木结构建筑加固方法

（南京固强建筑技术有限公司,210029）

【摘 要】介绍了木结构古建筑的抗震加固原则和方法,木结构古建筑加固的的方法主要有增加约束法、增大截面法,增设钢拉杆和销栓加固.可供相关专业技术人员参考.

【关 键 词】木结构；加固改造；抗震

1引文

我国历史悠久,遗存至今的古建筑甚多.由于年代久远,它们经历了数百年来人为的和多种自然因素的破坏,包括风吹、日晒、雨淋及地震等,但仍能保留至今,昂然屹立在祖国的大地上.它的高超的建筑技艺,不仅仅属于中国人民,也属于世界各国人民.

在我国,将着眼点放在提高古建筑的抗震能力上,是保护古建筑的重要内容.由于古建筑的种类繁多,特点各异,故应区别对待.抗震能力不足的要采取加固措施；有一定抗震能力而损伤较重地应及时抓紧维修.提出科学而安全的抗震对策,做好这些古建筑的维修和抗震加固工作,使之免遭地震破坏,具有十分重要的意义.我们国家对古建筑的保护工作非常重视.近年来,随着旅游事业的发展和人民物质文化生活的提高,有关部门组织力量对古建筑进行了一些抗震加固和维修,既提高了抗震能力,又延长了寿命取得了较好的成果.这里介绍采取的一些木结构加固改造方法.

2古建筑加固原则

古建筑的加固,与一般建筑的加固不同,要求加固后不能破坏原有的建筑形式和特点.一般说来,古建筑都有几百年或近千年的历史,虽饱经风霜与人间沧桑之变,但却以其合理而科学的结构形式,质地优良的建筑用材和高超的施工技术而保留至今.如果在进行维修与加固时,破坏了它古老的原貌和原有的结构特点,就会失去其应有的历史价值.因此,在抗震加固与维修时,需要注意以下几点：

2.1选材

古建筑多以砖、石、木为主要结构材料,而胶结用料多以黄泥浆或白灰为主.因此,在维修加固时,要多选用木材、砖石和石灰等传统的建筑用料.在维修砖结构的建筑物时,切忌采用现代的标准砖,更不能使用现代红砖,而应采用专门烧制的仿古大青砖.这样,才不失去其特色,保留其古朴风格.

2.2手法

要多用暗加固,在“暗”字上下功夫,尽量少用明加固、明作法.所谓“暗”,就是要尽量在古建筑物的里面作文章,以不致破坏其原有外貌又收到加固的效果.

2.3做工

要达到“整旧如旧”,仍须留有古朴典雅的风貌,尤其是对一些砖石建筑、木结构建筑更应特别注意做工,维修某一朝代的遗物,就应有其朝代的特点,如宋、元时期的额枋,多为倒角,在维修更换新料时,也要倒角,否则就失去宋、元特点.因此一定要采用传统的施工操作方法,精心组织施工,对构件的设置排放、装饰等都要符合时代特征.只有这样,才不使其丧失历史价值.

2.4加固维修结合

多数古建筑历经沧桑,有程度不同的损坏,均急需正常的维修.因此,将正常的维修与抗震加固结合起来一并进行,这样做不仅使古建筑得以复原,而且也提高了抗震能力,是一个保护古建筑的好办法.

3木结构加固措施

木结构房屋的主体是木结构,因此其地震毁坏的表现主要是木结构的倒塌,另外还有墙体的外闪等震害形式.

木结构倒塌的原因主要是由于地震时木结构大幅度晃动,产生较大变形,导致脱榫、折榫、柱子折断等引起.另外木结构建筑由于使用时间较长,维护不善,导致主要木构件如木柱、梁等发生腐朽也是导致抗震能力下降的主要原因,对于柁架式木柱木梁房屋的震害主要取决于柁架的侧向稳定和木梁的连接强弱.一般说来,带中柱的穿斗木结构稳定性要好一些,但若维护不善,地震时导致破坏的例子也很多.

传统木结构的山墙和维护墙的整体性较差,地震时容易引起墙体倒塌或开裂,从而导致木架结点松动,柱脚滑移,乃至个别木柱折断,从而引起更严重的破坏.因此,加强木结构构件的日常维护保养是保证其抗震能力的根本措施.对于木结构的抗震加固主要是改善结构的整体性能和增加木构件的强度.下面分述之.

对于木结构房屋在抗震加固时,应注意不应采用木柱与砖柱或石柱或砖（石）墙等混合承重的结构类型,若原结构是采用此种类型,应考虑改善其传力途径,采用纯木柱承重的方式.对于木屋架,采取加强其结点连接的措施,并在可能时通过增设垂直剪力支撑来改善其纵向稳定性.对于空旷房屋,每一纵向柱列间设置1～2道剪力墙或斜撑,以提高房屋的整体稳定性.木柱是木结构的主要抗侧力构件,木柱柱脚与基础的锚固不足时应加强.现在已有多种加固方式可供采用,如采用局部做成钢板或混凝土柱脚等.维护墙与柱之间拉结不足时,应增加可靠拉结措施,改善墙体的性能.

木构件常见的补强加固方法有增加约束法,增大截面法,增设拉杆法,增设销钉法和混合的方法.

3.1增加约束法

增加约束法主要是针对木构件产生的顺纹开裂破损,这些开裂主要是因为木构件长期处于潮湿―干燥状态所致,所谓增加约束主要是在构件横向增加约束,限制裂缝顺缝继续开展.

常见增加的约束有铁丝缠绕,U形铁和玻璃钢等.铁丝缠绕是用8号镀锌铁丝密排缠绕木构件的开裂处.通常,为提高补强效果宜先在构件的裂缝中灌注乳胶,然后用铁丝缠绕.铁丝缠绕是工程中常见的限制裂缝开展的处理措施.本措施的特点是简单易行,其不足之处是：在较多的情况下,处理效果不甚理想.这是因为,经过一段时间的使用后,铁丝由于木材的胀缩经常发生松动的现象,因此影响其防裂作用.

因此,欲充分发挥其作用需要做到：经常检查,发现松动及时加紧,与此同时,要注意防止木材直接受水影响,注意温度的影响等.

U形铁的加固方法是用螺栓将U形钢材紧固在木材之上,防止裂缝开展的处理方法.用U形铁的加固方法较铁丝缠绕的效果好,在实际工程中应用的也较多.用U形铁加固时应注意U形铁的间距,一般来说其间距不宜大于被加固构件的最小尺寸,玻璃钢缠绕的意义与铁丝缠绕和U形铁的意义相同,在起约束作用的同时,玻璃钢包起来的构件受水腐蚀的问题也同时得到解决,因此是一种比较理想的处理方法,但是处理的费用较高.

3.2增大截面法

增大截面法主要用于受压杆件的加固,也可用于受拉杆件的加固,这种方法既可以用于构件强度的补充也可以用于增加杆件的稳定性.现在常用的增大截面法主要是用与原构件材料相同的木材进行加固,也可用钢材和混凝土外包加固.

外包混凝土主要用于木柱的加固,目前在实际工程中用的相对较少；用钢材增大木结构截面的方法可参考外包钢加固法,其加固所采用的形式基本相同.新加部分与原构件的连接可采用螺栓、钉、U形铁以及辅助胶粘的方法.增大截面法也可用于原结构木夹板损坏的更换处理.

3.3增设钢拉杆

增设钢拉杆主要是用于屋架木制下弦的加固以及其他受拉构件的加固,其作用是利用钢材抗拉强度高的特点部分或全部顶替受拉木构件的作用.钢拉杆可以通长设置,亦可分段设置,通长设置亦应间隔一段距离设置U形箍起稳定作用.

3.4销栓加固

销栓加固主要用于抗剪不足和裂缝的处理,通常是使用钢制螺栓穿透被加固截面,利用螺栓起到销栓作用提高截面的抗剪能力,利用拧紧螺栓所提供的压力限制裂缝的开展.

3.5纤维束加固

使用复合纤维是指长纤维(几厘米以上)与环氧树脂的胶合体.用于结构修复加固的增强纤维主要有碳纤维(CFRP)、玻璃纤维(GFRP)和芳纶纤维(AFRP).碳纤维的.使用纤维束加固具有以下优点：（1）材料强度高（2）体积小、重量轻,不增加构件尺寸.（3）耐腐蚀.（4）耐火性能好.（5）防水性能好.安装简单,（6）符合木结构古建筑围护要求“暗”的手法.

4结束语

为了更好地保护好它们,做到既不破坏建筑本身原有的历史文化信息,又要

使其结构破损部位得到加固修复,就必须研究目前已有的一些古建筑木结构加固修复方法,找到适合古建筑木结构加固修复的行之有效的方法,这样才能使古建筑长久地传承下去.随着科技的发展,不断改进完善的古建筑木结构加固修复新方法将会在徽州古建筑的加固修复工作中发挥积极的作用.