什么方法最適合古建筑木結(jié)構(gòu)的維護(hù)加固？

中國(guó)保存的古建筑分布在全國(guó)各地，其中大部分是木結(jié)構(gòu)。由于木材本身是一種有機(jī)化合物，除了易燃外，它還容易腐爛和蛀蟲。在微生物和氣候的長(zhǎng)期影響下，木結(jié)構(gòu)會(huì)變形、彎曲、開裂，難以長(zhǎng)期保存。一些現(xiàn)有的木結(jié)構(gòu)建筑已經(jīng)處于危險(xiǎn)之中，需要繼續(xù)加固和維護(hù)。

但木結(jié)構(gòu)本身比較脆弱，由于古代文物的保護(hù)原則，不宜改變結(jié)構(gòu)表面。因此，加固方案的選擇應(yīng)謹(jǐn)慎。

撥正工藝

傳統(tǒng)的矯正通常包括兩個(gè)基本過(guò)程：一是打正，即用杠桿（杠桿或千斤頂）抬起下沉構(gòu)件或支架傾斜構(gòu)件進(jìn)行復(fù)位；二是拉正，即用拉索牽引傾斜和榫頭的構(gòu)件進(jìn)行復(fù)位。

對(duì)整體變形木構(gòu)架的“打牮撥正”，可根據(jù)糾偏復(fù)位力系的布置和不同機(jī)械裝置的運(yùn)用，采用“水平頂推復(fù)位”、“水平張拉復(fù)位”、“頂推-張拉復(fù)位”、“頂升-撐拉復(fù)位”等工藝方法。

水平頂推復(fù)位工藝

水平頂推復(fù)位工藝是在木框架傾斜側(cè)設(shè)置具有一定剛度的支撐剛度框架，作為復(fù)位裝置的支撐或反向框架(；以千斤頂為頂推裝置，布置在木框架的頂部；通過(guò)對(duì)柱頂施加水平推力，將整個(gè)框架恢復(fù)到正確的位置。

該工藝復(fù)位力簡(jiǎn)單，工藝簡(jiǎn)單，易于控制木框架的復(fù)位效果；但對(duì)剛性框架的剛度和布局空間要求較高，通常適用于單層古建筑，木框架傾斜側(cè)空間較大。

水平張拉復(fù)位工藝

水平張力復(fù)位工藝的原理與水平頂推復(fù)位工藝基本相同，但施加的復(fù)位力為水平張力；張拉裝置通常采用鋼絲繩，一端固定在柱頂，另一端放置在木框架復(fù)位側(cè)的加載剛架上；通過(guò)對(duì)柱頂施加水平張力，將整個(gè)框架恢復(fù)到正確位置。

考慮到變形木框架的節(jié)點(diǎn)松弛，張力系的作用點(diǎn)應(yīng)布置在木框架傾斜側(cè)的柱頂（如圖中B軸的柱頂）；以驅(qū)動(dòng)整個(gè)框架的復(fù)位。

由于張力系統(tǒng)的傳輸不受拉伸長(zhǎng)度的限制，其加載剛性框架不必靠近木結(jié)構(gòu)布局，該工藝更適用于基礎(chǔ)較大或走廊框架較大的古建筑。在工程中，施工腳手架通常用作加載剛性框架，斜拉索用于提高剛度和穩(wěn)定性，這對(duì)兩層或古建筑更實(shí)用。

頂推-張拉復(fù)位工藝

木結(jié)構(gòu)古建筑結(jié)構(gòu)為梁柱排架系統(tǒng)，易整體傾斜，構(gòu)件之間有一定的牽連作用；頂推裝置與張拉裝置綜合應(yīng)用，成對(duì)布置在傾斜柱架之間，兩側(cè)柱同時(shí)施加復(fù)位力系統(tǒng)，可獲得更顯著的復(fù)位效果。

頂推-張拉復(fù)位組合裝置的示意圖如下圖所示，由花籃螺栓拉索、千斤頂支撐桿、節(jié)點(diǎn)套箍和鋼板箍組成。花籃螺栓拉索安裝在柱間兩側(cè)，千斤頂支撐桿沿柱間軸線布置；其中，花籃螺栓拉索用于向外傾斜的柱，千斤頂支撐桿用于向內(nèi)傾斜的柱。用于連接千斤頂支撐桿和花籃螺栓拉索，防止木柱節(jié)點(diǎn)受力部位損壞。鋼箍安裝在柱腳與地面之間，用于固定柱底，確保柱頂有效復(fù)位。

頂推-張拉復(fù)位裝置

由于頂推-張拉復(fù)位裝置可布置在柱架之間，頂推-張拉復(fù)位工藝具有在建筑內(nèi)復(fù)位的優(yōu)點(diǎn)；其施工作業(yè)不受建筑外部場(chǎng)地的限制，可逐層復(fù)位多層木結(jié)構(gòu)建筑。但需要注意的是，頂推-張拉復(fù)位裝置應(yīng)采取有效措施，確保柱腳及其下部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。

頂升-撐拉復(fù)位工藝

對(duì)于具有大屋頂?shù)墓沤ㄖ蚨鄬油な焦沤ㄖ饔糜趦A斜柱架的垂直荷載較大，施工過(guò)程中施工在柱架上的復(fù)位力也相應(yīng)增加，容易加重柱架節(jié)點(diǎn)的損壞。頂升支撐復(fù)位工藝是以施工中的全腳手架為支撐，在其上安裝頂升支撐復(fù)位裝置，通過(guò)垂直頂升裝置支撐全部或部分上部結(jié)構(gòu)傳遞給柱架的荷載，減少水平頂升或拉伸裝置施加的水平復(fù)位力，減少柱架節(jié)點(diǎn)的局部應(yīng)力。

復(fù)位安全多功能支架示意圖如下圖所示，支架采用單剛架和工作臺(tái)組裝，可根據(jù)建筑空間位置和復(fù)位要求靈活布置，形成穩(wěn)定的施工平臺(tái)和安全支撐；復(fù)位裝置由垂直千斤頂、水平支撐拉桿和水平輥導(dǎo)板組成，安裝在工作臺(tái)上，可有效提供木框架復(fù)位所需的垂直和水平力，準(zhǔn)確控制復(fù)位施工。

頂升-拉伸復(fù)位工藝具有在建筑內(nèi)復(fù)位的優(yōu)點(diǎn)，適用于大型單層木結(jié)構(gòu)古建筑的復(fù)位和修復(fù)工程。對(duì)于多層木結(jié)構(gòu)古建筑，應(yīng)根據(jù)樓層變形自下而上復(fù)位，下層木結(jié)構(gòu)復(fù)位穩(wěn)定后繼續(xù)施工。

彎曲構(gòu)件和檁條加固

局部腐爛、榫頭、斷裂、向外滾動(dòng)是彎曲構(gòu)件的常見病害。首先要注意檢查原因，如瓦頂滲漏引起的檁條腐爛、鳥類撞擊造成的損壞、支架外疝、支撐腳不穩(wěn)定等。

除去除補(bǔ)品外，榫頭是由兩個(gè)彎曲的閃光燈引起的。如果拆卸后可以重新安裝，可以使用傳統(tǒng)的鐵方法。如果不能拆卸，可以加一塊木頭，或者用鐵靴蓋住。榫頭經(jīng)常斷裂，通常用硬木做新榫頭，另一端也做銀錠榫等新榫頭插入檁條，必要時(shí)也用釘子加固。

同時(shí)，如果基礎(chǔ)沉降不均勻或地面振動(dòng)不均勻，鐵釘與薄硬板、斗底面之間的連接部分容易松動(dòng)。其次，修復(fù)加固中使用的木材與原斗干濕度不一致，在逐漸干燥過(guò)程中收縮程度不同，也會(huì)導(dǎo)致補(bǔ)充構(gòu)件與原構(gòu)件的相對(duì)位移，破壞整體性。

由于木結(jié)構(gòu)的完整性，經(jīng)常監(jiān)測(cè)，經(jīng)常修復(fù)和新，可以做好準(zhǔn)備，防患于未然。

柱加固工藝

劈裂加固

劈裂是由于木材不完全干燥造成的。一般來(lái)說(shuō)，沒有受力問(wèn)題，需要用木條或竹片填充。如果間隙大于3-5cm或以上，通常需要用鐵箍加固。

重力加固

由于柱不能承受重力造成的裂紋、下沉等，可能與柱材料、線條、力不均勻有關(guān)，除了鐵箍加固外，還應(yīng)考慮調(diào)整柱荷載，如增加柱等。

扭力加固

由于柱的上下應(yīng)力方向不同，如果承椽插入柱中，當(dāng)橫向重力大于柱線的抗剪力時(shí)，會(huì)產(chǎn)生扭曲和分裂。在用鐵箍加固的同時(shí)，還應(yīng)提高承椽對(duì)柱的壓力。

柱子爛了

一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)柱根腐爛不超過(guò)一半時(shí)，通常采用挖墩的方法進(jìn)行維修。墩接常用的榫卯有：巴掌獵鷹、抄手獵鷹和螳螂獵鷹。

榫卯示意

在南方，由于白蟻和其他蛀蟲，柱子經(jīng)常因?yàn)橹锌斩坏貌桓鼡Q。傳統(tǒng)上，偷梁換柱是在這個(gè)時(shí)候使用的，但柱子可能會(huì)打開很多毛孔。因此，環(huán)氧樹脂常用于20世紀(jì)70年代后的灌注。

灌注前，應(yīng)加強(qiáng)柱周圍，消除柱力。在選擇柱的一側(cè)，將10個(gè)15厘米的深槽分開到柱的中心，清除內(nèi)部蛀蟲，用環(huán)氧膩?zhàn)用芊饬芽p和孔洞，防止灌注過(guò)程中流動(dòng)。

注：如果柱中空是由白蟻和其他昆蟲引起的，如果不治愈害蟲，局部灌漿只是權(quán)宜之計(jì)，不能作為一種常見的手段。