古建筑木结构加固与保护

宋刚

在经济全球化背景下，对古建筑的保护属于重要的任务，也是关键的工程。木材由于自身易加工、耐折弯、抗压性强等优势，在我國古代建筑中得到了广泛的应用。但是木材结构极易发生老化，一旦受到外力的破坏，将会导致其产生变形、开裂等。必须要综合考虑加固手段的选择，在不损伤建筑原体的基础上，开展加固处理工作。

木结构加固时的注意要点

首先，分析原因，针对加固。在对古代建筑木结构杆件进行维修、加固的工艺操作过程中，需要充分地对木结构杆件的承载力进行分析，在开始进行木结构加固操作之前，还需要针对木结构的各种杆件和节点进行承重性检测。木结构在使用中所存在的安全问题也不一定是由于受到自身条件等因素的干扰，还可能是受到了环境干扰。虽说这些问题并不清晰与明显，但是若存在于建筑的关键承载部位，随着使用时间的推移，将会产生严重的后果，其加固十分的关键。一旦建筑木结构出现问题，要及时地结合其原因针对木结构所存在的危险和安全隐患情况进行分析，根据木结构实际情况选择合理的加固方案。

其次，明确目标、主次分明。在对木结构中可能存在的安全性问题和缺陷进行有效的分析之后，在研究制订一个加固、维修方案的过程中，就需要更好地加强我们对于木结构中各个关键部件的考量，按照其中的主次分明顺序来对其进行整体的修复、加固，详见下图1。

古建筑修复要遵循国家颁布的古建筑修建工程质量标准进行，并及时地对检验评定标准进行贯彻。

化学加固的木构件其建筑结构受到材料性质的影响，在长期潮湿的环境之下极易出现腐烂的现象，甚至可见明显的木材内部被昆虫啃食状况，会导致木材中空。一般情况下，若木材腐烂比较严重，在加固期间需要先将腐烂的地方去除掉，选择不饱和聚树脂或者是其他的化学药剂进行加固。针对昆虫啃食且不易修复的状况，要借助超声波等现代化的精密仪器设备，实施木材的化学加固。实施化学修复之后，木材外观与原材料无太大的差别，但抗腐蚀性较强，可将木结构的寿命提升。随着科学技术的迅速发展，在进行加固阶段，化学材料应用比较常见。利用电子超声波等一些比较现代化、精密化的设备技术来对其本身进行不同程度的各种化学伤害补救和物理加固。经过多次使用化学材料改造以及修复而后形成的这种木质结构建筑材料虽然在外观上和其他原材料的性质差异也并不多，但是却仍然能够具有更高的耐热和超强防水和耐腐蚀性，这样我们才能有效率地提升其在我国现代古建筑物中原木结构的性价比，延长使用寿命。随着目前我国先进现代科学工程技术的不断迅猛发展，在我们日常进行各种木结构主体加固的操作过程中，使用这种新型化学材料加固来对其主体进行结构加固已非常常见了，因为这种新型化学材料的加固使用相对于方便，因此这种木结构加固得到了广泛的实际加固应用，详见下图2。

木结构修复中应用碳纤维增强材料（Carbon fiber reinforced materials in wood structure restoration，简称CFRP）。在开展修复期间，由于其结构弹性模型较低，极易出现变形。在加固期间，要选择复合性较强的材料，并结合使用木材，建设新的结构材料，确保建筑的荷载满足相关标准。CFRP化学性能相比普通的材料，抗拉力性能较强，具备显著的膨胀系数优点与强度高优点。

及时对古建筑进行维修。当裂缝属于受力裂缝或者是为倾斜裂缝等， 必须要对裂缝的强度进行计算，并结合实际情况，选择加固或者是更换。针对梁、枋上的横向构件，由于受力不同，其抗弯作用与抗剪作用也不相同。针对这类构建，若存在轻微裂缝，要使用铁箍适当地对其加固。若是较宽的裂缝，在嵌补的同时，要增加铁箍，若构建的裂缝较长，或者是腐朽不严重，可朝内浇筑环氧树脂，接着使用铁箍，进行加固。若是构建的裂缝宽度超过限定值，需要对构件的承载力进行验算，确保受力要求符合，选择嵌补法。针对受力要求不符合的，选择补强法。在对木结构物体进行修补和加固时，由于木结构物体的弹性模量不是非常高，容易导致其变形或者受到严重影响，在对其物体进行修补和加固的同时，可以选择复合性较强的原材料或者是木质物体。

比如：将木质建筑材料与碳纤维增强材料结合应用， 将木结构性能改善，以此保障木结构的质量，现该材料已被广泛应用于古代建筑防水及修复工程。在碳纤维材料内，最为主要的材料类型为碳纤维片材、配套的浸渍剂橡胶，可直接将两者混合使用，形成专门的碳纤维复合材料。耐磨性较强的碳纤维片材，可将系统作用增强，避免结构老化，要加强裂缝的处理，注重裂缝的修补，加固木结构，详见图3。

这类材料在其施工阶段，操作流程主要包括：首先，需要对被人员修复、加固的塑料或者木材材料的表面等部位进行清洗，这样的操作主要目的是为了方便人员涂刷其基底层树脂，接着在表面上均匀地黏贴上少许的碳纤维布料，将其中储存的气泡全部挤出，并对其进行一次按压，确保碳纤维布料黏附物的密实性，确保加固质量。

连续玄武岩纤维（CBF）应用。对修复的程序而言，其流程与手机贴膜基本相似，大致包含有3个环节：首先，在古建筑木结构表面进行全面清理，将杂质全部清除掉。使用纤维布包裹修复区域，将气泡全部挤出，避免杂质进入其中。最终为确保纤维布表面的合理性，要适当地涂抹纤维布，延长纤维布的使用年限。除此之外，在木结构使用期间，要使用玄武岩纤维布加固，其粘贴方式主要包括连续粘贴与分段粘贴。按照侧应作用方式的差异，划分为主动与被动加固方案两种。前者指的是在木结构内套设纤维布。后者指的是在木结构内直接使用纤维布连续粘贴，持续缠绕，在中间缝隙内注入BFS溶液，侧面施加压力，以此实现加固，见下图5。

所以，在进行木结构材料加固期间，与建筑物修补期间，为实现木建筑结构力学性能的确保，需要不断地将结构材料的寿命延长，实现整体质量的提升。在开展加固操作期间，要结合建筑物的特征，要结合实际的情况，就存在的问题归纳分析，深入剖析，选择合适的加固材料，运用最佳的加固方式。

作者单位：秦始皇帝陵博物院