中国古建筑的结构特点是由木、石、砖、瓦等多种材料构成,其中瓦材易于更换,石材则展现出良好的强度和耐久性。然而,砖砌体常常面临酥碱、松散、鼓闪等问题,而木构件则多遭受槽朽、虫蛀、开裂、歪闪等损害。为了应对这些挑战,本文将探讨几种常见的砖石砌体和木构件加固技术。
首先,我们来看看砌体的加固措施。
对于那些碱蚀严重、酥松、空鼓、歪闪或存在明显裂缝的墙体,若通过剔凿、挖补、摘砌等方法无法修复,那么拆除重砌可能是必要的选择。在拆砌过程中,应尽可能遵循原型制、原材料、原工艺和原做法,以确保新砌墙体与原有建筑在外观、色彩和尺度上的一致性。对于受力关键部位,在不影响整体外观的前提下,可以运用新材料、新技术或增加圈梁等措施进行强化。

(2) 灌浆加固
当墙体出现开裂、松散或空鼓等严重问题时,且拆砌工作耗时较长、对历史风貌可能造成不利影响时,可以考虑采用灌浆技术进行加固。灌浆过程中,应使用低压力进行,以确保灌浆效果。常用的灌浆材料包括水泥浆、水泥与细砂及白灰膏的混合料,以及环氧树脂等结构胶。
对于空鼓墙体的加固,需要在墙上以600mm的间距钻出梅花状的斜孔。灌浆前,应使用高压气体清除砖缝中的灰尘和杂物,并润湿墙体,以增强灰浆与砖体的结合力。对于墙体裂缝的加固,通常在清理缝隙后,注入相对较稀的微膨胀浆液,让其自然渗透。同时,要及时擦洗掉溢出墙面的浆液,以保持墙面的清洁。当浆液达到一定强度后,再进行墙体的表面修整和打磨处理。
若墙体的开裂是由地基问题引起,那么在加固墙体之前,应先对地基基础进行处理。

(3) 扶壁柱法加固
当墙体出现稳定性或强度不足的问题时,可以采用混凝土扶壁柱法进行加固处理。这种方法通常适用于墙内侧的加固,且不会破坏外墙的历史风貌。对于前后檐墙或内外墙无咬砌的情况,推荐采用打摽与增设扶壁柱相结合的加固方式。

图1 混凝土扶壁柱法加固砖墙示例
当砖墙面临稳定性或强度挑战时,混凝土扶壁柱法便成为了一种有效的加固手段。这种方法巧妙地在墙内侧进行加固,从而在不破坏外墙历史风貌的前提下,提升了墙体的整体稳定性。对于那些前后檐墙或内外墙无咬砌的情况,特别推荐采用这种打摽与增设扶壁柱相结合的加固策略。

图2 打摽方法
对于内部墙体或已涂粉灰的墙体加固,可以采用钢筋网水泥砂浆法。具体操作是在要加固的墙体两侧清除粉灰并清洗干净,随后喷射砂浆或细石混凝土进行加固(见图3)。这种方法能有效提升砖墙的承载力、抗侧移刚度,以及墙体的延性。

图3 钢筋网水泥砂浆加固砖墙
接下来,我们探讨木结构的加固措施。其中,打牮拨正是一种常用的方法。
这种方法允许在不拆落木构架的前提下,通过调整倾斜、扭转或拔榫的构件,使其复位,并在此基础上进行整体加固(见图4)。在实施过程中,通常先卸载可揭去的瓦面,松开榫卯处的木锲和卡口,以及铁件(如有)。调整时需根据实际情况分次进行,每次调整量不宜过大。若在拨正过程中遇到异常情况,应立即停止施工,查明原因并清除故障后,方可继续。同时,构架的整体牮正工作也需要同步进行残损构件的修复和拔榫构件的归位。

(2) 外包钢加固
当大木构架的部分构件出现拔榫情况时,可以采用外包扁钢的方式对归位后的节点进行加固(见图5)。扁钢通常制作成丁字形。对于那些劈裂或糟朽严重的构件,尤其是缝宽超过30mm的,仅靠普通的嵌补或剔补维护已经不够,需要先用耐水胶与木条进行嵌补,然后在损毁的段落增加2至3个扁钢箍或铁丝箍以增强其稳固性(见图6)。对于梁端糟朽或折断且难以更换的构件,则可以采用夹接角钢或扁钢的方法进行加固。

(3) 木材夹接与托接加固梁的方法
木梁在支撑端常常会出现糟朽或虫蛀等损伤。当梁的上下侧损坏深度超过梁高的1/3且小于3/5时,我们可以经过计算,采用夹接的方法进行加固(见图7)。在夹接过程中,所选用的木夹板其截面和材质都不应低于原有梁的标准,同时要确保木夹板纹理平直、无木结和髓心,且采用气干材制作。若夹接施工存在困难,我们可以选择托接的方式来进行加固(见图8)。

(4) 钢拉杆加固法
当梁枋构件的刚度或承载力不足以支撑结构时,例如出现断裂迹象或屋架下弦受拉强度不足,我们可以采用钢拉杆加固法来增强其稳定性(见图图10)。在实施加固前,必须确保木构件的材质完整,没有腐朽或虫蛀的痕迹。同时,在应用拉杆加固时,要注意适当控制施加的拉力,以确保加固效果的安全与有效。

(5) 柱的加固方法
当柱脚周围的表面出现一半或一半以上的糟朽,且深度不超过柱径的1/5时,我们推荐采用包镶法进行加固。具体步骤包括剔除糟朽部分,根据剔凿的深度、长度及柱子的弧度来制备包镶料,并将其紧密地包裹在柱心外围,确保与柱外径保持平整浑圆。之后,用铁箍将包镶部分牢固地缠箍起来。
若柱脚槽朽情况严重,但未超过柱高的1/4,则可选择墩接法进行加固。墩接法有多种选择,如木料墩接、钢筋混凝土墩接和石料墩接。在木料墩接中,首要步骤是清除槽朽部分,然后依据剩余的柱子部分来选定合适的墩接榫卯样式,例如“巴掌榫”或“抄手榫”。

(6) 柱子及辅柱的抽换
“抽换柱子”或称“偷梁换柱”,是一种在古建筑修复中常用的技术手段。它指的是在尽量不破坏原有建筑结构和构造的前提下,通过使用千斤顶或牮杆等工具将梁枋暂时支顶起来,从而为替换新柱创造条件。这种操作需要谨慎进行,并确保在条件适宜的情况下方可实施。值得注意的是,并非所有柱子都能进行此类抽换操作,通常只有那些与其他构件穿插较少、构造相对简单的柱子,如檐柱、老檐柱等,才具备这样的条件。

(7) 化学加固技术的应用
针对槽朽或虫蛀严重、受损程度超过1/3的古建筑构件,可以采用新的化学滥浆加固技术进行处理。这一技术无需替换整个构件,更无需进行大规模的落架大修,即可实现有效的加固效果。
(8)碳纤维布(CFRP)与结构胶的加固优势
碳纤维布因其轻质、高强、可塑性好、耐腐蚀和耐久性佳等特点,在钢筋混凝土结构加固领域得到广泛应用。对于传统木构件的不规则断面加固而言,碳纤维布成为首选材料。其轻薄特性使得加固后的木构件在彩绘后外观不受影响,且几乎无附加重量,完美替代了传统加固法中的铁箍。不仅如此,碳纤维布的强度更高,施工极为便捷,同时无需防腐处理,能有效保护木材免受腐蚀。

(8)碳纤维布与结构胶的加固优势
碳纤维布因其卓越的物理性能,在钢筋混凝土结构加固领域大放异彩。对于传统木构件的不规则断面加固,碳纤维布凭借其轻薄、高强和耐久性等特点,成为首选材料。其加固后的木构件,外观几乎不受影响,且无附加重量,完美替代了传统的铁箍加固法。此外,碳纤维布的施工极为便捷,无需防腐处理,能有效保护木材免受腐蚀。
(9)更换新构件
对于严重腐朽、虫蛀、烧损或开裂的木构件,若无法通过修补加固处理恢复其功能,则应考虑更换新构件。当原有构件的承载力不足,或挠度超过规范限值,且无法通过修补加固来提升其性能时,也应果断更换。

文物的价值在于其独特的存在,正是由于它们的持久保存,我们才能得以领略到历史、艺术和科学的瑰宝。对于那些损毁较为严重的古建筑,进行专业的加固措施,以延长其寿命,无疑成为了古建修缮工作中的重中之重。古建筑不仅承载着我国深厚的传统文化,更见证了历史的沧桑变迁。因此,保护这些古建筑,对于我们来说,具有着无法估量的现实意义。




