以光岳樓為例淺析古建筑木結(jié)構(gòu)破壞及防護(hù)

李燦 趙慶雙

【摘? 要】古建筑木結(jié)構(gòu)是我國(guó)寶貴的文化遺產(chǎn)，它體現(xiàn)了中國(guó)古代卓越的文化藝術(shù)和科學(xué)技術(shù)，在世界建筑史上有著極其豐富而輝煌的成就。但是古建筑經(jīng)歷了數(shù)百年甚至上千年，承受各種環(huán)境作用，其材料物理力學(xué)性能會(huì)發(fā)生變化。如果后期維護(hù)修繕工作不及時(shí)，建筑承載能力和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性下降，會(huì)導(dǎo)致建筑體系破壞、結(jié)構(gòu)坍塌。論文通過(guò)分析風(fēng)荷載、雨荷載、地震作用等對(duì)光岳樓的破壞影響，提出相應(yīng)的防護(hù)加固措施。

【Abstract】The ancient building and wooden structure is a valuable cultural heritages of China， which embodies the outstanding culture， art and science and technology of ancient China， and has an extremely rich and brilliant achievement in the history of world architecture. However， ancient buildings have gone through hundreds or even thousands of years， affected by the natural environment， its material physical and physical properties are bound to change. If the later maintenance and repair work is not timely， the carrying capacity and structural stability of the building will decline， which will lead to the destruction of the building system and the collapse of the structure. By analyzing the influence of wind load， rain load and earthquake on Guangyue Tower， the paper puts forward the corresponding protection and reinforcement measures.

【關(guān)鍵詞】古建筑;木結(jié)構(gòu);雨荷載;地震;防護(hù)加固

【Keywords】ancient buildings; wooden structure; rain load; earthquake;protection and reinforcement

【中圖分類號(hào)】TU366.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2020）12-0188-02

1 引言

我國(guó)木結(jié)構(gòu)建筑擁有悠久的歷史，有些歷經(jīng)歲月的洗禮仍完整地保存至今，成為寶貴的文化遺產(chǎn)。但是由于木材的彈性模量低，容易老化變形，在荷載作用和自然環(huán)境的影響下，現(xiàn)存的木結(jié)構(gòu)建筑出現(xiàn)了不同程度的損傷破壞現(xiàn)象。聊城光岳樓濃縮了我國(guó)傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)建筑的精華，極具代表性，同時(shí)又有它自身的特點(diǎn)。本文以光岳樓為例，結(jié)合木結(jié)構(gòu)建筑出現(xiàn)的主要破壞現(xiàn)象進(jìn)一步探討對(duì)木結(jié)構(gòu)古建筑的防護(hù)加固措施，對(duì)保護(hù)這些珍貴的古文化遺產(chǎn)，傳承中華文化都具有著重要意義。

2 光岳樓概況

光岳樓位于山東聊城，古代京杭大運(yùn)河的航線上，是我國(guó)既古老又雄偉的木構(gòu)樓閣。作為明初的建筑物，主要體現(xiàn)了宋、元時(shí)期的建筑風(fēng)格，在中國(guó)古代建筑史上有著重要地位。享有“雖黃鶴、岳陽(yáng)亦當(dāng)拜望”的美譽(yù)。在建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)方法等方面，都有著很高的科學(xué)價(jià)值和藝術(shù)價(jià)值。光岳樓是四重檐歇山十字脊樓閣，它是由底部的樓基和上部4層主樓組成。樓基是用磚石砌成的方形高臺(tái)，占地面積1236m2，邊長(zhǎng)34.5m，向上逐漸變窄，垂直高度9m，有4個(gè)半圓拱門交叉相通和通往主樓的50多級(jí)臺(tái)階。上部主樓為全木結(jié)構(gòu)，四面斗拱飛檐，且有回廊相通。全樓有112個(gè)臺(tái)階、192根金柱、200余斗拱[1]。

3 風(fēng)、雨荷載對(duì)光岳樓的影響及保護(hù)措施

3.1 風(fēng)、雨荷載影響

光岳樓是典型的木結(jié)構(gòu)建筑體系，極易遭受水火的侵害。門口或窗口沒(méi)有安裝雨蓬的地方，潮濕現(xiàn)象更加嚴(yán)重。建筑漏雨易進(jìn)卻難出，雨水在較強(qiáng)的風(fēng)力和自身作用下進(jìn)入建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，沿曲折的路徑流動(dòng)，最后大部分滴落在室內(nèi)，引起地面潮濕。特別是距地面較近的木結(jié)構(gòu)柱底發(fā)生更嚴(yán)重的腐朽現(xiàn)象。此外，雨水通過(guò)毛細(xì)現(xiàn)象滲透隱藏在木質(zhì)纖維中，形成一定的濕度，長(zhǎng)時(shí)間之后，就會(huì)為白蟻和霉菌滋生提供良好的環(huán)境，木質(zhì)構(gòu)件就會(huì)變得疏松甚至腐朽，影響其使用壽命。

3.2 保護(hù)措施

3.2.1 飄雨積水問(wèn)題

對(duì)于飄雨積水問(wèn)題，如果雨水過(guò)大，可能會(huì)引起木質(zhì)構(gòu)件的損壞，可通過(guò)加長(zhǎng)披檐出檐寬度處理。若條件允許，可采用在已有短披檐上加長(zhǎng)披檐的做法，如日本法隆寺的檐部做法。此外，便是在建筑門窗鏤空處裝配玻璃，這樣建筑在處理遮雨時(shí)，便不再受出挑寬度與檐高的影響，建筑的立面處理上也可靈活多變。但有不足之處，未能根本解決建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)受雨水侵害、延長(zhǎng)木質(zhì)構(gòu)件使用壽命的問(wèn)題，并且在傳統(tǒng)建筑上賦予建筑現(xiàn)代元素，或許會(huì)不同程度地破壞古建筑的傳統(tǒng)美學(xué)[2]。

3.2.2 木材腐朽問(wèn)題

木材受潮后會(huì)產(chǎn)生各種木腐真菌，出現(xiàn)昆蟲如白蟻。對(duì)于只有表層腐蝕而內(nèi)部材料完整且可以滿足承載力需求的木構(gòu)件，可以將表面腐朽部分去除，涂上藥劑可以防腐防蟲，如用硼酸、硼砂和五氯酚鈉配置的硼酚合劑進(jìn)行表層處理后，按照原樣尺寸耐水性膠黏劑進(jìn)行修補(bǔ)。當(dāng)木材腐蝕嚴(yán)重時(shí)，可以考慮墩接加固法進(jìn)行處理，將糟朽部分截掉，換上新材料粘合加固。

3.2.3 排水問(wèn)題

屋面及部分水平構(gòu)件的斜面設(shè)計(jì)需要進(jìn)一步完善，主要包括排水層、呼吸紙、油氈等的檢查和修復(fù)，讓水在重力作用下順利流出外表面，避免外界的雨水進(jìn)入內(nèi)部結(jié)構(gòu)。在建筑物外殼包裹一層單向呼吸紙能夠有效降低由擴(kuò)散造成的水蒸氣運(yùn)動(dòng)，使木結(jié)構(gòu)成為既能有效防潮又能透氣的建筑。對(duì)于節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，可以通過(guò)收集墻體構(gòu)件中匯集的水分，并讓其在重力作用下回到或流出護(hù)墻板的外表面，最簡(jiǎn)單的形式是在構(gòu)件中的護(hù)墻板和墻面板之間鋪加一個(gè)由防水層（防水紙油氈或房屋包裹層）所構(gòu)成的排水面[3]。

4 地震對(duì)光岳樓的影響及保護(hù)措施

4.1 地震影響

古建筑木結(jié)構(gòu)雖然具有優(yōu)良的抗震構(gòu)造特點(diǎn)，但是木結(jié)構(gòu)變形較大，手工操作也存在著一定的缺陷，使得即使在較小地震作用下建筑也容易發(fā)生損壞。聊城歷史上發(fā)生的地震災(zāi)害為數(shù)不少，抗震設(shè)防烈度為7度，對(duì)光岳樓的地震防護(hù)就顯得尤為重要。在地震時(shí)，基礎(chǔ)剪切受力會(huì)因地面的劇烈振動(dòng)更加明顯，臺(tái)基磚砌體灰縫開裂并出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象。為了施工安裝時(shí)方便，卯口的尺寸會(huì)比榫大一些，導(dǎo)致地震時(shí)木榫容易被拔出或受剪折斷。加之構(gòu)件缺乏保養(yǎng)，年久失修，有些地方已經(jīng)出現(xiàn)裂縫，材料結(jié)構(gòu)性能明顯下降，承載力降低或完全喪失，最終建筑會(huì)發(fā)生較大變形或傾倒。

4.2 保護(hù)措施

4.2.1 地基加固

在地震后，地基基礎(chǔ)一旦破壞就會(huì)導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)有所損傷，為了讓地基基礎(chǔ)具有足夠的承壓能力就要對(duì)其進(jìn)行加固?？梢圆捎檬鲎o(hù)坡或擋土墻的方法來(lái)修繕加固，在建筑周圍使用明水溝排水方法，防止水滲透到基礎(chǔ)下面擴(kuò)大基礎(chǔ)變形，穩(wěn)定建筑周圍的地基。對(duì)臺(tái)基砌體進(jìn)行修繕加固，將酥堿、風(fēng)化嚴(yán)重，有裂縫的砌塊拆除，為了加強(qiáng)新舊砌體之間的整體性能，可以在新舊磚層之間加鋪鋼筋網(wǎng)，并用鋼筋勾拉結(jié)，對(duì)砌體中的縫隙進(jìn)行灌漿加固，隨砌隨灌[4]。

4.2.2 木質(zhì)構(gòu)件裂縫和榫卯的修復(fù)

對(duì)于構(gòu)件裂縫，首先清除縫中的積存物，當(dāng)裂縫寬度影響結(jié)構(gòu)受力性能但不影響結(jié)構(gòu)承載力時(shí)，應(yīng)對(duì)開裂構(gòu)件用鐵箍進(jìn)行加固，使構(gòu)件的剛度和強(qiáng)度提高;當(dāng)構(gòu)件無(wú)法提供結(jié)構(gòu)所需要的承載力，可用符合條件的新構(gòu)件替換原件。對(duì)錯(cuò)動(dòng)較大或拔榫斷榫的部位都需要及時(shí)加固，將材質(zhì)好、抗腐蝕性強(qiáng)的木塊嵌入卯口，并用黏結(jié)劑黏牢;還可以用螺栓固定或角鋼對(duì)榫卯節(jié)點(diǎn)進(jìn)行附加支撐。

4.2.3 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的加固

為降低地震作用的破壞，需將酥堿嚴(yán)重的木結(jié)構(gòu)圍護(hù)墻體拆除然后進(jìn)行補(bǔ)砌，可采用噴漿或壓力灌漿的加固方法來(lái)提高墻體的強(qiáng)度。圍護(hù)墻體比較厚，與木結(jié)構(gòu)的拉結(jié)能力較差，使用鋼筋將墻體與柱架拉結(jié)，進(jìn)而增強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性。無(wú)論是屋頂，構(gòu)架還是柱礎(chǔ)，構(gòu)件間聯(lián)系薄弱，造成損傷是木結(jié)構(gòu)歷史建筑的一個(gè)主因。在安全普查與抗震鑒定的基礎(chǔ)上，通過(guò)采取適當(dāng)?shù)募庸檀胧?，提高各?gòu)件間的相互聯(lián)系，改善工作性能是減輕震害的有效措施。

5 結(jié)語(yǔ)

中國(guó)木結(jié)構(gòu)歷史建筑是祖先留給我們的寶貴文化遺產(chǎn)，古建筑保護(hù)的問(wèn)題迫在眉睫。光岳樓是聊城市的地標(biāo)性建筑，也具有其自身重要的價(jià)值。結(jié)合其他木結(jié)構(gòu)建筑出現(xiàn)的問(wèn)題，對(duì)光岳樓的破壞現(xiàn)象進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)建筑在遭到雨水滲透侵蝕后，構(gòu)件內(nèi)部結(jié)構(gòu)極易發(fā)生變質(zhì)，并且地震作用也會(huì)對(duì)其產(chǎn)生一定的影響。我們要采取合理的防護(hù)加固方法，有效提高古建筑木結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)性能，達(dá)到保護(hù)古建筑的目的。

【參考文獻(xiàn)】

【1】孟憲霞.雄偉的古建筑——光岳樓[J].蘭臺(tái)世界，2006（2）：62-63.

【2】楊雅琦，楊健.湘西樓閣式建筑飄雨問(wèn)題探討[J].城市建筑，2020，17（19）：86-88.

【3】輕型木結(jié)構(gòu)建筑怎樣防潮[J].住宅產(chǎn)業(yè)，2007（Z1）：74-79.

【4】張風(fēng)亮，高宗祺，薛建陽(yáng)，等.古建筑木結(jié)構(gòu)地震作用下的破壞分析及加固措施研究[J].土木工程學(xué)報(bào)，2014，47（S1）：29-35.