邢凱峰，王 磊

（1.黃山學(xué)院 建筑系，安徽 黃山 245041；2.安徽兩淮建設(shè)有限責(zé)任公司，安徽 合肥 230001）

徽州古建筑木結(jié)構(gòu)加固修復(fù)方法研究

邢凱峰1，王 磊2

（1.黃山學(xué)院 建筑系，安徽 黃山 245041；2.安徽兩淮建設(shè)有限責(zé)任公司，安徽 合肥 230001）

對徽州古建筑的結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行分析，闡明其結(jié)構(gòu)破壞的特點(diǎn)，分析比較不同古建筑木結(jié)構(gòu)加固修復(fù)方法的優(yōu)缺點(diǎn)，為徽州古建筑木結(jié)構(gòu)不同破壞類型提供適合的加固修復(fù)方法提供參考。隨著科技的發(fā)展，不斷改進(jìn)完善的加固修復(fù)方法會在徽州古建筑的保護(hù)上發(fā)揮積極的作用。

徽州古建筑；結(jié)構(gòu)安全；加固修復(fù)；新方法

1背 景

徽州悠久的歷史創(chuàng)造了燦爛的徽州文化，古徽州的大地上涌現(xiàn)出了許多建筑杰作，民居、祠堂和牌坊作為徽州古建筑的典型為中外建筑界所嘆服。它以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)形式著稱于世，其特征主要體現(xiàn)在它是以磚、木、石為原料，以柱、枋、梁、檁、椽等構(gòu)件組成的木結(jié)構(gòu)建筑（如圖1）?；罩莨沤ㄖ窘Y(jié)構(gòu)采用榫卯連接，這是偉大的創(chuàng)造，也是其具有良好受力性能的關(guān)鍵所在。但這些令人贊賞的文化遺產(chǎn)，由于長期受自然環(huán)境等外力作用和材料本身性能的退化，其結(jié)構(gòu)的承載力和穩(wěn)定性不斷下降，加之木構(gòu)件受風(fēng)吹雨淋，白蟻蛀蝕，人為毀壞，徽州古建筑結(jié)構(gòu)的安全性正在遭受嚴(yán)重的威脅。那些歷經(jīng)滄桑的徽州古建筑閃耀著濃郁的人文地域色彩，蘊(yùn)藏著豐富的歷史文化內(nèi)涵，是人類共同的寶貴財(cái)富，是不可再生的珍貴資源，是貫通歷史與未來的橋梁紐帶，是黃山人民共有的精神家園。如果不采取有效手段加以保護(hù)，這些前人給我們留下來的寶貴建筑遺產(chǎn)將會消失殆盡，因此研究古建筑木結(jié)構(gòu)的加固修復(fù)方法對徽州古建筑的保護(hù)很有必要，且具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

圖1 典型徽州木結(jié)構(gòu)古建筑

2 古建筑木結(jié)構(gòu)加固修復(fù)方法

2.1 古建筑木結(jié)構(gòu)頂棚內(nèi)榫卯節(jié)點(diǎn)的加固法

榫卯連接是古建筑梁與柱連接的主要形式，但由于木材本身所具有的特點(diǎn)，在外力作用下可能出現(xiàn)拔榫現(xiàn)象。這種破壞癥狀一旦出現(xiàn)，會直接影響結(jié)構(gòu)的局部穩(wěn)定性和整體穩(wěn)定性，甚至?xí)拐麠澖ㄖa(chǎn)生傾覆性破壞。為了避免這種破壞癥狀的出現(xiàn)，需要及時對出現(xiàn)拔榫的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行加固修復(fù)，現(xiàn)有的對古建筑的榫卯節(jié)點(diǎn)進(jìn)行加固修復(fù)的方法主要有：

1.用鐵釘直接將榫卯節(jié)點(diǎn)固定；

2.用角鋼或短木柱對拔榫的部位進(jìn)行附加支撐；

3.用短鋼沿著梁柱截面包裹住已經(jīng)拔榫的梁和柱，再用木釘將扁鋼固定在梁和柱上。

但上述方法還存在一些不足之處，方法1對木構(gòu)件本身具有破壞作用，容易造成木構(gòu)件鐵釘位置處開裂或強(qiáng)度降低等問題。方法2不利于檢修，角鋼長時間暴漏在外也會銹蝕，且不易更換，加固效果降低而出現(xiàn)新的安全隱患。方法3木釘?shù)闹谱鞴に囕^為復(fù)雜，而且數(shù)量較多。實(shí)用新型專利CN 201437643 U是一種用于古建筑木結(jié)構(gòu)頂棚內(nèi)榫卯節(jié)點(diǎn)的加固裝置，該裝置具有古建筑木結(jié)構(gòu)沒有破壞、工藝簡便、安裝方便和易于檢修、更換的優(yōu)點(diǎn)。此方法對加固修復(fù)徽州古建筑木結(jié)構(gòu)有很好的借鑒作用。

2.2 嵌肋加固修復(fù)古建筑木梁柱法

整個皖南地區(qū)的古建筑幾乎全部都是木結(jié)構(gòu)，這些古建筑由于長期受日曬雨淋，白蟻蛀蝕侵害(如圖2)，木梁、柱表面腐蝕老化，梁端和跨中劈裂，柱身損傷開裂，古建筑的安全性在逐年降低。目前對古建筑木梁、木柱的加固修復(fù)一般都是采用更換整梁、整柱，或是對孔洞、裂縫進(jìn)行灌漿填充。這些方法在一定程度上提高了古建筑的安全性，但不足之處在于更換梁柱前需要對建筑的梁柱進(jìn)行卸載，存在安全隱患，且施工速度慢，造價高。另外更換過后構(gòu)件的外觀與原有部分存在明顯差異，違背了具有文物價值古建筑“修舊如舊”的原則。發(fā)明專利CN 101922241 A嵌肋加固修復(fù)古建筑木梁柱的方法是一種依據(jù)“修舊如舊”的原則，施工進(jìn)度快、成本低、安全性高，不用更換整個構(gòu)件，只對受損部分修復(fù)加固，且外觀與原有部分差異不大的加固修復(fù)古建筑的新方法，此方法也非常適合對徽州古建筑木結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固修復(fù)。

圖2 被白蟻蛀蝕的徽州古建筑木梁柱

2.3 古建筑木結(jié)構(gòu)原位修復(fù)方法

徽州古建筑是中國古代建筑中的一顆璀璨明珠，是徽州文化研究的重要對象之一。在現(xiàn)存的大量徽州古建筑中，其中不乏有著悠久歷史和重要文化價值的文物建筑，但許多遺存的文物古建筑年代久遠(yuǎn)，結(jié)構(gòu)毀損非常嚴(yán)重(如圖3)。目前對文物古建筑的維修通行的做法是先落架，再采用浸漬法或加壓注入法對木構(gòu)件進(jìn)行除蟲防腐處理，這種方法具有一定的防蟲防腐效果，但它具有技術(shù)要求高、施工工期長、成本高等缺點(diǎn)。特別在落架的過程中容易損壞構(gòu)件和附屬文物，造成文物建筑價值的損失。發(fā)明專利CN 101638944 A古建筑木結(jié)構(gòu)原位修復(fù)方法是一種操作簡單、成本低、工期短的新方法，它能夠在木構(gòu)件不落架的情況下對蟲蛀木構(gòu)件進(jìn)行修復(fù)處理。修復(fù)過程為先在木構(gòu)件表面找出較大蟲蛀孔洞作為灌注口，將洞內(nèi)雜物沖洗干凈，并查找構(gòu)件表面的滲漏水點(diǎn)，用環(huán)氧樹脂進(jìn)行修補(bǔ)，排走清水后向洞內(nèi)灌注殺蟲劑溶液，灌滿后封堵灌注口對木構(gòu)件內(nèi)部進(jìn)行浸漬，同時在外表面用噴霧法進(jìn)行除蟲防腐處理，最后排出殺蟲液并灌注高分子材料進(jìn)行加固。此方法對遭受白蟻危害的古文物建筑木結(jié)構(gòu)的加固修復(fù)效果明顯。

圖3 年久失修而毀損的徽州古建筑木梁柱

2.4 采用纖維材料加固法

由于木材具有容易開裂的特點(diǎn)，使用多年的古建筑中木柱普遍存在裂縫?！赌窘Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50005-2003）通過規(guī)定木柱的材質(zhì)等級來限制開裂對木柱性能的不利影響，這并不能解決在役木柱使用后出現(xiàn)裂縫的不利影響。另外，對木材材質(zhì)等級的限制也降低了木材的利用效率，造成木材資源的極大浪費(fèi)。近年來CFRP在木結(jié)構(gòu)維修加固領(lǐng)域得到越來越多的發(fā)展。[1]文[2]進(jìn)行了CFRP加固圓木柱的實(shí)驗(yàn)研究，文[3]進(jìn)行了粘貼CFRP布加固長木柱的對比實(shí)驗(yàn)研究，文[4]進(jìn)行了開裂短方木柱粘貼水平CFRP布的實(shí)驗(yàn)研究，文[5]進(jìn)行了古建筑榫卯節(jié)點(diǎn)加固試驗(yàn)研究。隨著新材料的不斷涌現(xiàn)，木結(jié)構(gòu)加固的新方法也在不斷出現(xiàn)，采用纖維材料加固法也會在徽州古建筑木結(jié)構(gòu)加固修復(fù)方面得到應(yīng)用和發(fā)展。

3結(jié) 語

徽州古建筑歷經(jīng)日曬雨淋，風(fēng)霜雨雪的殘損依然保存至今，是祖先留給我們后人的寶貴財(cái)富，但是許多保留下來的木結(jié)構(gòu)古建筑由于天長日久，結(jié)構(gòu)破殘嚴(yán)重，需要采用科學(xué)合理的加固修復(fù)方法對其進(jìn)行有效的加固維修。為了更好地保護(hù)好它們，做到既不破壞建筑本身原有的歷史文化信息，又要使其結(jié)構(gòu)破損部位得到加固修復(fù)，就必須研究目前已有的一些古建筑木結(jié)構(gòu)加固修復(fù)方法，找到適合徽州古建筑木結(jié)構(gòu)加固修復(fù)的行之有效的方法，這樣才能使徽州古建筑長久地傳承下去。通過分析國內(nèi)最新一些關(guān)于古建筑木結(jié)構(gòu)加固修復(fù)方法的專利技術(shù)和采用新型材料進(jìn)行木結(jié)構(gòu)加固的措施，這為困擾徽州古建筑保護(hù)問題的難題找到了突破口。因?yàn)檫@些新的方法并不需要投入大量的資金，技術(shù)也不是那么復(fù)雜，只要我們因地制宜，結(jié)合徽州古建筑的特點(diǎn)和現(xiàn)狀，對這些方法加以整合，取長補(bǔ)短，就一定能在徽州古建筑木結(jié)構(gòu)的加固修復(fù)工作中發(fā)揮作用，產(chǎn)生很好的效果。隨著科技的發(fā)展，不斷改進(jìn)完善的古建筑木結(jié)構(gòu)加固修復(fù)新方法將會在徽州古建筑的加固修復(fù)工作中發(fā)揮積極的作用。

[1]許清風(fēng)，朱雷.CFRP加固木結(jié)構(gòu)的研究進(jìn)展[J].工業(yè)建筑，2007，37（9）：104-108.

[2]周鐘宏，劉偉慶.碳纖維布加固木柱的軸心受壓試驗(yàn)研究[J].工程抗震與加固改造，2006，28（3）：44-48.

[3]許清風(fēng)，李向民，朱雷，等.舊長木柱加固方法的試驗(yàn)研究[J].工程加固，2007，（4）：10-13.

[4]朱雷，許清風(fēng)，戴廣海，等.CFRP加固開裂短木柱性能的試驗(yàn)研究[J].建筑結(jié)構(gòu)，2009，（11）：101-103.

[5]于業(yè)栓.古建筑榫卯節(jié)點(diǎn)加固試驗(yàn)研究[D].西安：西安建筑科技大學(xué)，2006.

Reinforcement and Restoration Methods of the Timber Structure of Huizhou Ancient Buildings

Xing Kaifeng1,Wang Lei2
(1.Department of Architecture,Huangshan University,Huangshan 245041,China;2.Anhui Salt Real Estate Co.,Ltd.,Hefei230001,China)

In this paper,the structural features of Huizhou ancient buildings are analyzed,the characteristics of the structural damage are clarified and a comparison of the advantages and disadvantages of different methods for strengthening and repairing ancient timber buildings is made to provide appropriate reinforcement and restoration methods for different types of damage of the timber structure of Huizhou ancient buildings.With the continuous development of science and technology,the continuous improvement of the reinforcement and restoration methods will play a positive role in the protection of Huizhou ancient buildings.

Huizhou ancient building;structural safety;reinforcement and restoration;new method

TU366.2

A

1672-447X（2011）03-0061-003

2010-09-10

黃山學(xué)院自然科學(xué)研究項(xiàng)目（2010xkj023）

邢凱峰（1982-），安徽濉溪人，黃山學(xué)院建筑系教師，研究方向?yàn)榻Y(jié)構(gòu)工程。

胡德明