新技術(shù)新材料在古建筑保護(hù)中的運(yùn)用

汪丙亮

摘 要：當(dāng)前我國(guó)古建筑保護(hù)面臨著危機(jī)和挑戰(zhàn)，古建筑的維修修繕要求保存現(xiàn)狀或恢復(fù)原狀， 但是逐漸消失的古建筑技藝和相對(duì)落后的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法無(wú)法滿足日益復(fù)雜的古建筑保護(hù)的危機(jī)。隨著我國(guó)建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，大量的新型建筑技術(shù)和材料被研究和創(chuàng)新應(yīng)用。迅速發(fā)展的現(xiàn)代建筑技術(shù)和現(xiàn)代材料，需要我們?nèi)シ治鼋ㄖ录夹g(shù)和新材料發(fā)展的一般規(guī)律和方法，拓寬古建筑保護(hù)中新技術(shù)和新材料的應(yīng)用及創(chuàng)新。

關(guān)鍵詞：建筑保護(hù)；新技術(shù)；新材料；應(yīng)用

隨著人們對(duì)古建筑保護(hù)的認(rèn)識(shí)的提高和古建筑材料的不斷挖掘，越來(lái)越多的古建筑得到了人們的重視。本文想通過(guò)對(duì)建筑新材料和新技術(shù)的研究和梳理，從多個(gè)角度更好的展現(xiàn)出新材料和新技術(shù)在古建筑保護(hù)方面的作用。

1 我國(guó)古代建筑技術(shù)簡(jiǎn)介

在數(shù)千年的歷史進(jìn)程中，我國(guó)各族勞動(dòng)人民和建筑匠師建造了無(wú)數(shù)的建筑物，許多古代建筑遺存至今，具有優(yōu)秀的技術(shù)傳統(tǒng)和獨(dú)特的藝術(shù)風(fēng)格，其推動(dòng)了中國(guó)建筑的發(fā)展，為現(xiàn)代建筑工業(yè)的發(fā)展積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)，是我國(guó)古代科學(xué)技術(shù)成就的一個(gè)重要組成部分。

中國(guó)古建筑，其最大的特點(diǎn)就是采用的木結(jié)構(gòu)體系。木結(jié)構(gòu)建筑是用木料做成房屋的構(gòu)架，先從地面上立起木柱，在柱子上架設(shè)橫向的梁枋，再在這些梁枋上架設(shè)屋頂。所有房屋頂部的重量都由梁枋傳到柱子，經(jīng)過(guò)柱子傳到地面。木結(jié)構(gòu)建筑的營(yíng)造與現(xiàn)今框架結(jié)構(gòu)的建筑建造相似，木結(jié)構(gòu)的墻壁不作承重墻使用，而是用柱子來(lái)承受屋頂重量，無(wú)論用土、磚、石或者其他材料筑成，都只起到隔斷的作用而不承受房屋的重量。

2中國(guó)古建筑保護(hù)所面臨的問(wèn)題

古建筑作為歷史的遺存，是中國(guó)古代勞動(dòng)人民的智慧結(jié)晶，是祖先留給我們的寶貴遺產(chǎn)，保護(hù)這筆遺產(chǎn)，和弘揚(yáng)中國(guó)文化，延續(xù)歷史文脈是我們這一代人的任務(wù)和執(zhí)著。然而關(guān)于古建筑保護(hù)的問(wèn)題，始終困擾著我們，通常，我們?cè)诠沤ㄖ４媸菚?huì)受到各種因素的干擾，市政建設(shè)集團(tuán)的拆除，自然界的侵蝕。

2.1 大木結(jié)構(gòu)腐朽變形

大木結(jié)構(gòu)腐朽變形是古建筑普遍存在的問(wèn)題之一，在我國(guó)古建筑的主要結(jié)構(gòu)材料便是大木，這就提醒著我們?cè)谛蘅樄沤ㄖr(shí)大木的損壞程度是首先要考慮的問(wèn)題之一，面對(duì)大木損壞問(wèn)題，是對(duì)其加固還是變更部分，這個(gè)環(huán)節(jié)需要弄清楚，否則不但談不上是保護(hù)，反而是在保護(hù)的旗幟下進(jìn)行損壞。

2.2 石件的風(fēng)化

在我國(guó)古建筑群中，磚石的風(fēng)化現(xiàn)象非常常見，其中漢白玉的風(fēng)化問(wèn)題在國(guó)內(nèi)更為普遍，近現(xiàn)代特別是當(dāng)前，我國(guó)專家雖然很重視石件的保護(hù)和修繕，但國(guó)內(nèi)人士意見不同，所采取的的措施不同，力度也不同，所以長(zhǎng)期以來(lái)石件的保護(hù)研究工作仍然沒有得到理想的研究效果。

2.3 磚體的風(fēng)化

在我國(guó)，磚體的風(fēng)化較之石體構(gòu)件磚體的風(fēng)化更為突出，以為磚體的更換成本不高，所以大都采用拆舊換新的方法來(lái)解決，提出了整舊如舊的概念，但隨著修繕規(guī)模和手段的不斷擴(kuò)大和使用，又出現(xiàn)了磚體酸堿保護(hù)這個(gè)問(wèn)題，于是，對(duì)價(jià)值較高的文物的保護(hù)要求越來(lái)越高，形式更加不容樂(lè)觀。

3 新技術(shù)新材料在古建筑保護(hù)的應(yīng)用

3.1新技術(shù)在古建筑保護(hù)中的應(yīng)用

運(yùn)用地面透射雷達(dá)測(cè)繪教堂結(jié)構(gòu)構(gòu)件圖像地面透射雷達(dá) 探測(cè)是一種較好的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)。這種技術(shù)應(yīng)用微波頻段的電磁波作為探測(cè)媒介， 常用的頻率在90～1000MHz。通過(guò)測(cè)量和分析電磁波的傳播時(shí)間、反射系數(shù)、折射率等， 可以推斷出所測(cè)物體的形狀和性質(zhì)。由于電磁微波對(duì)非金屬材料的含水量較敏感， 使用地面透射雷達(dá)容易辨別磚、石、混凝土中的缺陷和金屬物體。美國(guó)工程師Woodham 運(yùn)用地面透射雷達(dá)技術(shù)， 在2000 年秋季對(duì)巴爾的摩市的圣母瑪利亞升天大教堂進(jìn)行了結(jié)構(gòu)測(cè)試和評(píng)估[1]。這座具有希臘復(fù)興風(fēng)格的教堂是美國(guó)第一座天主教大教堂， 在美國(guó)建筑史和宗教史上有重要的意義。在這一工程中， 地面透射雷達(dá)（GPR） 被用來(lái)測(cè)定教堂穹頂?shù)暮穸取⑿纬啥罩膱D像以及調(diào)查主樓蓋的結(jié)構(gòu)， 用于測(cè)試的設(shè)備為配置了900MHz 天線的地理測(cè)量系統(tǒng)SIR22000。

灌漿已有進(jìn)200 年歷史，到20 世紀(jì)20 年代后，灌漿已廣泛地應(yīng)用在近代土木工程中，其中一項(xiàng)就是用來(lái)修復(fù)和加固有歷史意義的古老的但有缺陷的圬工建筑物。目前國(guó)內(nèi)外在古建筑保護(hù)加固中漿液多選用化學(xué)溶液，這是因?yàn)槎嗌倌陙?lái)，化學(xué)以其巨大的威力在巖土工程中塑造了許多成功的典型實(shí)例，其中就有土遺址保護(hù)工程。

3.2 新材料在建筑保護(hù)中的應(yīng)用

金屬材料在古建筑保護(hù)中的應(yīng)用。在鋼、鐵、銅、錫等金屬材料本是我國(guó)加固古建筑的傳統(tǒng)材料，在建筑的實(shí)物中經(jīng)?？梢钥吹健Ｈ缬糜谀窘Y(jié)構(gòu)梁柱劈裂加固的鐵箍，梁柱拔榫加固的鐵扒鋸、鐵拉扯、梁頭榫卯加固的鐵托墊等等，效果非常顯著。金屬材料加固的最大優(yōu)點(diǎn)是不改變?cè)瓉?lái)材料的本質(zhì)，只是作為附加的東西，也不改變?cè)Y(jié)構(gòu)的性能，僅起輔助加強(qiáng)作用。金屬材料作為加固補(bǔ)強(qiáng)最大的優(yōu)點(diǎn)是可逆性強(qiáng)，如果有其他的原因需要去掉時(shí)，也比較容易拆除。現(xiàn)代化鍛制技術(shù)的進(jìn)步，更有利于所需鋼鐵加固部件的制做，鋼材性能也比以前的鐵件好得多了，因此，將金屬材料用于古建維修工程加固的方法很值得重視。金屬材料不僅適用于木結(jié)構(gòu)的加固，而且用于磚石建筑的加固效果也是很好的。一千多年前隋代趙州橋上就用了腰鐵、鐵拉桿等來(lái)增強(qiáng)它的堅(jiān)固性。在我國(guó)南方各地許多居民、祠堂、寺廟的高大磚墻上也用了丁字形的傀拉桿來(lái)拉固。在近幾十年來(lái)的古建筑維修工程中，使用金屬構(gòu)件加固也取得了顯著的效果。好在古塔的加固工程中，將破裂的塔身外壁用鋼箍箍住，把鋼箍嵌入塔體表層之內(nèi)，而外觀依然如舊。西安小雁塔就是一個(gè)很好的例子。原北京大學(xué)紅樓的搶險(xiǎn)加固工程也是一個(gè)用鋼材加固的創(chuàng)造性設(shè)計(jì)。該樓是一座20世紀(jì)二十年代建成的磚木混合結(jié)構(gòu)，在1976年的唐山大地震波及下，出現(xiàn)了墻裂頂塌、門窗破裂的情況。設(shè)計(jì)人員采用了水平鋼桁架和槽鋼、扁鋼壁柱相結(jié)合的隱蔽鋼制框架結(jié)構(gòu)體系，使原來(lái)?yè)u搖欲墜的結(jié)構(gòu)能抗八度以上地震。這些鋼結(jié)構(gòu)大都嵌入了墻體之內(nèi)，水平鋼桁架則隱藏于樓板夾層之間，因此內(nèi)部結(jié)構(gòu)得到了很大的加固補(bǔ)強(qiáng)而外觀如舊。環(huán)氧樹脂黏結(jié)與鋼鐵金屬構(gòu)件合并使用往往能收到很好的效果。如木構(gòu)梁柱的加固除了用鋼箍、鋼釘、暗榫等之外，再加環(huán)氧樹脂黏結(jié)就更加堅(jiān)固了。又如磚石建筑和巖壁加固，除了用環(huán)氧樹脂配劑黏結(jié)、灌注之外，再加上鋼箍、鋼桿，效果會(huì)更好。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，我國(guó)古建筑的保護(hù)離不開新技術(shù)新材料的應(yīng)用，要想做好古建筑的保護(hù)工作，必須從新技術(shù)新材料入手，努力發(fā)展新技術(shù)新材料，并且加強(qiáng)新技術(shù)新材料在古建筑的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]梁思成，中國(guó)建筑史[M]中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2005.