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【營(yíng)造學(xué)堂】磚木類文物古建筑糟朽病理分析及修復(fù)

 迷人的三道茶 2022-08-06 發(fā)布于云南

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現(xiàn)存較為完整的中國(guó)古建筑體系中,木框架結(jié)構(gòu)占到94%。原因是多方面的,既受到就地取材和建筑性能需求的需要,也與佛教文化的傳播有極為密切的關(guān)系,以致國(guó)土范圍內(nèi),無(wú)論平原、山地,還是海邊、湖泊,木質(zhì)構(gòu)件都成為較為主要的材料形式,得到漫長(zhǎng)歷史時(shí)期的大規(guī)模廣泛應(yīng)用,成為古建筑的主要材料形式。

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古建筑是對(duì)應(yīng)歷史時(shí)期的文化、建筑,乃至社會(huì)的整體反映,具有極高的文化價(jià)值和借鑒意義,是文明傳播和發(fā)展的印記。五千年的文明歷史給予中國(guó)古建筑眾多的造型靈感,形成結(jié)構(gòu)復(fù)雜、種類繁多的建筑造型,集功能性和藝術(shù)性于一體,成為中華民族寶貴的建筑財(cái)富。

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時(shí)至今日,許多建筑造型和結(jié)構(gòu)仍然為仿古建筑行業(yè)所追捧,是建筑設(shè)計(jì)的重要素材來(lái)源。

但是,木構(gòu)件本體屬于生物材質(zhì),不同于水泥,鋼筋等剛性材料,易受溫度,濕度等外界影響,出現(xiàn)霉變,蟲(chóng)蛀,腐朽,空洞等不同病害特征,導(dǎo)致古建筑梁柱枋等產(chǎn)生內(nèi)外部殘損,古建筑長(zhǎng)期使用后其力學(xué)性能會(huì)逐漸下降,嚴(yán)重時(shí)影響古建筑木構(gòu)件承載力且存在安全隱患,具體殘損特征可以從五個(gè)方面進(jìn)行闡述:

Q:
屋面漏水問(wèn)題

A:

古建筑的屋面大多為瓦作,通過(guò)具有一定弧度的瓦片經(jīng)過(guò)特定組合,形成魚(yú)鱗狀分布,構(gòu)成屋面的主體。受到瓦片制作工藝不佳、屋面支持結(jié)構(gòu)變形等的影響,導(dǎo)致瓦片間的搭接出現(xiàn)較大的縫隙,無(wú)法保證屋面的整體性,進(jìn)而喪失或者降低其遮風(fēng)擋雨的功能,造成屋面漏水的情況出現(xiàn),對(duì)屋面結(jié)構(gòu)及屋內(nèi)家具造成一定的影響。



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Q:

木質(zhì)構(gòu)件的裂縫問(wèn)題


A:

一般來(lái)說(shuō),建筑所用的木材多為濕木或半濕木,在使用的過(guò)程中,木材中的水分逐步的喪失,導(dǎo)致木材才是材料干縮的情況,將沿著木質(zhì)的纖維面形成干縮裂縫,嚴(yán)重影響木質(zhì)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)性能,且難以恢復(fù),對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響極大。



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Q:

木材的糟朽老化問(wèn)題

A:

木質(zhì)結(jié)構(gòu)長(zhǎng)時(shí)間的暴露于自然環(huán)境下,極易受到各類自然因素和生物因素的干擾,導(dǎo)致木材的材質(zhì)逐漸老化,結(jié)構(gòu)功能降低,主要的影響因素有溫度、濕度、侵蝕性物質(zhì)和生物四個(gè)方面,其中溫度、濕度和侵蝕性物質(zhì)是由表及里進(jìn)行木材的損害,導(dǎo)致其有效橫截面減小,進(jìn)而難以負(fù)擔(dān)建筑物荷載。而生物破壞則是從貫穿性破壞,主要破壞內(nèi)部結(jié)構(gòu),導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)性損壞,進(jìn)而發(fā)生力學(xué)性能的降低或喪失。



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Q:
榫卯松動(dòng)問(wèn)題

A:

中國(guó)古建筑結(jié)構(gòu)中,榫卯是建筑構(gòu)件的主要連接形式,其連接的緊密性直接關(guān)系到建筑物的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。然而,隨著時(shí)間的延長(zhǎng),木材會(huì)因?yàn)槭煽s,導(dǎo)致榫卯連接空隙增加。如果收到反復(fù)的水平推拉力作用,極易造成榫卯松動(dòng),導(dǎo)致木結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)



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Q:

地基破壞問(wèn)題


A:

地基是建筑物荷載的承載主體,其穩(wěn)定性關(guān)系到建筑物的穩(wěn)定性。施工的首要工作就是進(jìn)行地基的選擇和處理,確保地基的承載力滿足建筑物施工和使用需求。但是,在相對(duì)漫長(zhǎng)的時(shí)間段內(nèi),建筑物所處的環(huán)境發(fā)生一定的變化,其地基可能受到地震等影響而遭受破壞,進(jìn)而影響地表的建筑。



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基于上述古建筑殘損特征和病理分析,結(jié)合古建筑的修復(fù)加固應(yīng)秉承“保持原狀”的基本原則,不能對(duì)建筑物的結(jié)構(gòu)、風(fēng)格等造成明顯的改變。當(dāng)前主要的修復(fù)加固技術(shù)如下:

Q:

屋面漏水問(wèn)題的修復(fù)方法


A:

屋面漏水問(wèn)題的修復(fù)屬于簡(jiǎn)單工作,可以采取瓦片置換或下覆防水布等形式進(jìn)行處理。其中的支架變形問(wèn)題,主要是由于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性降低或木質(zhì)構(gòu)件力學(xué)性能不足導(dǎo)致的,采取更換構(gòu)件或粘貼新型纖維材料等方式都可給予力學(xué)補(bǔ)強(qiáng)。

新型纖維布又稱碳素纖維布,碳纖布,碳布等,且在產(chǎn)品上也是有獨(dú)特的特點(diǎn),對(duì)于加固上是非常便捷的;因?yàn)榫哂袕?qiáng)度高,密度小,厚度薄,基本不增加加固構(gòu)件自重及截面尺寸。

所以在使用上廣泛適用于建筑物橋梁隧道等各種結(jié)構(gòu)類型、結(jié)構(gòu)形狀的加固修復(fù)和抗震加固及節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)加固。



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Q:

木材的預(yù)防性加固方法


A:

針對(duì)木材極易受到生物破壞的情況,應(yīng)該對(duì)古建筑的材料進(jìn)行必要的處理,通過(guò)涂抹化學(xué)藥劑或表面覆蓋保護(hù)層等方法實(shí)現(xiàn)對(duì)木質(zhì)構(gòu)件的有效隔離,增強(qiáng)其對(duì)生物破壞的抵抗能力。此外,還應(yīng)該改善建筑物的環(huán)境,采取通風(fēng)、烘干等措施降低建筑物周圍環(huán)境的濕度,營(yíng)造不適宜生物生存和繁衍的環(huán)境。



Q:

木質(zhì)構(gòu)件裂隙的修復(fù)方法


A:

針對(duì)木質(zhì)構(gòu)件的裂縫問(wèn)題,應(yīng)該根據(jù)裂縫的大小采取不同的修復(fù)方法。具體來(lái)說(shuō),對(duì)于小于3mm的裂縫,一般以膩?zhàn)幽▽?shí)為主,無(wú)需進(jìn)行特別處理;對(duì)于3mm-30mm的裂縫,單純依靠膩?zhàn)幽▽?shí)難以實(shí)現(xiàn)裂縫的充填,針對(duì)此類裂縫應(yīng)該先有碎木充填裂縫,之后用粘合劑進(jìn)行粘合;對(duì)于超過(guò)30mm的大型裂縫,除了上述的處理措施以外,還應(yīng)該在外側(cè)進(jìn)行包鑲,從裂縫外部給予一定的力學(xué)補(bǔ)強(qiáng),從而恢復(fù)其應(yīng)有的力學(xué)性能。當(dāng)上述處理方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效的結(jié)構(gòu)修復(fù)時(shí),應(yīng)該采取更換構(gòu)件的方式進(jìn)行修復(fù),注意新舊材料尺寸和材質(zhì)的相容性。



Q:

木材糟朽老化的修復(fù)加固方法


A:

木材暴露于自然環(huán)境中,發(fā)生老化是在所難免的,我們應(yīng)該通過(guò)合理的保護(hù)措施,盡可能的隔絕木材與自然環(huán)境的接觸,從而降低各類因素對(duì)木材的腐蝕效率,起到延長(zhǎng)木質(zhì)構(gòu)件使用壽命的目的。對(duì)于已經(jīng)發(fā)生糟朽的構(gòu)件,視情況的嚴(yán)重程度采取不同的處理措施。局部發(fā)生糟朽時(shí),可以將該區(qū)域進(jìn)行清理并用粘合劑修補(bǔ);當(dāng)糟朽較為嚴(yán)重時(shí),應(yīng)該考慮墩接加固法進(jìn)行處理,將糟朽區(qū)域剔除,然后填充新材料并粘合、加箍,形成整體,發(fā)揮其應(yīng)有的力學(xué)作用。



Q:

榫卯松動(dòng)問(wèn)題的修復(fù)方法


A:

針對(duì)榫卯松動(dòng)問(wèn)題,應(yīng)該借助新型材料進(jìn)行固定補(bǔ)強(qiáng)。具體來(lái)說(shuō),首先對(duì)榫卯區(qū)域進(jìn)行清理,將腐朽部分剔除,然后進(jìn)行新木塊的充填,之后進(jìn)行粘合。在此基礎(chǔ)上,對(duì)區(qū)域進(jìn)行螺栓連接或玻璃增強(qiáng)纖維纏繞等方式進(jìn)行處理,提高榫卯區(qū)域的穩(wěn)定性。



Q:

地基基礎(chǔ)的加固技術(shù)


A:

地基是整個(gè)建筑物的基礎(chǔ)所在,一旦地基失穩(wěn)將導(dǎo)致上部建筑缺乏必要的支撐,發(fā)生墻體裂縫、地面不均勻塌陷等問(wèn)題。鑒于此,古建筑修復(fù)的首要工作應(yīng)該是對(duì)古建筑的地基基礎(chǔ)進(jìn)行加固。一般來(lái)說(shuō),需要加固的古建筑主要為地質(zhì)災(zāi)害影響范圍內(nèi)的古建筑,如山頂或山下的建筑,應(yīng)該注意地面塌陷或滑坡等地質(zhì)災(zāi)害對(duì)建筑造成的影響。針對(duì)地面塌陷問(wèn)題主要通過(guò)碎石充填或灌漿充填等方法進(jìn)行塌陷區(qū)的填充;針對(duì)滑坡問(wèn)題,一般修建擋土墻或護(hù)坡進(jìn)行滑坡的預(yù)防。此外,還應(yīng)該注意古建筑的排水問(wèn)題,盡量選用明渠排水,避免水體對(duì)地基的侵蝕。



總體而言,古建筑的修復(fù)加固工作應(yīng)該采取預(yù)防和治理并重的方法,在對(duì)現(xiàn)有建筑的殘損問(wèn)題進(jìn)行合理修復(fù)的同時(shí),還應(yīng)該注意對(duì)古建筑的保護(hù),從而獲得理想的古建筑的修復(fù)加固效果。

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