摘要:中国古建筑文化源远流长,其传承和发展十分具有重要历史意义,其中以木结构和砖石结构最为闻名,随时代的发展,中国古建筑遭到前所未有的破坏,所以保护古建筑刻不容缓,本文主要从古建筑的破坏原因和保护原则方面进行了分析,探讨了古建筑加固和修复的技术发展和展望,希望加强古建筑的保护意识,为古建筑的历史传承贡献力量。
关键词:古建筑;加固;修复
一、古建筑的破坏形式
中国古代建筑历史悠久,种类繁多,其中木结构是中国建筑历史上最重要的特征,木结构经历长时间的自然风雨侵蚀下发生损坏,木材的老化、腐败和开裂,减少了结构的支撑力,削弱了木材的整体性能。一些古建筑在人为因素下加速了破坏,特别城市化的建设和战争的是古建筑致命的破坏因素,古建筑的加固和修复的重要性不言而喻。
1、开裂
木结构如果在制作的过程中没有完全进行干燥,则在使用中,由于风采日晒保持木材料表面干燥,而内部仍然潮湿,而木纤维的内外收缩不一致,从而引起了木材料收缩等不均匀反应,使得木结构开裂。
2、腐蚀
纤维素、半纤维素多糖和木质素是木材的主要成分,木材腐烂包括真菌,害虫和木材的变色,主要是因为木材中的多糖和木质素等主要成分在水和空气的作用下成为细菌和昆虫的温床,木结构长期处于潮湿环境下,真菌滋生,虫害加剧,破坏了木材料的内部结构,从而致使木材产生腐朽,遭受彻底破坏。
3、拔榫
榫卯是古建筑的主要结构形式,其连接方式相当于现在的柔性连接,是中国古老文明的结晶,但是在荷载作用下,卯榫结合处受力复杂,容易产生拔榫,使得构件节点的抗弯、抗剪力的能力下降,降低木结构的整体稳定性。
4、挠度
木材在自然条件下,温度不均匀变化,且长期承受一定的荷载,不仅会降低其弹性模量,而且使得抗弯能力下降,构件发生老化,导致跨中弯矩超过规定允许值。所以挠度的改变使得古建筑的结构构件发生错位,影响建筑外观,而且长期发展下去容易使木梁产生受弯破坏。
二、古建筑的保护原则
古建筑是留有各个朝代更迭的文化痕迹,是五千年历史文化的见证者,古建筑的保护和修缮,是历史和文化保留继承的重点举措,在进行古建筑修缮时要注意遵循以下几条原则
1、安全为主原则
古建筑大多都有百年以上的历史,其构件材料必有不同程度的破坏,修缮应当首先了解古建筑的整体破坏程度,以古建筑是否安全作为修缮原则之一。其一人员是否安全,古建筑历经多年,虽然表面看起来稳固如初,但是在修复过程中,人为进行推动,机器震动,过程可能造成倒塌,容易发生事故。其二古建筑主体构件是否安全,如果古建筑主体损坏严重,主体构件不能正常发挥作用,应该加以重视,如过梁断裂,如果古建筑主体结构问题不大,可以少修或者保持建筑历史特色不修,如石阶的风化。
2、风格统一原则
修缮的部位应尽可能符合原样,尊重古建筑的原始风格,技术和历史特色,古建筑修缮主要就是要保持原有的历史文化风韵,展示古建筑遗迹本身的潜在历史信息。例如,在故宫整修期间,故宫博物院将完成对空间特征、材料、结构、结构、历史文献的记录、系统研究和科学修复,以及阳新寺各类古建筑的施工技术,专业的建筑维修管理人员采用多学科研究方法,科学地揭示古建筑的历史信息,消除疾病,加固建筑结构。
3、预防为主原则
修缮应立足于预防,经常对古建筑进行维修保养,消除萌芽状态下的积淀和隐患。
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以古建筑的骨干柱为例,柱子是承受上部荷载的建筑物的构件,由于木材易开裂或腐朽,保持好柱的完好,就要确保建筑长期保持干燥,预防虫害,必要时可以借助化学药剂,放在腐朽,降低虫害,充分做好预防措施。
4、旧料利用原则
古建筑破坏过程中必然会留下一些残砖断瓦,从建筑材料来看,这些因人为拆建或者在自然灾害下损坏的建筑物材料,保持着古建筑特有的建筑工艺特色和时代特征,在古建筑修缮过程中,使用合理,既可以保持建筑物的原有风格,也可以节省大量的公共资源,充分发挥可持续发展观念,同时利用旧料,还可以保护环境,减少资源浪费。
三、古建筑的加固修复技术
1、嵌补法
古建筑在制作选材料时,由于木材表面和内部的干湿程度差别较大,长时间使用下,木材容易产生裂缝,对于柱子裂缝,传统修复方法主要为嵌补法,裂缝宽度小于3mm时,用腻子抹缝接缝,当劈裂宽度在30mm内,则用木条嵌补,并用耐水性胶水涂抹均匀将木条固定好,当木材裂劈宽度大于30mm时,在木条嵌补的基础上,再用铁箍进行加固。当裂缝为受力裂缝或斜裂缝,要加强强度验算,方便对构件进行更换。
2、剔补法
木材在长期潮湿环境下,昆虫和木腐菌滋生,造成古建筑构件破坏,如果柱子表面出现腐朽,内部还保持较为完好,则需要对古建筑构件进行承载力方面的检验,如果验证组件的横截面符合力要求,可将木结构表面腐败的地方剔除掉,再对内部剩下完好的地方进去防腐处理,按照传统工艺用干燥的木材进行修补,从而达到加固效果。
3、墩接法
当柱底腐蚀严重时,采用桥墩连接法加固柱,去除其腐朽的部分,再换上新的材料,(用铁箍进行加固),一般作法为刻半榫墩接法,即将要连接在一起的部分各自刻出半径的一半,搭接长度控制再柱子半径的1.5倍,两端半榫连接防止搭接移位。在施工过程中,要注意界面紧于接缝,设置铁圈,嵌入支柱内部。
4、下撑式拉杆加固法
指在确定古建筑构件无虫害等情况下,在木梁下加有拉杆,以加强屋架和其他受拉构件的木下弦,这多用在受拉区构件中,当梁出现断裂或承受不住上部荷载时,可以在构件下部增设工字钢梁。
5、纤维布加固法
纤维布加固法优点在于纤维布材料自重轻,耐腐蚀,抗拉强度高,防水性好,安装简单快捷,一般利用复合纤维配合环氧树脂的使用,适合绝大数木结构,尤其是因虫蛀损坏的结构。纤维布加固思路一般为,利用纤维布抗拉强度高,用于木结构受拉区,有效提高木结构的受弯承载力,抗剪加固相当于箍筋作用,用于木结构的剪跨区。
6、纳米材料加固法
纳米材料技术使用广泛,有国外学者用碳纳米管理增强的聚合树脂对木结构古建筑进行修复,有效作用于木结构槽朽部分和虫害破坏区域,采用碳纳米管树脂涂层涂,将木结构构件表面或者对木结构构件进行局部浸泡,提高木材的承载力和抗弯强度。木结构作为一种天然的纳米复合材料,在纳米材料抗震加固中具有潜在的应用价值。
四、结束语
古建筑不仅是传统建筑工艺的继承,更是五千年文化底蕴的展现,做好古建筑的修复和加固,将传统技术和现代科技相结合,取长补短,为保护中国的古建筑做出贡献,让中国特色的建筑在世界文化长林中别树一帜。
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论文作者:唐晓荣,姜佩弦,吴军,毛会,杨欢欢
论文发表刊物:《基层建设》2019年第16期
论文发表时间:2019/9/11
标签:古建筑论文; 木结构论文; 构件论文; 木材论文; 建筑论文; 虫害论文; 裂缝论文; 《基层建设》2019年第16期论文;