古建筑木结构的破坏类型及加固方法

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1、古建筑木结构的破坏类型及加固方法　　1研究背景　　中国古建筑以木建筑为主，它们因其独特的受力性能，能够历经风雨，保存至今，如建于唐代的五台山佛光寺、建于辽代的山西应县佛宫寺释迦塔。然而，由于自然环境的影响，以及木结构本身材料的腐朽老化，再加上修缮工作不及时，许多古建筑的承载力和稳定性不断下降，甚至处于体系破坏、结构坍塌的危险境地。中国古建筑是人类各时期物质文明和精神文明的体现，是连接历史的桥梁，具有重要的历史价值和科学价值，保护好这些古建筑，使其能够长久保存下去，是我们当代建筑者不可推卸的重要责任，所以研究木结构的加固措施具有非常重要的意义。　　木结构在长

2、期使用过程中，由于受荷时间长久，加之木材老化等原因，会导致木结构性能不同程度的降低，最终发生破坏。木结构常见的破坏类型有以下几种[1~2].　　开裂　　木材在加工过程中水分没有完全蒸发，木材表层和内部干燥速率不同，导致木纤维内外收缩不一致，从而产生裂缝；木结构在使用过程中，由于长时间受荷，加之木材老化，其抗拉、抗压、抗弯、抗剪性能下降，从而在外力下产生裂缝。　　腐朽　　木材的主要成分为纤维素、半纤维素多糖和木质素等，当木材长期处于潮湿环境时，会滋生真菌的繁殖，从而导致木材产生腐朽，遭受彻底破坏。常见的腐朽部位有柱脚、柱头、柁头和后檐檩等。腐朽可使构件的受力

3、截面积减小、承载力降低，对结构非常不利。　　变形　　木结构在荷载作用下会产生变形，但由于木材老化，造成承载力下降，或者结构负荷过重，可能导致变形超过规范允许值。构件变形过大，不但影响美观，也给结构安全带来很大隐患。　　拔榫　　卯榫连接是古建筑木结构连接的主要形式，常用于柱与柱、柱与梁、梁与梁之间的连接。在长期受荷情况下，加上木材自身的收缩等因素，卯榫节点容易松动，发生拔榫现象。拔榫使梁柱的受力截面积变小、承载力降低，对结构整体产生不利影响。　　虫蛀　　侵蚀木材的主要对象是白蚁，白蚁喜阴，多数分布于南方，所以南方木结构易遭虫蛀，北方相对较少。　　　木结构的加

4、固措施有很多种，一般情况下都是多种方案相互结合使用，下面主要从整体加固和构件加固两个方面对其进行阐述。　　木结构的整体加固方法　　落架大修　　即全部或局部拆落木构架，对残损构件或残损点逐个进行修整、更换残损严重的构件，再重新安装，并在安装时进行整体加固。落架大修的工程，应先揭除瓦顶，再自上而下分层拆落望板、椽、檩及梁架。在拆落过程中，应防止榫头折断或劈裂，并采取措施，避免磨损木构件上的彩画和墨书题记。这种方法适用于梁架构件拔榫、弯曲、腐朽、劈裂非常严重，必须更换构件或使榫卯归位的维修工程，不足之处是可能对结构的原貌造成损伤。　　打牮拨正　　即在不拆落木构架

5、的情况下，使倾斜、扭转、拔榫的构建复位，再进行整体加固。对个别残损严重的梁枋、斗栱、柱等应同时进行更换或者采取其他修补加固措施。对木构件进打牮拨正时，应先揭除瓦顶，拆下望板和部分椽，并将擦端的榫卯缝隙清理干净，如有加固铁件应全部取下，对已严重残损的檩、角梁、平身科斗等构件，也应先行拆下。这种方法适用于建筑外闪严重但大木构件完好、不需要换件或仅需换个别件的维修工程。　　修整加固　　即在不揭除瓦顶和不拆动构架的情况下，直接对木构架进行整体加固。这种方法适用于木构架变形较小、构件位移不大、不需要打牮拨正的维修工程。　　木结构构件的加固方法　　嵌补加固法　　对于木

6、柱的干缩裂缝，当裂缝深度不超过柱径时，可按嵌补方法进行修整。当裂缝宽度不大于3mm时，可在柱的油饰或断白过程中，用腻子勾抹严实；当裂缝宽度在3~30mm时，可用木条嵌补，并用耐水性胶粘剂粘牢；当裂缝宽度大于30mm时，除用木条以耐水性胶粘剂补严粘牢外，尚应在柱的开裂段内加铁箍2~3道，若柱的开裂段较长，则箍距不宜大于,铁箍应嵌入柱内，使其外皮与柱外皮齐平。　　对于梁枋的干缩裂缝，当水平裂缝深度小于梁宽或梁直径的1/4时，可采用嵌补的方法进行修整，即先用木条和耐水性胶粘剂，将缝隙嵌补粘结严实，再用2道以上铁箍或玻璃钢箍箍紧。　　墩接加固法　　当柱脚腐朽严重，

7、但自柱底面向上未超过柱高的1/4时，可采用墩接柱脚的方法处理。墩接时，根据腐朽程度、部位和墩接材料，可分为木料墩接、钢筋混凝土墩接和石料墩接三种类型。木料墩接常用榫卯样式有巴掌榫、抄手榫等，施工时，除应注意使墩接榫头严密对缝外，还应加设铁箍，铁箍应嵌入柱内；钢筋混凝土墩接仅用于墙内的不露明的柱子，高度不得超过1m,柱径应大于原柱径的,并留出~长的钢板或角钢，用螺栓将原构件夹牢，混凝土强度不应低于C25;石料墩接可用于柱脚腐朽部分高度小于的柱子。　　化学加固法　　木材内部因虫蛀或腐朽形成中空时，若柱表层完好厚度不小于50mm,可采用不饱和聚酯树脂进行灌注加固

8、。首先应在柱中应力小的部位开孔，然后清除朽烂的木块、碎屑，最后灌入