中國(guó)古代建筑主要由木材、石材、磚、瓷磚組成,其中瓷磚應(yīng)更換,石材強(qiáng)度和耐久性較好,磚砌體易產(chǎn)生脆堿、松散、閃光,木構(gòu)件多見(jiàn)槽腐爛、蛀蟲(chóng)、開(kāi)裂、彎曲閃光等損壞。以下是磚砌體和木構(gòu)件中常用的幾種加固措施和方法。
一、砌體加固措施
(1)拆砌
當(dāng)墻體堿腐蝕、松動(dòng)、空鼓、彎曲閃光嚴(yán)重、裂縫明顯時(shí),不能通過(guò)鑿子、挖掘和拆除進(jìn)行維護(hù)時(shí),應(yīng)拆除重建筑。拆除危險(xiǎn)墻體應(yīng)盡可能按照原型、原材料、原工藝、原實(shí)踐,使其外觀、顏色、規(guī)模與原墻體協(xié)調(diào)。對(duì)于關(guān)鍵受力部位,必要時(shí)可采取新材料、新技術(shù)或增加圓梁等改進(jìn)措施。
(2)灌漿加固
當(dāng)墻體開(kāi)裂、松散、空鼓嚴(yán)重,拆除工期長(zhǎng)、不方便,不利于歷史風(fēng)格的保存時(shí),可采用壓力(低壓)灌漿技術(shù)進(jìn)行加固。灌漿材料一般采用水泥漿,或水泥、細(xì)砂、白灰膏混合物、環(huán)氧樹(shù)脂等結(jié)構(gòu)膠。
加固空鼓墻應(yīng)在墻上鉆600mm間距梅花斜孔。灌漿前,用高壓氣體清除磚縫中的灰塵和雜物。墻體應(yīng)通過(guò)注水加強(qiáng)砂漿與磚的結(jié)合。對(duì)于墻體裂縫的加固,一般采用相對(duì)較薄的微膨脹漿,沿縫隙慢慢注入,使其滲透,同時(shí)應(yīng)及時(shí)清理墻體漿液,以免損壞墻體外觀,達(dá)到墻體表面修復(fù)拋光處理后的強(qiáng)度。
因地基原因造成墻體開(kāi)裂的,應(yīng)先處理地基,再修復(fù)墻體。
(3)扶壁柱法加固
當(dāng)墻體穩(wěn)定性和強(qiáng)度不足時(shí),可采用混凝土支撐墻柱法進(jìn)行加固。該方法一般用于墻內(nèi)處理(見(jiàn)圖1),不損壞外墻的原始外觀。當(dāng)前后檐墻外或內(nèi)外墻無(wú)咬合時(shí),應(yīng)采用沖壓法加固(見(jiàn)圖2)與增加扶墻柱加固相結(jié)合。
(4)鋼筋網(wǎng)水泥砂漿加固
對(duì)于內(nèi)墻或原有粉塵的加固,可采用鋼筋網(wǎng)水泥砂漿加固,即將加固的墻兩側(cè)鑿除粉塵或清洗,然后噴灑砂漿或細(xì)石混凝土(見(jiàn)圖3)。該方法可以大大提高磚墻的耐久性、抗剛度和墻體的延性。
二、木結(jié)構(gòu)加固措施
(1)打正
該方法是將傾斜、扭轉(zhuǎn)、拔榫的構(gòu)件復(fù)位,然后進(jìn)行整體加固(見(jiàn)圖4),而不拆除木結(jié)構(gòu)。一般情況下,可拆卸瓦面卸載的應(yīng)卸載,榫卯處應(yīng)松開(kāi)木持和夾口。如果有鐵件,應(yīng)松開(kāi)鐵件;在矯正過(guò)程中,應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行分級(jí)調(diào)整,每次調(diào)整量不宜過(guò)大。撥正過(guò)程中如有異常,應(yīng)立即停止,查明原因,清除故障后方可繼續(xù)施工。整體結(jié)構(gòu)應(yīng)修復(fù)損壞的構(gòu)件,并將榫構(gòu)件歸位。
(2)外包鋼加固
大木框架部分構(gòu)件拔榫時(shí),可采用外包扁鋼加固到位后的節(jié)點(diǎn)(見(jiàn)圖5)。扁鋼應(yīng)做成丁字形。劈裂、腐爛嚴(yán)重的構(gòu)件(一般縫寬大于30)mm)普通的嵌補(bǔ)或剔補(bǔ)維護(hù)是不夠的,需要用木條用耐水膠嵌補(bǔ),在損壞段加2~3個(gè)扁鋼箍或鐵絲箍加固(見(jiàn)圖6)。夾角鋼或扁鋼可用于加固梁端腐爛或斷裂嚴(yán)重且不方便更換的構(gòu)件。
(3)木材夾接、托接方法加固梁
木梁人墻的支撐端容易腐爛、蛀蟲(chóng)等損壞。如果梁上下側(cè)的損壞深度大于梁高的1/3,小于3/5,則可在計(jì)算后進(jìn)行夾接(見(jiàn)圖7)。木夾板的截面和材料不得低于原梁,而應(yīng)采用質(zhì)地直、無(wú)木結(jié)、髓心的氣干材料制成。當(dāng)夾接施工困難時(shí),可通過(guò)托接加固(見(jiàn)圖8)。
(4)鋼拉桿加固
當(dāng)梁梁構(gòu)件的剛度或承載力不足時(shí),如果發(fā)現(xiàn)斷裂跡象或框架下弦的拉伸強(qiáng)度不足,可采用鋼拉桿加固法加固(見(jiàn)圖9、圖10)。加固前,應(yīng)確保木材構(gòu)件材料完好,無(wú)腐爛和蛀蟲(chóng)。使用拉桿加固時(shí)應(yīng)注意適當(dāng)?shù)膹埩Α?/p>
(5)包鑲法和墩接法加固柱
當(dāng)柱腳周?chē)囊话牖蛞话胍陨媳砻娓癄€,深度不超過(guò)柱徑的1/5時(shí),可采用包裝鑲嵌的方法,即根據(jù)鑿子的深度、長(zhǎng)度和柱弧度,在柱心周?chē)苽浒b鑲嵌材料,使其與柱外徑一樣光滑圓潤(rùn),然后用鐵箍將包裝鑲嵌部分包裹牢固。
柱腳槽嚴(yán)重腐爛,但不超過(guò)柱高1/4時(shí),可采用墩接法加固。常用的方法有:木墩、鋼筋混凝土墩、石墩。
木墩接是先將凹槽部分去掉,然后根據(jù)其余部分選擇墩接的榫卯樣式,如巴掌榫、抄手榫等(見(jiàn)圖11)。
(6)更換柱和輔柱
更換柱,俗稱(chēng)偷梁換柱,是指在不落架、不拆除與柱相關(guān)的構(gòu)件和結(jié)構(gòu)部分的前提下,用千斤頂或玉柱支撐梁梁,更換新柱。更換構(gòu)件必須在條件允許的情況下進(jìn)行。并非所有構(gòu)件都不能落架更換。一般只有屋檐柱、舊屋檐柱等與其他構(gòu)件穿插較少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的構(gòu)件才能更換。
(7)新化學(xué)加固
采用新的化學(xué)灌漿加固工藝,也可以在不更換的情況下加固槽腐爛和蟲(chóng)蛀超過(guò)三分之一的部件,不落架大修。
(8)碳纖維布(CFRP)加固結(jié)構(gòu)膠
碳纖維廣泛應(yīng)用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固中,其重量輕、強(qiáng)度高、塑性好、耐腐蝕、耐久性好、施工性能優(yōu)異、適用性好?;谶@些性能,它實(shí)際上是不規(guī)則截面?zhèn)鹘y(tǒng)木構(gòu)件加固的首選材料。
由于纖維布非常薄,鋼筋木構(gòu)件不影響外觀,幾乎不增加附加重量,可以取代傳統(tǒng)鋼筋法中的鐵箍,不僅強(qiáng)度高得多,而且施工非常方便,不需要防腐處理,而且可以保護(hù)木材不受腐蝕。
如果用碳纖維布包裹化學(xué)灌漿填充木構(gòu)件,其承載力可以大大提高。在木構(gòu)件小裂縫的填充和填充中,結(jié)構(gòu)膠、木屑等現(xiàn)代材料比傳統(tǒng)的維護(hù)方法簡(jiǎn)單、快捷、有效。
(9)更換新構(gòu)件
當(dāng)木材構(gòu)件嚴(yán)重腐爛、蛀蟲(chóng)、燒損或開(kāi)裂,不能修復(fù)和加固時(shí),可以考慮更換新構(gòu)件(通常是拆卸和更換)。當(dāng)原部件承載力不足,撓度超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)限值,無(wú)法修復(fù)和加固時(shí),應(yīng)更換。
文物的價(jià)值在于它的存在。只有保存文物,才能體現(xiàn)其歷史、藝術(shù)和科學(xué)的價(jià)值。因此,古建筑修復(fù)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是加損壞嚴(yán)重的古建筑,延長(zhǎng)其使用壽命。古建筑承載著中國(guó)悠久的傳統(tǒng)文化,因此保護(hù)古建筑具有很高的現(xiàn)實(shí)意義。