徽州古建筑木结构加固修复方法研究

邢凯峰，王 磊

（1.黄山学院 建筑系，安徽 黄山 245041；2.安徽两淮建设有限责任公司，安徽 合肥 230001）

徽州古建筑木结构加固修复方法研究

邢凯峰1，王 磊2

（1.黄山学院 建筑系，安徽 黄山 245041；2.安徽两淮建设有限责任公司，安徽 合肥 230001）

对徽州古建筑的结构特征进行分析，阐明其结构破坏的特点，分析比较不同古建筑木结构加固修复方法的优缺点，为徽州古建筑木结构不同破坏类型提供适合的加固修复方法提供参考。随着科技的发展，不断改进完善的加固修复方法会在徽州古建筑的保护上发挥积极的作用。

徽州古建筑；结构安全；加固修复；新方法

1背 景

徽州悠久的历史创造了灿烂的徽州文化，古徽州的大地上涌现出了许多建筑杰作，民居、祠堂和牌坊作为徽州古建筑的典型为中外建筑界所叹服。它以其独特的结构形式著称于世，其特征主要体现在它是以砖、木、石为原料，以柱、枋、梁、檩、椽等构件组成的木结构建筑（如图1）。徽州古建筑木结构采用榫卯连接，这是伟大的创造，也是其具有良好受力性能的关键所在。但这些令人赞赏的文化遗产，由于长期受自然环境等外力作用和材料本身性能的退化，其结构的承载力和稳定性不断下降，加之木构件受风吹雨淋，白蚁蛀蚀，人为毁坏，徽州古建筑结构的安全性正在遭受严重的威胁。那些历经沧桑的徽州古建筑闪耀着浓郁的人文地域色彩，蕴藏着丰富的历史文化内涵，是人类共同的宝贵财富，是不可再生的珍贵资源，是贯通历史与未来的桥梁纽带，是黄山人民共有的精神家园。如果不采取有效手段加以保护，这些前人给我们留下来的宝贵建筑遗产将会消失殆尽，因此研究古建筑木结构的加固修复方法对徽州古建筑的保护很有必要，且具有重大的现实意义。

图1 典型徽州木结构古建筑

2 古建筑木结构加固修复方法

2.1 古建筑木结构顶棚内榫卯节点的加固法

榫卯连接是古建筑梁与柱连接的主要形式，但由于木材本身所具有的特点，在外力作用下可能出现拔榫现象。这种破坏症状一旦出现，会直接影响结构的局部稳定性和整体稳定性，甚至会使整栋建筑产生倾覆性破坏。为了避免这种破坏症状的出现，需要及时对出现拔榫的节点进行加固修复，现有的对古建筑的榫卯节点进行加固修复的方法主要有：

1.用铁钉直接将榫卯节点固定；

2.用角钢或短木柱对拔榫的部位进行附加支撑；

3.用短钢沿着梁柱截面包裹住已经拔榫的梁和柱，再用木钉将扁钢固定在梁和柱上。

但上述方法还存在一些不足之处，方法1对木构件本身具有破坏作用，容易造成木构件铁钉位置处开裂或强度降低等问题。方法2不利于检修，角钢长时间暴漏在外也会锈蚀，且不易更换，加固效果降低而出现新的安全隐患。方法3木钉的制作工艺较为复杂，而且数量较多。实用新型专利CN 201437643 U是一种用于古建筑木结构顶棚内榫卯节点的加固装置，该装置具有古建筑木结构没有破坏、工艺简便、安装方便和易于检修、更换的优点。此方法对加固修复徽州古建筑木结构有很好的借鉴作用。

2.2 嵌肋加固修复古建筑木梁柱法

整个皖南地区的古建筑几乎全部都是木结构，这些古建筑由于长期受日晒雨淋，白蚁蛀蚀侵害(如图2)，木梁、柱表面腐蚀老化，梁端和跨中劈裂，柱身损伤开裂，古建筑的安全性在逐年降低。目前对古建筑木梁、木柱的加固修复一般都是采用更换整梁、整柱，或是对孔洞、裂缝进行灌浆填充。这些方法在一定程度上提高了古建筑的安全性，但不足之处在于更换梁柱前需要对建筑的梁柱进行卸载，存在安全隐患，且施工速度慢，造价高。另外更换过后构件的外观与原有部分存在明显差异，违背了具有文物价值古建筑“修旧如旧”的原则。发明专利CN 101922241 A嵌肋加固修复古建筑木梁柱的方法是一种依据“修旧如旧”的原则，施工进度快、成本低、安全性高，不用更换整个构件，只对受损部分修复加固，且外观与原有部分差异不大的加固修复古建筑的新方法，此方法也非常适合对徽州古建筑木结构进行加固修复。

图2 被白蚁蛀蚀的徽州古建筑木梁柱

2.3 古建筑木结构原位修复方法

徽州古建筑是中国古代建筑中的一颗璀璨明珠，是徽州文化研究的重要对象之一。在现存的大量徽州古建筑中，其中不乏有着悠久历史和重要文化价值的文物建筑，但许多遗存的文物古建筑年代久远，结构毁损非常严重(如图3)。目前对文物古建筑的维修通行的做法是先落架，再采用浸渍法或加压注入法对木构件进行除虫防腐处理，这种方法具有一定的防虫防腐效果，但它具有技术要求高、施工工期长、成本高等缺点。特别在落架的过程中容易损坏构件和附属文物，造成文物建筑价值的损失。发明专利CN 101638944 A古建筑木结构原位修复方法是一种操作简单、成本低、工期短的新方法，它能够在木构件不落架的情况下对虫蛀木构件进行修复处理。修复过程为先在木构件表面找出较大虫蛀孔洞作为灌注口，将洞内杂物冲洗干净，并查找构件表面的渗漏水点，用环氧树脂进行修补，排走清水后向洞内灌注杀虫剂溶液，灌满后封堵灌注口对木构件内部进行浸渍，同时在外表面用喷雾法进行除虫防腐处理，最后排出杀虫液并灌注高分子材料进行加固。此方法对遭受白蚁危害的古文物建筑木结构的加固修复效果明显。

图3 年久失修而毁损的徽州古建筑木梁柱

2.4 采用纤维材料加固法

由于木材具有容易开裂的特点，使用多年的古建筑中木柱普遍存在裂缝。《木结构设计规范》（GB50005-2003）通过规定木柱的材质等级来限制开裂对木柱性能的不利影响，这并不能解决在役木柱使用后出现裂缝的不利影响。另外，对木材材质等级的限制也降低了木材的利用效率，造成木材资源的极大浪费。近年来CFRP在木结构维修加固领域得到越来越多的发展。[1]文[2]进行了CFRP加固圆木柱的实验研究，文[3]进行了粘贴CFRP布加固长木柱的对比实验研究，文[4]进行了开裂短方木柱粘贴水平CFRP布的实验研究，文[5]进行了古建筑榫卯节点加固试验研究。随着新材料的不断涌现，木结构加固的新方法也在不断出现，采用纤维材料加固法也会在徽州古建筑木结构加固修复方面得到应用和发展。

3结 语

徽州古建筑历经日晒雨淋，风霜雨雪的残损依然保存至今，是祖先留给我们后人的宝贵财富，但是许多保留下来的木结构古建筑由于天长日久，结构破残严重，需要采用科学合理的加固修复方法对其进行有效的加固维修。为了更好地保护好它们，做到既不破坏建筑本身原有的历史文化信息，又要使其结构破损部位得到加固修复，就必须研究目前已有的一些古建筑木结构加固修复方法，找到适合徽州古建筑木结构加固修复的行之有效的方法，这样才能使徽州古建筑长久地传承下去。通过分析国内最新一些关于古建筑木结构加固修复方法的专利技术和采用新型材料进行木结构加固的措施，这为困扰徽州古建筑保护问题的难题找到了突破口。因为这些新的方法并不需要投入大量的资金，技术也不是那么复杂，只要我们因地制宜，结合徽州古建筑的特点和现状，对这些方法加以整合，取长补短，就一定能在徽州古建筑木结构的加固修复工作中发挥作用，产生很好的效果。随着科技的发展，不断改进完善的古建筑木结构加固修复新方法将会在徽州古建筑的加固修复工作中发挥积极的作用。

[1]许清风，朱雷.CFRP加固木结构的研究进展[J].工业建筑，2007，37（9）：104-108.

[2]周钟宏，刘伟庆.碳纤维布加固木柱的轴心受压试验研究[J].工程抗震与加固改造，2006，28（3）：44-48.

[3]许清风，李向民，朱雷，等.旧长木柱加固方法的试验研究[J].工程加固，2007，（4）：10-13.

[4]朱雷，许清风，戴广海，等.CFRP加固开裂短木柱性能的试验研究[J].建筑结构，2009，（11）：101-103.

[5]于业栓.古建筑榫卯节点加固试验研究[D].西安：西安建筑科技大学，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

黄山学院自然科学研究项目（2010xkj023）

邢凯峰（1982-），安徽濉溪人，黄山学院建筑系教师，研究方向为结构工程。

胡德明