全問題，結(jié)合南京市浦口區(qū)某古建筑修繕項(xiàng)目，通過實(shí)地踏勘，查找歷史資料，了解現(xiàn)狀存在的問題，遵循文物修繕的基本原則對(duì)該建筑進(jìn)行修繕，主要包括木柱、墻體和木梁等方面的加固，恢復(fù)了古建筑原有的建筑風(fēng)貌，延長(zhǎng)其使用年限。

【關(guān)鍵詞】傳統(tǒng)古建筑；木結(jié)構(gòu)；修繕加固

【中圖分類號(hào)】TU366.2 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-6028（2025）01-0100-03

0 引言

傳統(tǒng)古建筑在文化傳承與歷史研究中具有重要的地位，但隨著時(shí)間的推移，古建筑木結(jié)構(gòu)普遍面臨老化、腐朽、蟲蛀等自然損傷問題，嚴(yán)重威脅其安全使用[1]。古建筑是留給人們的重要遺產(chǎn)，更加需要保護(hù)與利用，傳統(tǒng)古建筑多以木結(jié)構(gòu)為主，木結(jié)構(gòu)的修繕加固成為重中之重。一些木結(jié)構(gòu)建筑由于使用荷載增加，導(dǎo)致木構(gòu)件被破壞，縮短了建筑的使用壽命[2]。白蟻對(duì)木結(jié)構(gòu)的損傷較大，會(huì)導(dǎo)致建筑承載力大幅度降低。同時(shí)，木結(jié)構(gòu)容易受到周邊環(huán)境的影響，易產(chǎn)生干縮裂縫，間接影響其尺寸，也會(huì)導(dǎo)致承載力下降。目前，越來越多的古建筑出現(xiàn)安全問題，安全結(jié)構(gòu)鑒定為C級(jí)或者D級(jí)，不能正常使用，故有必要進(jìn)行加固，從而充分利用此類資源[3]。本文基于具體項(xiàng)目，重點(diǎn)分析在木結(jié)構(gòu)修繕過程中的措施，提供一些加固技巧，以供交流。

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目背景

某古建筑位于江蘇省南京市浦口區(qū)泰山街道辦事處滄波門居委會(huì)油坊巷12號(hào)，是民國時(shí)期一個(gè)救死扶傷和接濟(jì)窮苦之人的慈善組織舊址。該建筑坐北朝南，占地面積362 m2，建筑面積287 m2，建筑高度6.12 m，2019年被公布為南京市江北新區(qū)不可移動(dòng)文物。

1.2 基本情況

該古建筑為一層院落式木結(jié)構(gòu)建筑，一路兩進(jìn)帶左右兩廂院落，長(zhǎng)19.6 m，寬17.1 m。北房結(jié)構(gòu)形式為五柱七架穿斗式建筑，南房結(jié)構(gòu)形式為三柱五架穿斗式建筑。

建筑四周外墻為磚墻，內(nèi)墻在后期改造中被加固，強(qiáng)度得到顯著提升，原本的格柵門窗被磚墻所替代。根據(jù)對(duì)南京市歷史城區(qū)傳統(tǒng)民居形式的研究，以及結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)遺留的木構(gòu)件推斷，內(nèi)院原本應(yīng)為板壁格柵門窗。該建筑現(xiàn)狀外立面見圖1，建筑四周磚墻檐口為磚疊澀，內(nèi)院為出檐，但檐口均不見飛椽，推斷因后期破損被改造去除。

建筑整體保存較為完整，西側(cè)及南側(cè)有自搭建建筑與文物建筑相連。正門入口處原有一組圍墻為老磚砌筑，磚塊與建筑外墻相同，疑似照壁，現(xiàn)因片區(qū)征收已被拆毀。建筑梁柱等木結(jié)構(gòu)基本完整，但因年代久遠(yuǎn)，開裂、腐朽、破損嚴(yán)重。建筑磚墻保存基本完整，局部破損，無沉降、傾斜等現(xiàn)象。大部分屋面瓦被后期改造更換為平瓦。

2 古建筑現(xiàn)狀調(diào)查

建筑整體保存較為完整，但因后期改造導(dǎo)致格局變化較大，且木構(gòu)件開裂、腐朽、破損較為嚴(yán)重。

2.1 地面

現(xiàn)狀地面除主入口位置能觀察到原有青石外，其余區(qū)域均不見原有鋪裝。

內(nèi)院雜物堆積，雜草叢生，環(huán)境較差。大部分地面被后期改造為水泥地面，東側(cè)內(nèi)院有原有排水溝遺存。現(xiàn)狀室內(nèi)地面因后期居住裝修改造，大多為地磚或水泥地面。

2.2 柱子

建筑木柱大多開裂、腐朽、破損嚴(yán)重，并且有明顯的蟲蛀現(xiàn)象，且木柱普遍直徑較細(xì)，大多直徑在140 mm左右。

2.3 墻體

建筑外圍護(hù)墻體為老城墻磚砌筑，磚塊大小不一，山墻面上部1/3區(qū)域?yàn)榭斩穳ζ鲋绞健w局部酥堿、破損、缺失，表面粉刷層剝落嚴(yán)重，未出現(xiàn)明顯沉降、開裂情況。室內(nèi)隔墻均為后期改造砌筑紅磚墻。

2.4 梁架

建筑梁架主體結(jié)構(gòu)尚存，但局部存在撓度變形及受潮開裂。建筑局部屋面梁架存在吊頂遮擋，實(shí)際狀況需施工揭頂后進(jìn)行判斷。

2.5 屋面

屋面整體保存較為完整，屋面瓦被后期改造更換為現(xiàn)代平瓦，僅屋脊與山墻邊緣處有部分小青瓦遺存。磚墻檐口為磚細(xì)疊澀，疊澀破損較為嚴(yán)重。出檐部分飛椽完全缺失，現(xiàn)平瓦鋪設(shè)至檐椽。屋面檁條、椽子均有腐朽、變形、開裂現(xiàn)象，現(xiàn)狀屋脊為疊瓦屋脊?，F(xiàn)狀室內(nèi)局部有吊頂，木椽上部為蘆席打底，局部存在破損漏雨現(xiàn)象。

2.6 門窗

所有格柵門窗均被后期改造為磚墻，無遺存，現(xiàn)存木窗均經(jīng)過后期改造，無原花格窗遺存。主入口處為雙開木板門，破損較為嚴(yán)重，表面油漆剝落。木柱上云頭部分缺失，尚有部分遺存。

2.7 磚作與石作

主入口上方有磚砌門頭，局部破損，表面被后期水泥砂漿粉刷，不見原有圖案或文字。北側(cè)外墻窗上沿均有窗楣存在，窗楣破損嚴(yán)重，東側(cè)外墻也有一處窗楣存在，保存較為完整，形式與西側(cè)窗楣不同。因后期裝修，室內(nèi)地平太高，所有柱礎(chǔ)均不見，室外臺(tái)基也因地平改造不可見。

3 古建筑修繕加固措施

3.1 文物建筑保護(hù)和修繕原則

1）真實(shí)性原則。遵照《中華人民共和國文物保護(hù)法》等法律法規(guī)和《國家文化遺產(chǎn)保護(hù)通知》（國發(fā)〔2005〕42號(hào)）的要求，堅(jiān)持“保護(hù)為主，搶救第一，合理利用，加強(qiáng)管理”的文物保護(hù)工作方針[4]。以國家和地方的相關(guān)法律為依據(jù)，本次修繕工程屋面揭頂不落架，對(duì)文物建筑的干預(yù)降低到最低程度，最大可能實(shí)現(xiàn)文物建筑及環(huán)境的完整性、真實(shí)性。

2）可識(shí)別性原則。堅(jiān)持不改變文物原狀基礎(chǔ)上，保持對(duì)文物建筑修繕的可識(shí)別性。

3）安全與有效原則。修繕技術(shù)應(yīng)參照原有建筑傳統(tǒng)工藝，所有新材料、新工藝必須經(jīng)過驗(yàn)證，對(duì)歷史建筑無害才可以使用。經(jīng)過修繕的梁架結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)全面減除隱患，保證15年內(nèi)不再修繕[5]。

4）合理利用原則。在不損害建筑本體結(jié)構(gòu)安全及整體風(fēng)貌前提下，合理安排建筑使用功能。

3.2 具體修繕措施

3.2.1 木柱修繕措施

根據(jù)結(jié)構(gòu)鑒定及驗(yàn)算，部分木柱直徑較小，無法滿足承載力要求，需要增大木柱，替換原木柱，增加其承載力。對(duì)于存在多道干縮裂縫、柱底部表面腐朽且有明顯蟲蛀現(xiàn)象的木柱，如果表面腐朽但柱心保存完好，經(jīng)過結(jié)構(gòu)驗(yàn)算，在承載力滿足設(shè)計(jì)要求的前提下，可將腐朽部分剔除，用干燥木材修補(bǔ)粘接，并做好防腐措施。

當(dāng)木柱干縮裂縫深度不超過柱徑1/3時(shí)，可采用嵌補(bǔ)方法修繕。裂縫寬度小于3 mm時(shí)，可直接用膩?zhàn)庸茨▏?yán)實(shí)，然后再刷油漆。若裂縫寬度在3～10 mm，則需要加塞木條嵌補(bǔ)，使用樹脂膠粘接牢靠。裂縫寬度超過10 mm時(shí)，還需要用鐵箍固定，間距為300 mm。

當(dāng)柱腳腐朽嚴(yán)重且自柱底面向上未超過柱高的1/4時(shí)，采用木料墩接修繕，除使墩接榫頭嚴(yán)密對(duì)縫外，還應(yīng)加設(shè)鐵箍，鐵箍應(yīng)嵌入柱內(nèi)保證美觀。

3.2.2 梁架修繕措施

若梁架局部存在開裂現(xiàn)象，將糟朽部分剔除干凈，并鑿成有規(guī)則的幾何形狀，選用好木料制成同樣幾何形狀的木塊貼補(bǔ)，用膠粘牢、鐵箍箍緊。局部存在受潮、腐朽情況，若腐朽裂紋深度不超過原有直徑的1/4，可采取嵌補(bǔ)的方法進(jìn)行修整，先用木條和耐水性膠黏劑，將縫隙嵌補(bǔ)粘接嚴(yán)實(shí)，再用兩道以上鐵箍或玻璃鋼箍箍緊。損壞嚴(yán)重?zé)o法繼續(xù)使用的檁條，采用原有材料、原有尺寸進(jìn)行替換。

3.2.3 屋面修繕措施

揭瓦重做屋面防水，更換蘆席基層為木望板，然后鋪設(shè)35 mm厚細(xì)石混凝土摻107膠，內(nèi)設(shè)鍍鋅鋼絲，網(wǎng)孔尺寸為25 mm×25 mm，最后30 mm厚1：3石灰砂漿坐漿，鋪小青瓦。

3.2.4 墻體修繕措施

針對(duì)磚料酥堿嚴(yán)重區(qū)，首先需要去除磚墻表面酥堿部分，鏟除干凈后再使用水硬性石灰進(jìn)行嵌補(bǔ)，抹平后用其勾凹縫，凹深不小于4 mm。外墻采用混合砂漿粉刷，15 mm厚1：1：6水泥石灰膏砂漿打底，10 mm厚1：0.3：3水泥石灰砂漿進(jìn)行粉面處理。此外，需要在舊抹灰墻面上制出許多小坑，且用水泅濕，使新舊層更容易結(jié)合，減少墻面空鼓。

3.2.5 地面修繕措施

鏟除后期裝修地磚或水泥地面，降低室內(nèi)標(biāo)高，露出原有柱礎(chǔ)，恢復(fù)方磚地面。具體操作方法如下：①夯實(shí)素土作為基礎(chǔ)；②在素土上鋪設(shè)100 mm厚的碎石并夯實(shí)；③在碎石層上澆筑60 mm厚的C15混凝土；④在混凝土表面撒一層1：1的水泥黃沙，并壓實(shí)抹光；⑤刷涂一層冷底子油作為防潮層的準(zhǔn)備；⑥鋪設(shè)兩道熱瀝青作為防潮層，厚度需達(dá)到2 mm以上；⑦在瀝青層上涂抹20 mm厚的1：2干硬性水泥砂漿作為黏結(jié)層；⑧在黏結(jié)層上撒一層素水泥，并加入適量清水，以便于鋪設(shè)15 mm厚400 mm×400 mm的方磚；⑨使用干水泥擦縫，以確保方磚之間的縫隙緊密且美觀。

3.2.6 防蟲防腐措施

對(duì)于木構(gòu)建筑來說，白蟻防治工作十分重要，可對(duì)木構(gòu)件采用噴灑和滴注的方式進(jìn)行防治處理。藥劑的選用應(yīng)為當(dāng)代無毒或毒性較小的藥劑，不得使用對(duì)人畜有害、污染環(huán)境的藥劑。白蟻的防治工程應(yīng)由相關(guān)資質(zhì)的單位實(shí)施。建筑投入使用后，需要定期進(jìn)行防白蟻工作，檢查木構(gòu)件是否被白蟻侵蝕。

3.3 結(jié)構(gòu)加固措施

3.3.1 木柱基礎(chǔ)加固

大部分木柱基礎(chǔ)都是磚砌，這種木柱底部很容易腐爛，與地面的接觸部分濕氣大，而且還會(huì)有很多白蟻，嚴(yán)重影響木柱的承載力。因此，需要對(duì)木柱基礎(chǔ)進(jìn)行加固，本設(shè)計(jì)采用鋼筋混凝土進(jìn)行包裹，并用塑料薄膜作為保護(hù)層，防止水的侵蝕，還可以有效防止白蟻侵蝕，避免損壞木柱內(nèi)部結(jié)構(gòu)，降低木柱承載力。

若木柱底腐爛高度不超過1/4，可采用墩接的方式加固，替換新的柱根，先用環(huán)氧類有機(jī)膠粘接，再用沉頭螺栓固定，最后用纖維布纏繞，木柱墩接大樣見圖2。加固后，表面刷防腐涂料，不影響外觀。

3.3.2 墻體加固

外墻大多經(jīng)過風(fēng)化，很多砂漿強(qiáng)度不足，墻體承載力降低。因此，可以在外墻內(nèi)側(cè)增加鋼筋網(wǎng)，并用聚合物砂漿粉刷的方式加固，砂漿厚度一般為40 mm，這樣不影響外立面的效果，對(duì)墻的承載力也起到了加強(qiáng)的作用，提高了墻體的整體性，對(duì)抗震有很大的作用。

3.3.3 木屋架的加固

對(duì)于腐爛、開裂及蟲蛀嚴(yán)重的木屋架桿件，經(jīng)過驗(yàn)算后若承載力滿足要求，可以直接替換等級(jí)在TC13以上的相同尺寸的木構(gòu)件。對(duì)于屋架弦桿尺寸不足的情況，可在弦桿下面增設(shè)隨梁枋，木銷連接并用結(jié)構(gòu)膠粘接，最后包裹兩層碳纖維，使其共同受力。對(duì)于架梁與上部立柱之間的連接，可采用兩根巴釘進(jìn)行加固，使連接更加可靠。屋架弦桿加固大樣見圖3。

4 結(jié)語

木結(jié)構(gòu)建筑長(zhǎng)期暴露在室外環(huán)境中，受到溫度的影響較大，缺少保護(hù)，使用壽命都很短，因此需要定期進(jìn)行檢查。尤其是一些文物建筑，更需要做好防腐防火防蟲措施，延長(zhǎng)木建筑的工作年限。隨著科技的發(fā)展，會(huì)有更多的現(xiàn)代材料應(yīng)用到木結(jié)構(gòu)加固中，并且對(duì)原有結(jié)構(gòu)的破壞控制到最小。對(duì)于文物建筑的修繕，需要堅(jiān)持修舊如舊的原則，在不破壞原有結(jié)構(gòu)、盡量保留原有構(gòu)件的前提下，還原古建筑的風(fēng)貌。

參考文獻(xiàn)

[1] 李美濤.古建筑物木結(jié)構(gòu)修繕加固技術(shù)[J].石材，2024（8）：7-9.

[2] 葛福沖，鞏豪杰，張金濤，等.古建筑木結(jié)構(gòu)榫卯節(jié)點(diǎn)加固研究[J].四川水泥，2024（5）：25-27.

[3] 錢若霖，黃春暉.碳纖維復(fù)合材料在土木加固工程中的應(yīng)用研究[J].合成材料老化與應(yīng)用，2023，52（6）：117-119.

[4] 張良.木結(jié)構(gòu)古建筑加固技術(shù)研究[J].福建建筑，2023（12）：53-57.

[5] 徐婷.古建筑木結(jié)構(gòu)加固方法研究[J].工程與建設(shè)，2023，37（5）：1624-1626.

[作者簡(jiǎn)介]丁馴（1990—），男，江蘇鹽城人，碩士研究生，工程師，研究方向：古建筑結(jié)構(gòu)加固。