古建筑修复与加固技术的应用研究

马春雷，崔 琦

（中交一公局集团华中工程有限公司，湖北 武汉 430021）

0 引言

古建筑见证了历史的更替，承载着文化，更承载着中华民族的民族精神与情感。时光赋予了古建筑文化生命，同时也带来了伤害，很多古建筑都或多或少存在问题需要修复和加固。以史为镜，可以知兴替，人们重视历史，也重视古建筑的保护工作，过去，很多单位都对古建筑进行了一定的修缮，但是很少彻底地开展系统性修复加固工作，现今更应该采取新型设备和技术，通过科学合理地方案提升古建筑修复保护水平。

1 古建筑修复加固措施分析

1.1 木质结构技术

为了保证古建筑修复工作能够有效的实现古建筑的保护目标，需要在开展古建筑修复的全部流程中严格遵守与古建筑修复相关的法律法规。在众多的古建筑修复类别中，针对木质结构进行修复时，为了保证古建筑的安全性需要采用水平拆卸的方法开展施工，拆卸过程应当依照由上至下的原则进行拆线，每拆卸一件结构组成部分就需要对其进行命名和编号，并将其存放至较为干燥的区域。完成修改流程之后，需要先在地面对建筑结构的架梁进行安装，安装过程应当依据编号进行，避免出现错误。完成梁架的安装之后再进行柱的安装，安装柱结构时也需要严格依照编号对应的顺序开展。所有的结构在进行安装时应当对结构部件进行检查，如果结构部件自身出现了损坏，就需要通过各种措施和手段来对损坏部位进行修复。如果修复之后的结构仍然存在安全隐患，就需要对该构件进行更换，制作新构件时尽量选择与原构件木质相同的材料，并保证构件的尺寸参数与原构件保持一致，避免因尺寸差错影响整个结构的稳定性[1]。

1.2 瓦顶修复技术

在对我国某地区的古建筑进行调查分析可以发现，该地区的古建筑屋面部分主要结构材料为瓦片。可能以后在后续修复的过程中有效的还原该古建筑的原貌，在针对该古建筑进行修复时，主要工作是为了对建筑屋面的瓦片进行修复。在具体的修复过程中应当严格依照该建筑的木质结构形态以及科学的加固方法来开展修复过程。在以该建筑为单位的建筑群进行研究分析后可以制定出相应的修复方案。之所以将该古建筑的屋面部分进行重点修复，这是提升古建筑寿命的重要途径，如果不能够有效的对古建筑进行必要的防水措施，长时间的深度就可能导致古建筑屋面功能的缺失甚至可能出现坍塌问题。所以在对屋面进行修复的过程中应当慢慢的揭开屋面的瓦片然后对损坏的区域进行有效的修复。如果承担瓦片的木质结构存在较为严重的损伤，就需要对木质结构进行修复，然后再对破损的瓦片进行更换，使得古建筑恢复有效的屋面结构功能，实现对古建筑的保护目标。

1.3 地基加固和改良策略

在开展古建筑修复的过程中，除了对古建筑自身的结构构件进行修复之外，还需要加强古建筑周边环境的修复和加固，特别是对于古建筑物地基的土质进行改良，提升地基土质的密实度，来增强古建筑地基的承载能力，就能够有效的降低古建筑的沉降问题。与现代建筑相同古建筑的地基是保证古建筑能够有效延长寿命的重要手段，如果古建筑的地基出现了明显的沉降就可能导致古建筑的稳定性受到影响，从而引发裂缝或不均匀塌陷。为了能够有效的降低这些病害的发生概率。就需要通过改善古建筑的地基质量来提升建筑物的稳定性。但在具体的地基改良施工之前应当对古建筑的地基进行有效的测绘，如果古建筑的地基本身没有较为明显的，就不需要对其进行地基改良措施。大多数情况下针对古建筑的修复工作，多为古建筑所在区域发生了较为严重的地质灾害，在发生地质灾害之后应当对古建筑进行全面的病害评估，然后制定相应的修复计划。针对古建筑破坏较为明显或严重的地质灾害大多集中于滑坡或塌陷等问题。当古建筑的地基存在明显的塌陷情况时，可以通过填充或灌浆等手段来对其进行修复。如果古建筑周边出现了明显的滑坡灾害时可以建立挡土墙，或者对周边山体进行护坡工作来降低出现滑坡的概率。同时应当对古建筑周边设置有效的排水措施降低对于建筑地基的影响[2]。

2 古建筑木结构加固修复常见技术形式

2.1 嵌补

在古建筑的建造过程中，其选择的木料引起水分含量的不同，加之其长久在自然环境中受到各种因素的影响，木料本身存在较为明显的收缩现象，这也是导致木料出现开裂问题的主要原因。在对木料开裂情况进行检查的过程中，如果木料的裂缝深度没有达到木料直径的1/3，那么可以直接采用嵌布的方式对其进行修补。通过对裂缝进行宽度测量，如果其宽度低于3mm，则可以用腻子对断白区域进行填充。如果木料的裂缝超过3mm 且低于30mm，则可以通过木条和粘胶的方式对其进行修补。

2.2 剔补

如果木料的中心完好程度较高，就是木料的浅表区存在一定的腐朽问题，通过对腐朽进行有效的测量和计算，确定该腐朽区域不会对立柱产生结构性破坏，那么可以将该腐朽区域进行整体剔除然后再加入防腐措施，选择干燥程度较高的木材对剔除的腐朽区进行修补，修补过程中可以通过粘胶的方式来提高新材料与旧材料之间的有效连接。如果采用这种方法进行修补时柱表面周围都需要进行剔补时，则需要通过铁箍作为辅助措施帮助加固[3]。

2.3 下撑式拉杆

古建筑修复加固的过程中会对梁枋构件进行挠度测试，如果测试结果高于正常标准，表明该梁枋构件这承载能力存在问题，如果不对其进行有效的修复，未来出现断裂的概率就会大幅上升，针对挠度不足的问题可以通过下撑式拉杆加固的方法进行加固，下撑拉杆能够有效的提供承载能力，再采用这种方法进行加固时，应当对梁枋的腐朽情况进行判定，如果存在明显的腐朽现象就需要先处理腐朽问题，以保证加固质量。

2.4 墩接法

古建筑修复过程中如果柱角存在明显的腐朽现象，并且柱底面向上的腐朽程度已经达到或超过柱体高度的1/4，就可以选择蹲接法来进行加固。具体的加固方法首先需要对哺乳小区进行有效的去除，然后通过木料墩接的方法来制定对接样式。在某种情况下还可以采用钢筋混凝土的对接方法，采用钢筋混凝土只针对于低于1m 且没有明显裸露的柱体，完成修复的柱径应不低于圆柱径的200mm，并采用钢板螺栓来进行辅助加固[4]。

3 古建筑修复与加固案例分析

3.1 工程描述

某古建筑由物质结构作为主要结构组成，针对其进行结构检查时发现其承重部分主要由木质结构承担，承重部分由不同的物理结构进行组合而形成完整的承重系统。传统的物质结构通常由木架构来承担屋顶的载荷，这些木质结构通常有传统的榫卯方式进行连接，因为在应用寻宝的过程中设置了相应的伸缩结构，这时的古建筑在长期存在的过程中虽然经过了多次的地震仍然能够保持结构的完整性和相应的功能，在利用现代建筑技术进行升级的过程中，为了能够有效的提升古建筑的稳定性，通过钢木结构提升建筑物的变形能力，使得古建筑物的结构获得了当代建筑工程技术的增强，有效的提升了建筑物的稳定性[5]。

3.2 技术流程

3.2.1 施工方案

通过在工字钢内部将固定尺寸的镀锌方钢焊接，完成焊接过程之后需要对焊点施加有效的防锈措施。然后通过定制以樟子松为材质的2cm 厚板，并对其进行有效的打磨处理。完成打磨处理之后对樟子松木板施加有效的防腐措施以及涂刷多次的阻燃材料。晾晒木板保证防腐剂以及阻燃材料自然晾干。完成晾干的木板采用燕尾固定的方法与镀锌方钢进行有效的连接，同时需要在樟子木木板接头通过粘胶以及钉枪的方式进行有效的固定。在对立柱和领条进行处理的过程中采用成品是基于工字钢保持良好的连接再用燕尾钉使其与镀锌方钢进行有效的连接。同时需要用枪钉和粘胶的方式进行加固。最后针对圆椽的处理过程同样需要事先定制的成品圆椽通过自攻钉进行连接，为了能够有效的保证连接牢固度，需要用白胶和枪钉进行固定。

3.2.2 木包钢加固技术应用要点

首先，通过不断优化、深化设计图纸，研制出本项目木包钢仿古木柱细化做法，成功解决了现代建筑的仿古难题，满足建筑和结构规范要求，同时达到建筑师所要求的理想效果。此种做法有别于常规的加钉固钉方法。其次，防火棉包钢防火施工技术，成功解决了木包钢防火问题。

3.2.3 修复效果

针对古建筑的承重系统进行研究后发现，大多数古建筑企业承重与维护通过不同的系统实现各自的分工，大多数屋顶的承重系统来自木结构，这使得建筑物的结构分布呈现出较为灵活的状态。在进行结构连接的过程中所采用的卯榫结构能够预留相应的收缩空间，使得古建筑在地震等自然灾害时能够保持结构的稳定性[6]。随着现代技术对于古建筑的修复经验逐渐提升现代技术应用于古代建筑的加固方法也越来越丰富。而古建筑其木结构仍然存在一些缺点使其无法满足当代建筑所需要的建筑特性。首先木结构的古建筑其本身的承载能力低于现代建筑，木瓦结构之外的建筑材料无法与古建筑的木结构支撑体系实现有效的融合，木结构自身的抗震能力较差，随着时间的流逝其耐久性下降得较快。木质结构其本身特性使其无法符合消防标准。受到人类生产生活活动的影响，木材的体积数量大幅度降低，特别是名贵木材价格相当昂贵，将其应用在建筑结构中不论是从成本投入还是环保政策都不再支持木材作为建筑的主要材料构成[7]。因此，如何既能保留古建筑的建筑特色，我国的古代建筑文化能够得到延续和发展，同时又能够利用现代建筑技术提升古建筑的性能使得古建筑能够受到现代技术的保护，是当前研究的重点内容。当前，在众多的古建筑保护技术中，大木卯榫钢结构有效的实现了上述目标，是古建筑修复领域应用较为成熟的技术，通过该技术不仅保存了古建筑的外部特征，同时使得古建筑既能符合消防要求，也能适应多种不同类型的地质灾害保护效果，使得我国的古建筑施工技术得到了有效的发展。

3.2.4 该技术的应用优势分析

传统古建筑通常采用木制承重结构，而维护和承重又分别由不同结构来承担。其中，木架构重点作为屋顶的承重结构，而木制结构所用的榫卯、斗拱又均设置相应的伸缩余地，这也有助于为房屋的抗震能力提供构架上的保障。然而，在现代建筑技术不断升级的过程中，传统的木制结构已无法满足人们对现代建筑的安全性及耐久性的要求。木结构除了在使用过程中由于自然或人力作用而常常出现各种问题以外，其结构本身承已无法满足人们对现代建筑的安全性及耐久性的要求。

木包钢技术在本项目中应用于仿古建筑恢复重建部分，国内古建筑恢复大多采用木材，在木结构表面做防腐处理。钢木结合增强了木质钢性，加强抗变形能力，增强产品的稳定性，钢木结合工艺的木制品，安装后衍生出来结构性问题相对减少很多。采用钢筋混凝土圆柱、方梁结构，外包木色板，装饰效果也难以达到理想仿古效果[8]。木包钢技术，充分利用了钢结构的优势，加快了结构施工速度，减少木材用量，是建筑结构向绿色环保方向发展的一种有生力量，同时，所有材料及配件均厂家制作，加速了古建筑施工技术工业化的发展，值得推广应用。

4 结语

综上所述，我国在经济上取得了举世瞩目的成就，人民的腰包鼓起来了，物质需求得到了满足，同时也更加需求精神文化食粮，因此文化产业得到了发展，社会上形成了一股古建筑保护的风潮。目前古建筑修复和加固技术得到了较好的发展，对于木质结构、瓦顶、地基基础等不同项目的修复都形成了一定的技术范式，对本体的加固技术也有多类型的应用形式，通过防治结合的措施收获了良好效果，促进延长了古建筑寿命，而且整旧如旧原则也最大化保护了其文化价值，古建筑修复技术朝着规范化的方向不断发展。