古建筑木结构加固方法研究

2022-09-11

在我国, 古建筑是我国的瑰宝。但是在古建筑中大部分木结构古建筑因为自身施工材料的问题, 容易出现开裂、虫蛀等问题 (如图1、2所示) 。因为受到自身与外界环境的影响, 使得现在存在的古建筑木结构出现榫卯节点的松动、关键构件的截面尺寸出现减少、柱脚出现异动的情况, 面对这些问题, 必须加强对古建筑木结构的修复与加固。

1 木结构加固时的注意要点

木结构具有加强的力学性能, 通常情况下不会出现力学性能失效的情况, 但是因为施工材料是木材, 很容易受到自身及外界条件的影响, 导致古建筑存在各种各样的安全问题, 为了能够有效地控制这些安全问题的出现, 必须加强对古建筑木结构的修复与加固。在对木结构进行修复加固的过程中, 需要在保证以下前提下进行:要因地制宜的选择加固方案, 保证经济的可行性, 努力消除古建筑中存在的各种安全隐患, 保证古建筑的寿命, 在对木结构进行加固的过程中, 需要注意以下两点:

1.1 分析原因“对症下药”

在对古建筑木结构进行维修、加固的过程中, 需要充分分析木结构的承载能力, 在进行加固作业之前, 需要对木结构的各个杆件与节点的承重能力进行检测。木结构存在安全问题不一定就是受到自身因素的影响, 有可能是受到外界环境的影响, 虽然建筑结构存在的问题并不是很明新, 但是, 如果这些问题出在结构的关键位置, 随着时间的增加, 就会产生非常严重的后果。木结构安全问题产生的原因很复杂, 需要对产生的问题进行详细的分析, 找出问题产生的原因, 并结合原因对木结构存在的安全隐患进行分析, 对症下药, 根据木结构的实际情况选择合理的加固方案。

1.2 明确目标、主次分明

在对木结构存在的安全问题进行有效地分析之后, 在制定加固、维护方案的时候, 需要加强对木结构关键部位的考虑, 按照主次分明的顺序进行修复、加固。

2 古建筑木结构常用加固方法

2.1 化学加固木构件

古建筑木结构因为施工材料的性质, 长期的潮湿的环境下很容易出现腐烂的情况, 或者是因为木质材料内部受到昆虫的啃食, 导致内部空间出现中空的情况。通常情况下, 当木质材料出现大面积腐烂的时候, 在对木质材料进行加固的时候, 需要先除去腐烂的部分, 然后选择使用不饱和聚树脂等化学剂进行加固;对于因为受到昆虫啃食而出现的不容易修复的情况, 主要是采用超声波等现代化、精密的检测仪器进行化学加固。经过化学修复的木质材料从外观上与原材料差别并不大, 但是却具有较强的抗腐蚀的性能, 可以有效地提升古建筑木结构的使用寿命。随着科学技术的快速发展, 在进行木结构加固的过程中, 使用化学材料进行加固已经非常常见了, 因为化学材料使用相对于方便, 已经的得到了广泛的应用。

2.2 及时对古建筑进行维修

在古建筑中, 大部分的施工材料是木质材料, 经过长时间的风吹日晒雨淋之后, 很容易出现不同程度的破损、变形、腐蚀的情况, 并且古建筑自身的承重能力也会受到一定的影响, 如果不及时进行修复、加固, 就会导致古建筑出现毁损、倒塌的情况, 为了有效地保护古建筑, 必须加强对古建筑木结构的修复。但是每一个古建筑因为建设的年代不同, 风格也就不同, 古建筑反应着当时、当地的宗教信仰、风俗习惯、社会的繁荣情况, 为此, 在进行加固修复的过程中, 不能对古建筑的原貌进行更改, 不能让古建筑失去自身的特点。所以, 在对古建筑进行加固、修复的时候, 不能盲目的进行, 应该先了解需要修复古建筑的历史情况、需要表达的特点、建筑的原有结构, 在修复时尽最大的可能将建筑进行还原。在进行修复的过程中还可以使用扒钉进行直接的固定、扁钢外包并用螺栓固定或者是采用角钢对节点进行支撑。

2.3 木结构修复中碳纤维增强材料 (CFRP) 的应用

在对木结构进行修复时, 因为木结构的弹性模量不是很高, 容易出现变形的缺点, 在进行加固时可以使用复合性能较强的材料与木质材料进行有机的结合, 产生新的木结构材料, 这样可以有效的保证古建筑的荷载标准。碳纤维增强材料在力学性能上比普通的材料具有较强的抗拉力性能, 并且CFRP在模量、膨胀系数、比强度等方面具有一定的优点。

碳纤维材料与普通的钢材料相比具有较强的力学性能, 大约比钢材料高出20-50倍, 这样就会在很大程度上降低木质材料自身重量而产生的结构负荷, 有效地提升木结构的稳定性。同时碳纤维材料还具有较强的抗腐蚀性能, 将碳纤维增强材料与木质材料进行有机的结合, 能够有效地提升木结构的力学性能, 保证木结构的质量, 该材料已经被广泛的应用到古建筑修复的过程中。在碳纤维材料中, 碳纤维布是主要的应用形式, 碳纤维布与配套的浸渍胶一起使用会形成碳纤维复合材料, 这样可形成具有高性能的碳纤维布片材增强体系, 在对木结构进行老化、裂缝修复、木结构加固的工作中具有良好的特点。碳纤维材料施工的主要流程如下:首先, 需要对被修复、加固的木材料表面进行清洁, 这样做主要是方便涂刷基底的树脂, 然后再其表面粘上碳纤维布, 将其中存在的气泡挤出, 并进行按压, 保证碳纤维布粘贴的密实度。

综上所述, 在对木结构进行加固、修复的时候, 必须有效的保证木结构的力学性能, 延长木结构的使用寿命, 提升木结构的整体质量。在对古建筑木结构进行加固的时候, 需要结合建筑的实际特点、具体的情况分析存在的各种问题, 选择合适的加固方法, 对症下药, 只有这样才能够有效地保证古建筑木结构的整体情况。

摘要：在我国古代建筑中使用最多的就是木质材料, 主要是因为木质材料是一种常见的有机材料, 但是, 木质材料在使用的过程中自身存在一定的问题, 比如, 木质材料长期处在潮湿的环境下容易出现变形的情况, 并且, 木质材料很容易受到昆虫以及细菌的影响, 导致木质材料被腐蚀。木质结构在施工的过程中, 能够有效地进行衔接, 提升了建筑工程的抗震性能, 这主要是受到木质结构力学的影响。如果想要增加木质材料的使用寿命, 就必须严格按照施工设计图纸进行建设, 同时还需要加强对木质结构的检查与维修, 防止木质材料出现变形、腐蚀的情况。

关键词：木结构古建筑,加固方法