木结构房屋典型变形和损坏问题探讨

■ 周 琰 ZHOU Yan

0 引言

20 世纪早期，木结构在上海有较广泛的应用。上海早期里弄建筑的主要承重构件均为木结构，该类建筑竖向主要由木立帖承重，木结构楼、屋盖；后期的花园住宅等建筑中，木结构主要用于楼盖或屋盖中，该类建筑竖向主要由纵横砖墙承重。由于建造年代久远，这些木结构建筑存在虫蛀受损或老化变形等问题，影响房屋的结构安全或正常使用，需要定期查勘、维护。

1 木结构容易出现的问题

受木材种类、含水率及木构件使用环境等因素影响，木构件容易出现虫蛀、糟朽、变形等问题。

（1）上海市区白蚁活动比较频繁，木结构房屋容易出现白蚁蛀蚀现象。特别是当楼屋盖有吊顶或木柱有装饰时，难以直观地看出承重木构件受白蚁蛀蚀的损坏程度。

（2）部分历史建筑坡屋面无老虎窗或通风口，木楼盖设有吊顶，木构件采用增大截面法进行加固。在上述通风不畅等情况下，受长期使用环境的影响，木构件容易出现糟朽现象。根据损坏程度，糟朽一般为局部糟朽或木构件内部糟朽。特别是内部糟朽时，构件虽外观完好，但此时木构件截面受损严重，存在严重的安全隐患，却又不容易被发现。在查勘时，需要通过对构件使用环境、房屋建造年代等信息进行综合分析，选择合适的检测手段来判定木构件的完损程度。

由于建筑年代久远，木材已老化变形，木楼盖往往存在不同程度的变形问题，导致楼面不平整，对正常使用或结构安全带来一定影响。在查勘时，首先要明确楼盖变形的原因，是房屋整体不均匀沉降引起的，还是局部变形引起的；再根据变形原因、变形程度，判断其对结构安全的影响程度，给出合理的处理建议。

2 工程概况

徐汇区某校舍为一幢3 层砖木结构房屋，建于20 世纪初，2007 年被认定为徐汇区第三批区级文物保护单位。该建筑底层为博物馆，二、三层为教室，阁楼为储藏室，东西各设置一楼梯，其中，东侧为钢筋混凝土楼梯，西侧为木结构楼梯；房屋一～三层南侧均设有一宽约2 m 的外走廊[1]（图1）。

图1 某校舍一层建筑平面示意图

该建筑为砖木结构，竖向主要由外围砖墙和内部的木柱承重，承重墙体厚度为一砖或一砖半。其中，一层木柱截面尺寸主要为250 mm×250 mm，二层及三层木柱截面尺寸为195 mm×195 mm。建筑二、三层及阁楼水平承重构件以木梁、木搁栅和木楼板为主，且木搁栅两端与木柱交接处设有木牛腿。屋架为三角形木屋架，阁楼搁栅搁置于屋架下弦上，圆木檩条；屋面瓦为黏土红瓦。

因房屋建造年代久远，2008 年，使用单位发现房屋存在明显不均匀沉降、渗漏水等问题。2009 年，由专业单位进行了修缮设计和施工，其主要修缮内容有：①地基基础纠偏加固；②对原木柱采用四周木夹板加固，并对原木梁采用两侧钢夹板加固；③墙体加固。

3 木构件白蚁蛀蚀

继上次修缮10 余年后，使用单位发现一层的木墙裙、木柱外包装饰构件等部位存在较严重的白蚁蛀蚀现象；但由于楼盖设有双层吊顶等原因，无法直接观测承重木构件的白蚁蛀蚀情况。考虑到房屋存在大量的承重木构件，且作为博物馆和教学楼使用，为确保公共安全，对木楼盖的白蚁蛀蚀损坏程度和范围进行了检测。

外观检测结果表明，木楼盖主要存在如下损坏：①天花吊顶多处渗漏，设备管道多处存在严重结露现象，部分木搁栅有受潮痕迹；②楼盖多处木梁存在白蚁蛀蚀痕迹（图2），个别木梁裂缝处存在白蚁蚁穴，虫蛀情况严重；③多处木牛腿有明显白蚁蚁路，且虫蛀情况严重（图3）；④装饰木构件存在白蚁痕迹，如木墙裙存在大量白蚁活动痕迹。

图2 某校舍木梁有白蚁蛀蚀痕迹

图3 某校舍木牛腿存在蚁路、设备管道结露

根据现场检测结果，楼盖设有双层吊顶，且吊顶内管道有结露现象，导致木构件周边环境潮湿且通风条件差，是诱发白蚁蛀蚀的主要原因。为了解木构件内部是否存在白蚁现象，并进一步明确白蚁蚁蚀受损程度，根据《木结构现场检测技术标准》（JGJ/T 488—2020），结合木构件外观受损检测结果，有针对性地通过手工敲击选取典型测点，并采用木材阻抗仪对木构件进行缺陷检测。阻抗仪钻入速度均设置为150 cm/min，钻头旋转速度均设置为2 500 r/min，其深入检测结果如下：①大多数木梁白蚁蛀蚀损坏主要分布在构件表层，个别木梁构件内部存在蛀蚀情况；②木牛腿白蚁蛀蚀损坏普遍较为严重，多处构件内部木质有明显疏松，截面承载力有较大损伤（图4、5）。

图4 某校舍典型木梁阻抗曲线示意图（未见构件内部存在明显缺陷）

由此可知，对于木结构房屋，当发现有白蚁蛀蚀现象，且木构件所处环境潮湿、通风条件差时，应选择采用木材阻抗仪法、超声波法等手段，对木构件内部受损情况进行进一步探测，以明确木构件受白蚁蛀蚀的深度，确定构件承载力降低程度。

4 木构件糟朽

该校舍在2009 年修缮时，曾采用四周设置木夹板的方式，对木柱进行增大截面法加固（图6）。在木楼盖检测时，对木柱的外观完损情况进行了检测，除了发现增设的木夹板局部有裂缝外，未见白蚁蛀蚀等损伤。但考虑到加固的木柱为复合受力构件，原有木柱的完好程度对整个木柱的承载力有明显影响，为此，亦采用木材阻抗仪对木柱的内部缺陷情况进行检测。

图5 某校舍典型木牛腿阻抗曲线示意图（构件内部存在大面积缺陷，表明蛀蚀严重）

图6 某校舍木柱加固截面示意图

由于检测时房屋仍在使用中，为减少对房屋的影响，未采用局部打开加固木夹板（或局部扩孔探测），进而检测原木柱受损程度的破损方法；而是采用木材阻抗仪钻头从加固木夹板表面一直向木柱内部钻动，根据阻抗曲线判断木构件是否有内部缺陷的非破损方法。

根据阻抗曲线（图7），在起始10 cm 的钻头推进范围内，木柱外侧加固木板阻抗曲线普遍基本连续，未见阻抗曲线有明显异常；钻头深入原有木柱后，阻抗曲线出现明显异常。上述结果表明，加固用的木夹板及其内部没有明显缺陷，但原有木柱存在多处缺陷，且缺陷分布无明显规律。

图7 某校舍典型木柱阻抗曲线示意图

本次检测无扩孔探测等破损检测条件，无法区分原有木柱缺陷受损原因；而木材空洞缺陷、木材糟朽及白蚁蛀蚀损坏均可能导致木柱阻抗曲线出现上述异常。调取2008 年的文物建筑勘察报告，检测报告未提及原有木柱或木梁存在缺陷；且根据当时的检测照片（图8），未见木构件有明显受损。本次检测时，除个别柱外表有白蚁蛀蚀现象外，未见其它柱存在白蚁现象。综上，初步判断原有木柱缺陷为木构件糟朽现象，主要是由于原有木柱被木夹板包裹后导致的不通风等原因造成的。

图8 某校舍修缮前木柱、木梁检测照片（2008）

除了上述案例中木柱出现糟朽的情况外，木材糟朽现象常常发生在封闭的坡屋顶等部位，木构件外观看似完好，但其材质已经发生明显变化，导致强度降低；或构件内部已出现缺陷，应引起足够重视。在定期查勘或检测时，应进行深入探测，避免木构件出现明显的糟朽现象。

5 木楼盖变形

木楼盖的变形主要表现为以下几个方面：①房屋整体不均匀沉降导致上部结构整体倾斜，从而使不同楼层、不同区域的楼面产生相同的高差规律；②个别木立帖或大梁受损，导致部分区域的木楼盖变形；③木搁栅或木地板等木构件老化、变形，使得楼面出现局部不均匀高差现象。

在使用过程中，若发现楼面有相对高差，应在查勘或检测时，对房屋上部结构的倾斜情况及楼面相对高差情况进行全面测量，明确楼面出现相对高差的原因。当房屋出现整体倾斜，且楼面相对高差与上部结构倾斜规律相同时，应根据房屋变形发展情况（沉降是否稳定）及上部结构倾斜率，选择是否对地基基础进行加固纠偏。对于房屋整体无明显倾斜规律情况下，若木楼盖局部变形，应首先查明相关楼面木构件或竖向承重构件的完好情况，并根据楼盖局部变形的程度，对症修缮处理。

5.1 房屋整体变形

上述校舍在2008 年勘察检测时，发现楼面存在明显的南高北低相对高差现象（图9、10）。因此，对上部结构倾斜情况进行了测量，发现房屋整体向东、向北倾斜，其中向北倾斜率较大，最大倾斜率18.70‰。楼面相对高差测量结果与上部结构倾斜规律一致，表明楼面相对高差情况是房屋整体不均匀沉降造成的。由于倾斜率较大，在2009 年修缮时对房屋进行了地基基础加固纠偏，解决地基承载力不足及楼面相对高差问题。

图9 某校舍修缮前二层楼面相对高差测量结果示意图（2008）

5.2 木楼盖局部变形

某联接式里弄住宅位于上海市徐汇区，为一幢3 层砖木结构房屋，建造于上世纪20—30 年代。房屋竖向主要由横墙或木立帖承重，木结构楼、屋盖。该幢房屋中间某户二层楼面出现明显的相对高差现象[2]。

该户一层北侧原为厨房，中部为楼梯间，南侧为客堂间；二层楼梯间北侧为亭子间，南侧为卧室［图11（1）］。经现场踏勘，其二层南间西南角木楼盖存在局部下沉、变形现象；南间西墙南段存在明显的下沉、倾斜现象，顶角线折断，填充墙局部下移45 mm［图11（2）］。

对房屋整体变形情况进行测量，未见其存在明显的倾斜现象。采用DSZ2 型精密水准仪对二层南间楼面相对高差进行测量，结果表明，二层南间楼面东北角高、西南角低，楼面最大倾斜率为26.6‰［图11（3）］。

图10 某校舍修缮前三层楼面相对高差测量结果示意图（2008）

图11 某里弄住宅中间户二层检测情况

综合分析上述完损检测结果和变形测量结果，二层南间墙体南段存在下沉现象，填充墙体本身与木立帖构架脱开，导致二层南间楼面出现局部下沉、变形损坏。上述楼盖变形为局部变形，建议在墙体修缮施工时，首先对该区域的楼盖木搁栅及木立帖进深大料进行进一步检查，对损坏的木构件采取更换、加固等方式进行处理，然后再对楼面进行修缮。

6 结语

综上所述，木构件老建筑容易出现的虫蛀、糟朽、变形等问题，可能影响房屋的结构安全或正常使用，需要定期查勘、维护。

（1）对于存在白蚁蚁害的木结构房屋，应定期对木结构的蛀蚀受损情况进行查勘。当木构件所处环境潮湿、通风条件差时，除外观检查外，还应采用木材阻抗仪法、超声波法等手段，对木构件内部受损情况进行进一步检测，以明确木构件内部受损程度。

（2）部分木构件位于封闭的吊顶或坡屋顶内部，无通风条件、空气闷热，或部分构件采用增大截面法进行加固。若长期处于上述环境中，木构件容易出现糟朽损坏，即使其外观完好，但其表面甚至内部的木材材质已经发生明显变化，强度降低。在定期查勘或检测时，应引起足够重视，采取合理手段，查明木构件是表面局部糟朽还是内部糟朽，明确其损坏程度。

（3）受房屋整体性较差、木材老化变形等因素影响，木楼盖容易产生楼面相对高差问题，在查勘或检测时，应对房屋的上部结构倾斜情况、楼面相对高差情况进行全面测量，明确楼面出现相对高差的原因。由房屋整体不均匀沉降导致楼面产生相对高差问题时，应根据房屋变形发展情况、上部结构倾斜率，选择是否对地基基础进行加固纠偏；对于木楼盖的局部变形，应首先查明相关楼面木构件或竖向承重构件的完好情况，并根据楼盖局部变形的程度，对症进行修缮。