古建筑木结构修复——开裂木柱的修补方法

我要发布     发布日期:2021-09-08 11:33:33  来源:网络
核心提示:木柱的裂缝修复首先要检查开裂的原因,根据不同的开裂原因,有针对性的采取不同的修复工艺。其中在建筑过程中使用尚未完全干燥的木料,建成后就会形成自然劈裂。

  木柱的裂缝修复首先要检查开裂的原因,根据不同的开裂原因,有针对性的采取不同的修复工艺。其中在建筑过程中使用尚未完全干燥的木料,建成后就会形成自然劈裂。自然劈裂的裂缝一般比较细小,劈裂宽度小于5mm的可用腻子或环氧树脂填充,宽度较大的则需以木条或嵌缝料嵌填,裂宽超过30mm的除采取嵌填外,还可采用碳纤维加固。


  碳纤维加固施工时需要在清洁的木柱表面形成环氧树脂饱和面打底,并在室内环境温度下养护几个小时后于其上手工布置沿柱子圆周方向的单向碳纤维布。每一层纤维需涂抹两层环氧树脂,一层涂于圆柱表面,另一层涂于要粘贴的纤维布的内表面。碳纤维布每平方米重约200g,厚度一般在0.5mm左右,修复后对建筑木作外观影响很小。传统固缝方式一般采用宽50~100mm、厚3~4mm的铁箍来加固,也有采用玻璃钢箍,但经其修复后古建筑外观明显受到影响。



  修复中除对劈裂部位采取粘接和碳纤维套箍加固,木柱表面经敷漆后无凸起。对除檐柱外的其他局部严重破损处且在不影响外观的前提下,在靠近木柱的梁枋端部增加抱柱,以减轻木柱的受重负荷,这种方法应考量现场条件,因为“加法”在古建的修复中要尽可能谨慎使用,以维持建筑遗产原真性少受伤害。根据文献经验,凡嵌补用木料均应做防腐处理。


  糟朽病害的修复工艺


  糟朽病害的危害是可能引起柱承载力丧失,导致结构变形甚至垮塌。对于局部一般性腐蚀糟朽,采用环氧树脂或其他化学胶灌注方式进行修复,这种方式对结构外观无明显改变。对受损严重无法使用灌注方式进行修复,但木柱剩余强度尚可维持使用时,糟朽部位需先清除,再以木条、环氧树脂、锯屑、玻璃纤维等填充物(如)进行置换,以延长构件使用寿命。


  当木柱的底端柱基部位出现较为严重的糟朽,若自柱根向上不超过柱高三分之一,可进行局部替换及墩接法:首先,墩接选用木料应与原木柱材质相同;其次,对于木柱的糟朽必须剔除彻底,因为真菌残留很可能继续繁殖并损坏木质纤维。在保证上述两点的前提下,常用的墩接方法主要有阴阳掌榫、花瓣榫、铜钱榫等。阴阳掌榫最为简便,但为了增加榫卯效度,接榫应阴阳吻合,接榫长不应少于100mm,粘牢后可用不少于两道碳纤维带约束紧密。花瓣榫即将木柱端面分为四瓣,搭交两瓣上下卡牢粘接,并以铁箍加固。铜钱榫为将墩接部分的上部做成凸头公榫牢固插入下部分外圆内方的母榫内。


  檩、枋等上部水平受力构件损毁与柱的区别在于弯曲变形较大,目测有碍安全观感。因梁、枋节点仍以榫卯为主,其修复也是木作修复的重难点问题。



  弯曲修复


  在允许范围内的梁檩构件弯垂应视为正常现象,所谓允许范围一般是挠度值低于梁枋长度的1%,主要挠度值梁要低于0.5%L。超过上述值的即可视为危险构件,必须进行弯曲修复。弯曲修复的目的在于保证构件结构的稳定,防止构件本身损坏即因弯曲造成邻近构件的损坏。如果梁枋无严重的糟朽或劈裂,仅是单纯的弯曲应视为可用构件,对其进行校正修复,方法是将梁枋拆卸翻转,并以重物加压,一般均可恢复至允许范围。如仍不能恢复,可在主要受力点采取支撑措施,当然对于弯曲矫正的梁枋局部细小开裂或糟朽应事前应相应处理修复。


  裂缝修复


  对梁枋纵向开裂问题,采用碳纤维套箍和粘接法修复方案,即首先用木条将裂缝填补粘接,然后做2~3道碳纤维套箍限制开裂发展。当梁枋的裂缝较为宽深时,在打箍之前灌入环氧树脂混合料粘接加固。另外可采用定制骑马钉或蝴蝶榫限制裂缝开展,胡蝶榫方法修复工艺精度要求相对较高,但修复效果好。



  糟朽修复


  梁枋的受力性能会随着断面的缩小而减少,所以对于梁枋的糟朽修复需特别注意。首先要对剩余断面进行抗弯校核,如果构件承载能力不足同质足尺构件承载能力80%时应考虑替换梁枋或采取支撑;如果仍然符合要求则可在梁枋两侧先行将断裂粘接加固或对糟朽部分进行挖除填充,保证梁枋完整后再用金属夹板进行加固。对梁枋内部的糟朽修复须十分慎重,在将糟朽部分刮干净后方可填充以环氧树脂或干燥石英粉。施工过程中应注意:灌注孔径宜大于20mm,缠绕碳纤维布箍时要保证树脂充分浸透及缠紧,要压出多余的树脂,以免影响粘贴质量。对于糟朽严重的檐椽采取完全更换处理。


  榫卯修复


  古建木作的榫卯修复一般需要更换或修复榫头,尽量少对原有结构产生破坏。对更换榫头时对原件进行详细测绘记录,留存影像,然后使用榆、槐、柏等木料按原件尺寸、式样加工后替换。在复制时后尾应长出榫头若干,将其嵌入铆口,再用螺栓将榫卯整体连接加固,加固时应做好临时支撑。也可使用不饱和聚酯树脂制作新的榫头代替,即先将已损坏的榫头去除,然后在破损部件端部开长度为榫长4~5倍的铆口,用坚硬木材缠绕玻璃布和树脂按原件制成新榫头,固化破去表皮再行安装,将新榫头嵌入铆口内,外部粘接加固。


 

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