摘要：古建筑是我国的瑰宝，但古建筑中大多采用木结构，木质材料在使用过程中自身存在一些问题，而且木质材料因长期在潮湿环境中易出现变形，以及易受昆虫和细菌的影响，从而使古建筑木结构稳定性变差。本文具体分析了古建筑木结构的加固维修方法。
关键词：古建筑；木结构；加固维修
古建筑的加固不同于普通建筑物的加固，要求在加固后，不能破坏原有的建筑形式和特征。通常，古建筑均有几百年或近千年的历史，虽经受风霜和人间沧桑之变，但却以其合理而科学的结构形式，质地优良的建筑用材和高超的施工技术而保留至今。若在进行维修与加固时，破坏了它古老的原貌和原有的结构特点，就会失去其应有的历史价值。
一、古建筑木结构特点
1、我国古代建筑大多以木材为材料，而古代木结构大多以木材为框架，创造出具有自身特色的木结构形式，这样不仅能创造出美观的建筑形体，还能满足实际需要。同时，在古建筑防震设计中，木材的使用也会优先考虑。
2、外形美观。古建筑木（不缺字就是古建筑木）具有造型美观的特点，通常，墙体更加对称，竖向分层明显，各层结构不同，可改善建筑功能，提高建筑艺术性，如在古代殿堂建筑物中，有柱架等结构，层次较为分明。
3、古建筑木具有一定的抗震性能。古建筑木结构基础施工质量高，框架节点连接准确性高，相关施工人员采用各种施工方法和技术，可提高结构的稳定性。同时，古建筑木的抗震性能也与现代钢筋混凝土的抗震性能不同。因此，其抗震能力也很高。比如，山西五台山南禅寺大殿等经典建筑木结构在多次地震后均未出现破坏性影响，保持着结构的完整性。
二、破坏类型
古建筑木结构因其受荷时间长或经风雪侵蚀，导致材料性能下降，所以遭受不同类型的破坏，主要包括以下几方面。
1、开裂。由于一些木材在制作时不干燥，其表面部分比内部更容易干燥，并且木纤维的内外收缩不一致，年久后因木料本身的收缩而出现裂缝。
2、腐蚀。木材的主要成分是纤维素、半纤维素多糖和木质素等，当木材长期处于潮湿环境中时，会滋生真菌的繁殖，致使木材产生腐朽，从而遭受彻底破坏。常见的腐朽部位有柱脚、柱头、柁头和后檐檩等。腐朽会减小构件的截面积，从而降低构件的承载能力，对结构十分不利。
3、变形。对木梁、桁架等受弯构件，因其跨度大且受长期荷载，构件自然老化，降低了弹性模量和抗弯性能，易发生弯垂等变形现象，这种现象不但影响古建筑的外观，而且最终导致构件的破坏。
4、拔榫。卯榫连接是古建筑木结构连接的主要形式，主要用于柱与柱、梁与梁、梁与柱的连接。在长时间外力或木材自身收缩等因素影响下，梁、柱节点位置容易出现拔榫现象。拔榫使梁、柱构件有效受力截面减小，导致拉、压、弯、剪破坏，对木结构整体性有一定的影响。
三、传统的木结构加固方法
1、嵌补法。由于所选材料的干湿程度不同，柱中的裂缝是由木质材料随时间的收缩引起的，当裂纹深度不大于柱径的1/3时，可依据下列方法进行修补：当裂缝直径宽度小于3mm时，可在柱的油饰或断白过程中用腻子勾抹严实；当裂缝直径宽度在3 mm～30mm之间时，用木条填充，然后用防水胶粘牢；当裂缝直径宽度大于30mm时，需在上述木条嵌补、粘牢外，还需在裂纹处设置2～3道铁箍。该方法也适用于当梁的水平裂缝深度小于梁宽或梁的直径1/4时，即用木条及防水胶粘剂对裂缝进行加固，再用两道以上的铁箍箍牢。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆如果实际破损超过上述范围或以上要求不能满足时，应对材料的承载能力仔细验算，若满足实际的受力要求，这种方法仍然适用。如果检测结果表明它不能满足所需的承载力要求时，则应对构件进行更换。
2、剔补法。当柱或梁的中心完整时，只有表面腐朽，经校核后剩余截面仍能满足受力要求时，可将腐朽部分完全去除，经防腐处理后用干燥木材按原样和尺寸修补整齐，并用耐水胶粘剂粘接。如果是一周围都需剔补，则还需添加2～3道铁箍。
3、下撑式拉杆加固梁。当梁枋构件的挠度超过规定的限值、承载力不足及有断裂迹象时，可采用该方法，经加下撑拉杆形成新的受力构件。并在加固前，需注意检查木梁两端的材质是否腐朽或虫蛀，只有在材质良好的情况下，拉杆才能固定牢靠。
4、使用夹接方法加固梁。木梁在支撑点处容易出现腐朽和虫蛀等损坏，当梁的上下损伤深度大于梁高度的1/3时，则经过计算后直接夹接；当损伤深度大于3/5以上时，则应更换梁头。
5、墩接法加固柱。当柱角严重腐朽时，但至柱底面向上为超过柱高的1/4时，可使用墩柱连接法。（1）首先去除木材的腐朽部分，然后依据剩余部分选择榫卯式样。在施工过程中，应将铁箍加到接缝处，但接头应与接缝紧密连接。（2）钢筋混凝土墩接只适用于墙内的不露明柱子，高度不得超过1m，柱径要大于原柱径200mm，并留有0.4～0.5m长的钢板或角钢，用螺栓固定在原夹具上。（3）石墩可用于柱角腐朽部分小于200mm的柱。露明柱可将石料加工成直径小于1O0mm的矮柱，周围用厚木板包镶钉牢，并且在与原柱的接合处添加铁箍一道。
6、更换新构件。对严重腐朽、虫蛀或开裂的木柱，且无法使用修补、加固方法处理时，要考虑更换新柱；若梁构件的挠度超过规定限度，且承载力不能满足要求，同时也不能修补加固时，则应予考虑更换新梁。并且更换的新材料应满足有关规定，同时要做好防腐、防潮处理。
四、现代科技产品在木结构加固中的应用
1、柱与梁的化学加固。它是运用化学物质处理被已遭受菌、虫和机械损伤的一种方法。古建筑维修中常用的化学加固方法，其所用材料每100g的重量配比如下：304不饱和聚酯树脂100g；1号固化剂（过氧化环乙酮苯）4g；1号促进剂（苯乙酸环烷酸钴溶液）2～3g；石英粉100g。使用时先加固化剂搅拌均匀，然后加入促进剂，搅拌均匀后再加入石英粉。通过化学加固法，木材的强度明显提高，木材尺寸的稳定性、耐腐蚀性和抗虫性也相应提高。
2、采用FRP法加固木结构。纤维增强塑料（FRP）具有轻质、高强、耐腐蚀、易切削、施工性能好、节省人力等优点。近年来，其在土木工程领域得到了广泛的好评，它已广泛应用于混凝土结构的加固和补强中，并取得了显著的经济效益和社会效应。由于FRP材料轻薄，加固后采用彩绘对木结构的外观影响较小，而且不增加附加重量，因此可用它代替传统的加固方法，如此不但钢筋的强度大于铁箍，而且还因其自身的腐蚀性特点，对其再进行防腐处理无必要。另外，由于木构件的损伤大多由虫蛀引起，表面完整，但内部空心，化学补强由于其自身的局限性，对那些损伤严重的构件，由于其承载能力不能满足要求，所以应更换新构体。此时中空部分可用木块填充，并灌注不饱和聚树脂，四周用FRP布包裹，将构件置于FRP约束下，在三轴压力的作用下，木结构形成类似于钢管混凝土的结构。在此种状况下，不但可提高FRP的极限抗压强度和变形能力，而且可充分利用FRP的高强度和高弹性模量。
五、结语
综上所述，因木材具有良好的抗弯、抗压、抗震、易于加工和维修等优点，因此在我国古建筑中应用十分广泛，至今仍存世有大量的木结构古建筑。然而，由于木材徐变大、弹性模量低、易老化变形等缺点，在外力作用下或自然作用下容易产生各种破坏，如梁架变形、梁柱开裂、节点拔榫等，因此有必要采用各种方法进行加固。
参考文献：
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[3]王峥.古建筑木结构加固及其性能研究[J].建材与装饰，2016（16）.
论文作者:魏娇
论文发表刊物:《防护工程》2018年第27期
论文发表时间:2018/12/14
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