古建筑维修分部分项维修技术

6.1整体构架的维修加固技术年久失修的木构古代建筑、整体构架通常常见病态是歪闪，其原因是多种因素造成的，大多数是因地震或常见风向的影响所致，个别的也有因局部地基下沉所致。在这种情况下，对于整体木构架的维修首先需要将构架扶正，然后再采取加固措施防止再度歪斜。（1）整体木构架的歪闪与扶正如果是主要构件梁或柱子有槽朽中空不能承重的情况，只有拆落修整构件后，再重新按原制规安，来达到扶正构架的目的。如果是主要大木构件基本完好的情况下，就不需要全部落架规安，而是采取“打牮拔正”的方法。打牮拔正的方法，是使用较为简单的工具，一方面将下沉构架抬平，叫做“打牮”,另一方面将倾斜的构件归正，叫做“拔正”。实际工作中二者是不能分开的，所以此项工作被统称为“打牮拔正”。打牮，是用一根称为立牮杆的立捍顶在要抬平的梁皮底，杆下垫以抄手楔子（两个木楔子尖尖相对相垒放置）打牮时，左右相对打紧木楔，立牮杆逐渐升高顶起构件以抬平的目的。这是利用力学上的尖劈，以小力发大力的道理。如果起重的结构沉重时，另加一根卧牮于立牮杆底部，卧牮的中间垫木块做为支点，另一端加重物，使立牮杆向上升起，这一方法是利用杠杆的作用以节省用力。天秤：打牮是从下向上使下沉构件逐渐抬平，天秤是从上向下将下沉构件吊起的工具，它是利用杠杆原理，用长杉槁（一般用3-5根杉槁捆扎成一根大料）作秤杆，中间用支架，为支点，一端加压，另一端吊去重物。拔正用绞车，又称绞磨。古代为木制，现代用铁制。现在所用的绞车，木床用方木做成，长约2米，高宽各约一米，中间置径约20厘米的木轴，上饶大绳（直径3-4厘米），牵引重物，木轴上部凿孔穿推杆作为用力点。工作时手扶推杆使木轴转动，大绳牵动构件可做上下或左右移动，再配合一些简单的滑轮调整受力的方位。它的工作原理与农村普通汲水用的木制辘轳相同，推杆相当于辘轳的曲柄，由于它的旋转半径比木轴半径大几倍或十几倍，加力点的速度恒大于生力点的速度，因而加小力可以产生大力的作用。具体操作是，一般情况下如仅是檐柱歪闪可直接用绞车拉正，如整体倾斜时，应在倾斜方向的相反方向安置两台绞车扶正。如倾斜有伴随梁枋下沉时，应同时加用立牮杆或天秤吊起梁枋。总之这是一件省工但有极为需要高超技巧的工作，必须详细制定施工方案后才能达到预期的良好效果。稍不慎重将梁枋榫卯拉断，其效果则适得其反，还不如拆卸后重新安装比较稳妥安全。（2）整体木构架的加固整体木构架发生歪闪，经过打牮或拆重新归安后，为防止木构架继续发生歪闪时，一般采取以下几种加固措施。1．柱头与额枋之间加钉拉板木构架歪闪，由于额枋插入柱头的榫卯很小，特别是明清建筑物，一般仅为柱径的1/4，形式多为直榫遇震极易拔出，木构架归正后在柱头顶部钉一联接左右额枋头的铁板，中间留出孔将柱头的馒头榫套入，两翼伸在额枋上皮，用镊头钉钉牢。这样一周圈的柱头都钉好铁板，其效果类似现代建筑中的圈梁，可以防止柱额枋局部拔榫和整体歪斜。板厚一般0.3-0.4厘米，宽度和总长度视建筑构件的大小而定，一般情况下宽度约为5-10厘米，总长除柱头直径另加50-60厘米。2．檩头连接檩条是木结构建筑中纵向主要联系构件，但檩头连接榫卯一般都是直榫而且多不严实。在大型工程中揭除瓦顶更换椽望时，一般都在檩头交接处，于檩上皮加钉铁扒锔或铁板加固。3．加钉拉杆椽檐头下垂大多数原因是由于檩条向下滚动造成的。因此，在考虑防止整体木构架牢固时，为防止檩条再向外滚动，于每间上下檩条之间加钉拉杆椽两根，通常要用新料制作椽子（旧椽子两端有钉眼，不适用），两端用螺栓与檩条钉牢。自上而下，自前坡向后坡，各檩条间的拉杆椽基本上联成一条直线。在斜搭掌式铺钉椽子的木构架中，也可以在椽档间自上而下用一根长铁条，在与檩条相交处用螺栓钉牢，这种做法又称铁板椽。以上两种做法，在实践中可以证明凡采用此种拉杆椽的都没有再发生檩条外滚的现象，对防止整体木构架歪闪或檐头下垂都有明显的效果。4．外廊加固在重檐建筑中，下层为周围廊式的建筑物中，周围廊向外闪是常见的病症之一。其原因主要是因檐柱上的抱头梁或桃尖梁后尾插入老檐柱的榫头长度小，且多为直榫，当檩条外滚或斗拱外闪时，直榫的梁极易拔出造成廊柱外闪或向左或右倾斜。明清时期虽然比较普遍的在檐柱头的里侧增加一根穿插枋但后尾仍为直榫，尚不能彻底解决问题。现在常用的加固方法有两种，一种是在桃尖梁上皮或下皮隐蔽处用铁拉杆，前端钉在梁头，后尾穿过老檐柱用螺帽拧紧（嵌于柱身内不露明）；另一种是钉在穿插枋的上皮，两端分别穿过檐柱和老檐柱，用螺帽拧紧，嵌于柱身内不露明。（3）临时支撑加固木结构古建筑，遇有地震、暴风、水灾等以外灾害时，常易发生整体歪闪或局部沉陷等情况。遇有此种现象，为防止残毁情况继续扩大，甚至全部坍塌，为了建筑物的安全，必须及时进行抢险加固工作。一般是进行临时支撑，由于结构情况不同，残毁程度不同，很难制定出统一的做法，但加固工作中最基本的原则应该是一致的。第一，依据构架歪闪的方位，在其相反方位用木杆斜撑，角度以45-60度为宜，杆头应顶在最大歪闪部位。木杆的细长比不宜大于1/20，斜撑底部应支垫牢固，不要使其滑动。第二，梁枋折断、弯垂，应用木杆支在最危险部位，支杆上需加垫木以扩大受力面积，支杆底部用抄手楔子支牢。第三，柱子下沉时，应支垫四周的梁枋以减轻柱子受力，避免继续下沉。第四，局部坍塌时应局部拆卸保存构件或支搭保护措施避免残毁情况继续扩大。6．2大木作维修技术（1）受压构件的维修加固技术木柱是古建筑木构架中的主要受力构件，也是整体木构架下层的支撑构件。按力学计算，大多数建筑中，柱子的断面都超过实际需要的尺寸一倍或几倍，这就为维修提供了许多方便，有的柱根槽朽虽然已超过断面面积的1/2，建筑物本身仍然安全屹立。但有些情况如白蚁柱空，外表面无明显症状，实际情况却又十分危险。此外，柱子劈裂、柱子局部槽朽等也都是常见的病害。1．劈裂加固木柱劈裂的原因大约有两种，一种是自然劈裂，建筑时常用的木料尚未完全干燥，建成后在干燥过程中形成裂缝，此种细小的裂缝，只要在桐饰之前用腻子将裂缝抿严实，裂缝宽度超过0.5厘米的应用木条镶嵌粘接牢固，缝宽3-5厘米或以上的除嵌木条外还应用铁箍加固。另外一种是受重力压劈，多数是柱头劈裂此种情况虽不多见，但必须妥善处理，除对劈裂部位粘接并用铁箍加固外，一般在条件允许下（如墙内柱），在靠近柱子的梁枋或额枋端部底皮增加抱柱，减轻柱子的荷载。2．柱根槽朽加固墙内柱最易发生此种症状。表皮槽朽不超过柱根直径的1/2的，一般采取剔补加固，但必须将槽朽部分砍刮干净，因为槽朽部分的真菌残留后遇到适当气候仍然繁殖损害构件。槽朽严重自根部向上不超过柱高的1/4-1/3时，一般采取墩接的方法，常用的以下几种式样。巴掌榫：这是最简单的式样，搭交榫长至少应为40厘米，粘牢后外用二道螺栓或二道铁箍加固。抄手榫：在柱断面上划十字线分为四瓣，剔去搭交的二瓣，上下相对卡牢，外用铁箍加固。螳螂头榫：墩接部分的上部做成螳螂头式插入原有柱内。以上几种适用于木料墩接。在墙内柱槽朽高度50厘米以上的，可以用混凝土墩墩接，预先量好槽朽尺寸，筑打长方形的混凝土墩，内插两块铁板，施工时将槽朽部分截去后接墩，两铁板夹住原柱身，用二道螺栓钉牢。墙内柱的柱根槽朽高度50厘米以下的，一般将柱根截平，用方石块支垫即可。露明柱的柱根槽朽高度较低时（一般20-30厘米），一般用短石柱墩接，直径应小于木柱径10厘米左右，垫好后在石墩表面包以5厘米厚的木板，接缝处用铁箍打牢，因为高仅20-30厘米的木墩，顺纹受压容易劈裂。3．柱子槽朽中空的灌浆加固木柱中空的现象，是南方木构建筑中常见的病情，大多数都是由于白蚂蚁蛀蚀的结果。过去只有以新木柱更换，因此要局部拆卸梁架。但此种方法不需拆落梁架，为此这种方法得到普遍的重视和推广。操作程序如下：第一，先将要灌浆加固定的柱子周围支撑牢固，以减除柱子的荷载。第二，在柱的一面，开宽约10-15厘米的深槽于柱空处，自上到下开通，将柱内空处的槽朽部分剔除干净，以见到好木为止。并将柱内空处的木屑等杂物清除干净内部有杂物影响灌注效果。第三，柱身裂缝及孔洞需全部用环氧腻子封闭严密，以防灌浆时浆液流淌。第四，柱身孔洞堵封后，开始配料灌浆，一般用自制的漏斗人工灌注，不加压力，自上而下分段灌注。先在最底部用槽口木条将已开的槽口堵严，高越0.5-1米，灌注浆液每次多用树脂热量增大影响质量。两次灌注时间应相隔在半个小时以上，即须等待灌浆初步固化后再继续灌注。第五，每灌完一段后再补配上段的槽口木条，用环氧粘牢，等干燥后再进行灌浆，但需特别注意，灌浆后柱子表面不得留有浆液的污迹，若有污迹需用酮或香蕉水随时擦擦拭干净。第六，灌浆材料配方：#307—2不饱和聚酯树脂10g过氧化环已酮浆（固化剂）4g萘酸钴笨乙烯液（促进剂）2-3g石英粉100g第七，粘接槽口木条和勾缝、补漏洞所用还氧腻子配方重量比如下:E—44环氧树脂：100二甲笨10二乙烯三胺：10石英粉：适量4．新换木柱原来木柱由于种种原因或全部槽朽，或是下半部槽朽高度超过柱高的1/4-1/3以上，原木柱已不适合于墩接的则应允许更换新料，应该致意以下几点：第一，柱子的形制，须严格按照原状制作，柱头卷杀和梭柱，在施工中应做足尺样板，不能随意砍削。第二，更换柱需选用干燥木料，材料应与原来的用料尽量可能一致，如系后换劣等材质，应按原来的材质更换。墙内柱应预先做好防腐处理。（2）受弯构件的维修加固技术古代木结构中的受弯构件，主要包括梁枋和檩等构件。这些构件都是上部承受压力，下部承受拉力。由于荷载大或年久漏雨，局部槽朽，以至整体构件常常出现弯曲、劈裂或底部断等现象。中国古建筑的大梁，虽然多数简支梁，但又多是承受二处集中荷载的受弯构件。因而它的残毁因素比一般受均布荷载的简支梁更加复杂一些。常用的加固方法根据损坏情况有以下几种：1．大梁劈裂，弯垂加固大梁弯垂是常用的现象之一，依据有关建筑法令规定，按建筑物价值和大梁所处的位置，对大梁弯垂尺度的限制也不一致，一般情况允许为梁长的1/250-1/100，超过1/100梁长的被视为危险构件，应考虑加固处理。重要的大梁一般限制在1/200左右。事实上，凡是弯垂严重的一定带有劈裂现象出现。加固的技术措施按以下两种分别处理。第一，弯垂的处理大梁的弯垂在允许范围以内应视为正常现象。超过规定范围的，如果大梁无严重槽朽或劈裂现象时，一般在拆卸后反转放置，即将梁底面向上，用重物加压，经过一定时间（10-20天）一般可以压平，就被认为是可用构件。这里所说的“平”，即指弯垂在允许范围以内的尺度。事实上，此种情况下弯垂的梁，大多数在卸除梁上的荷载时，常常是自动弹回一部分，经过加压后是可以恢复到允许范围以内的。经过反置加压后，如果仍不能恢复，只要大梁无严重裂缝或槽朽情况时，凡是重要构件我们也不主张更换，在主要受力点支撑细钢柱以保持它的史证价值。同时对小的裂缝，局部进行粘接，槽朽处进行剔补。第二，裂缝的处理通常采用打箍和粘接的方法，梁侧面有裂缝时，一般打铁箍2-3道防止继续开裂，铁箍宽5-10厘米，厚0.3-0.4厘米,裂缝宽度超过0.5厘米时，在打铁箍前应用旧木条嵌补严实，并用胶粘接。近年也常用玻璃钢箍代替铁箍，主要材料为玻璃布用不饱和聚酯树脂为粘接剂，它的优点是糊法易于操作，可以表面做旧，最大优点是固化后收缩性较大（约为4%-6%）恰好解决了用铁箍不易卡牢的缺点。所用材料配比如下：不饱和聚酯树脂100过氧化环已酮浆4萘酸笨乙烯液1-2g所用玻璃布以无碱脱蜡无捻方格为宜，厚度为0.15-0.3毫米。制作时应注意，先将玻璃布按需要宽度截成布条，二块布条接头时需重叠10厘米以上，操作时需注意不得留有气泡，以免影响质量。裂缝宽深时，在加铁箍前可灌注高分子材料粘接加固，通常用环氧树脂灌注，先将裂缝外口用树脂腻子勾缝，防止出现漏浆，勾缝时须凹进表面约0.5厘米，留待处理后最后表面作旧。每条缝应预留2个以上的注浆孔，一般情况下用人工灌注，配方如下：E—环氧树脂：二乙烯三胺：二甲胺=100：10：10（重量比）勾缝用环氧腻子，在上述灌浆液中加适量的石英粉即可。大梁