我国古建筑木结构的破坏类型及加固方法

中国古代建筑主要是木制建筑。由于其独特的应力性能，它们可以经历风雨，保存至今，如唐代五台山佛光寺和辽代山西应县佛宫寺释迦牟尼塔。

然而，由于自然环境的影响，木结构本身材料的腐烂和老化，加上修复工作不及时，许多古建筑的承载力和稳定性不断下降，甚至处于系统破坏和结构坍塌的危险境地。

中国古建筑是人类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，保护这些古建筑，长期保存，是当代建筑商不可推卸的重要责任，因此研究木结构加固措施具有重要意义。

在木结构的长期使用过程中，由于荷载时间长、木材老化等原因，木结构的性能会不同程度地降低，最终损坏。木结构的常见损伤类型如下：

(1)开裂

木材在加工过程中水分没有完全蒸发，木材表面和内部干燥速率不同，导致木纤维内外收缩不一致，导致裂缝；木结构在使用过程中，由于长期荷载，加上木材老化，其拉伸、压缩、弯曲、剪切性能下降，在外力下产生裂缝。

(2)腐朽

木材的主要成分是纤维素、半纤维素多糖和木质素。当木材长期处于潮湿的环境中时，真菌会繁殖，导致木材腐烂并完全损坏。常见的腐烂部分包括柱脚、柱头、梁头和后屋檐檩条。腐烂可以减少构件的力截面积和承载力，这对结构非常不利。

(3)变形

木结构在荷载作用下会变形，但由于木材老化，承载力下降或结构荷载过大，变形可能超过规范允许值。构件变形过大，不仅影响美观，而且给结构安全带来很大隐患。

(4)拔榫

榫榫连接是古建筑木结构连接的主要形式，常用于柱、柱、梁、梁之间的连接。在长期负荷下，加上木材本身的收缩等因素，榫榫节点容易松动，出现榫榫现象。榫减少了梁柱的力截面积，降低了承载力，对整个结构产生了不利影响。

(5)蛀虫

白蚁是侵蚀木材的主要对象，白蚁喜阴，多分布在南方，所以南方的木结构容易被虫蛀，北方相对较少。

加固方法

木结构的加固措施有很多种。一般来说，各种方案相互结合。以下主要从整体加固和构件加固两个方面进行阐述。

木结构的整体加固方法

(1)落架大修

即全部或部分拆除木框架，逐一修复或更换损坏部件或损坏点，然后重新安装，并在安装过程中进行整体加固。对于落架大修工程，应先拆除瓦顶，上到下分层拆除望板、椽子、檩条和梁架。在拆卸过程中，应防止榫头断裂或断裂，并采取措施，避免木材构件上的彩画和墨水书记磨损。该方法适用于梁架构件拔榫、弯曲、腐烂、劈裂严重的维修工程，必须更换构件或将榫卯归位。缺点是可能会损坏结构的原貌。

(2)打正

也就是说，在不拆除木结构的情况下，将倾斜、扭转、拔榫的结构复位，然后进行整体加固。同时更换或采取其他修补加固措施，对个别严重损坏的梁、斗、柱等。木构件进入时，应先拆除瓦顶，拆下望板和部分椽子，清理擦端榫卯缝隙。如有加固铁件，应全部拆除，严重损坏的檩条、角梁、平板斗等构件也应先拆除。该方法适用于建筑物外闪严重但大木构件完好、需更换或只需更换个别零件的维修工程。

(3)修整加固

也就是说，在不拆除瓦顶和不拆卸框架的情况下，直接对木框架进行整体加固。该方法适用于木框架变形小、构件位移小、无需矫正的维护工程。

木结构构件的加固方法

(1)嵌补加固法

对于木柱的干缩裂缝，当裂缝深度不超过柱径（或方向截面尺寸的1/3）时，可按嵌补方法修复。当裂缝宽度不大于3时mm当裂缝宽度为3~30时，可在柱的油饰或断白过程中用腻子勾勒出来；mm当裂缝宽度大于30时，可用木条填充，并用耐水胶粘剂粘合；mm当时，除了用木条用耐水胶粘剂填充和粘合外，还应在柱的开裂段加入2~3个铁箍。如果柱的开裂段较长，箍距不应大于0.5m,铁箍应嵌入柱内，使其外皮与柱外皮齐平。

对于梁梁的干缩裂缝，当水平裂缝深度小于梁宽或梁直径的1/4时，可采用嵌补法进行修整，即先用木条和耐水胶粘剂将缝隙嵌补粘结牢固，再用两个以上铁箍或玻璃钢箍紧固。

(2)墩接加固法

柱脚腐烂严重，但自柱底面向上不超过柱高的1/4时，可采用墩接柱脚的方法。墩接时，可分为木墩接、钢筋混凝土墩接、石墩接三种类型。木墩常用的榫榫风格有手掌榫、复制榫等，施工时，除了注意使桥墩榫紧密接缝外，还应增加铁箍，铁箍应嵌入柱内；钢筋混凝土墩仅用于墙内无露柱，高度不得超过1m,柱径应大于原柱径0.2m,并留出0.4m~0.5m用螺栓夹住长钢板或角钢，混凝土强度不得低于C25.柱脚腐烂部分的高度小于0.2m的柱子。

(3)化学加固法

当木材内部因虫蛀或腐烂而形成中空时，如果柱表面厚度不小于50mm,不饱和聚酯树脂可用于灌注和加固。首先，在柱中应力小的部位开孔，然后去除腐烂的木块和碎屑，最后将树脂灌入饱满，每次灌注量不得超过3kg,每次间隔不应少于300个min.文献指出，该法用于加固和维护徐州戏马台古建筑之一风云阁的木柱，加固后无问题，使用效果好。

(4)FRP加固法

FRP复合材料是由纤维材料和基体材料(树脂)按一定比例混合而成的高性能材料。在加固工程中，通过粘合剂粘贴在加固构件表面，以提高结构构件的承载力。FRP复合材料具有重量轻、应力性能好、施工方便等优点，主要用于木梁、木柱、榫榫节点的加固。文献[5]和文献[6]对碳纤维布加固木构架榫卯节点进行研究，结果表明，该加固方式对榫卯节点强度和刚度提高不是很大，但能恢复到未破损之前的状态，适合于破损程度较小的榫卯节点。

中国古代木建筑历经沧桑，保存至今，是祖先留给我们的宝贵财富。如何保存这一宝贵财富是我们不能辜负的使命。随着科学技术的发展和木结构研究的深入，优化改进的木结构加固技术将为其修复加固提供更好的依据和保障。