高飞飞

（聊城大学，山东 聊城 252000）

1 引言

近年来，许多专家学者对古建筑进行了深入调查、实际调查和测绘，整理了大量贵重材料，为进一步研究古建筑积累了一定的经验。但是，随着时间的推移，自然环境的侵蚀及其材料的倒塌，大大降低了古木建筑的安全性和可靠性。因此，研究在某种程度上加强古代木结构而不改变其重要性质的状态下的表现是非常重要的。根据目前情况，建筑结构修复加固技术在古木建筑的应用的过程中一直在创新，以确保传统木建筑的质量和安全，但是，在实际应用过程中仍然存在一些缺点，可能存在潜在的安全风险。因此，相关维护人员应该借鉴国内外人员的相关经验和技术，让建筑结构加固技术在古建筑木结构的修复过程中得到合理有效的应用，使得建筑结构的稳定性得以持续。

2 古建筑木结构基本特点和保护原则

在古代中国，木架一直是主要的结构，梁槎被添加了到木柱上，屋顶被放置在了梁槎上。大屋盖的承载力是由梁槎、柱子直接传递到地面。柱、梁、槎等各个构件之间的连接方式是榫卯连接，形成灵活的框架结构。根据其结构特点，建筑物的框架形状又可以划分为三种：抬梁、穿斗和井干。根据建筑构件的类型，建筑中的构件一般可以划分为大体积的木制(柱、梁、斗拱等)和小规模的木制(门、窗、栏杆)[1-2]。其构造的框架及其构件主要是由木质材料制成，具有很好的抗压强度与耐弯强度，但也具备很大波动。

中国古代建筑作为中国历史文化遗产的重要组成部分，木材和主体结构的复原和加强必须严格遵守传统文化遗产保护的原则，建筑遗产保护的基本原则之一是确认其真实性和完整性。真实性需要求所有建筑物所反映的与其原材料、技术、设计和相关信息，如历史及文化，在进行修复时得到良好的保护。诚信需要充分地保护传统文化的价值和资产持有者及其环境。一系列衍生原理源自基本的原理，如采用最小限度的干涉、可逆转和具有高识别性。

3 古建筑木结构的传统加固技术

1）铁件加固技术。对于梁、柱和其他构件，由于长期荷载和雨水侵蚀，会有的插槽。需要用铁圈包裹，然后用铆钉。这个方法主要采用铁芯的固位效应提高构件的强度和刚度；常用于传统木结构建筑中的梁枋、柱、屋架、木檩条等的加固[4]。但铁件的加固技术具有一定的破坏性，如：用铁件或铆钉破坏木材构件，造成木材构件开裂，在破坏材料的同时产生新的安全隐患；还具有不可逆性，这种不可逆性不仅会损坏木结构本身，而且会给维护和更换带来麻烦。当相同的零件老化时，它们不能被移除，因此只能重新加固。这种方法不仅影响外观，而且影响加固效果[6]。2）支顶加固技术。这种设计方法的主要思想之一就是用一根小型的木柱或一个钩子来给梁外部增加额外的撑持，改善了梁的内部位置和分布，提高了木梁的强度和承载能力。支顶式方法一般都会直接改变一个整体结构的传力系统，当我们遇到了需要安装和更换一个构件的特殊情况时，就需要拆卸一定量的荷载，对其在一个位置上进行”落架”，但是这样的方法很容易导致对构件和整个结构产生损坏，并且它们也是完全无法修复的[3]。3）化学加固技术。在通常情况下，当梁枋和柱因昆虫或侵蚀而变得空心，但在加强木材材料时，表面结构完整且厚度至少为50毫米时，首先，要在分解后去除侵蚀部分，选择不饱和聚酯等化学剂进行加固。由于昆虫侵蚀不容易修复，所以要用现代精密超声波检查机构来进行加固。但化学加固技术有一定的局限性，比如：无法修补木材内部细小的裂缝等。4）更换构件法。在修复过程中若遇到开裂严重或者木构件腐朽等情况，并且使用上述加固方法进行加固是不好实现的，只能选择更换新零件进行加固和维修。选择的新构件必须优先与原来构件相同类型的木材。如果有困难，则必须选择强度等级不低于原始构件的木材。

4 新技术在古建筑木结构加固中的应用

1）FRP加固技术。FRP是一种新材料，它将一种高强度的纤维与某些化学树脂阵列紧密地结合到了一起，具有高强度、便捷的处理、良好防腐蚀性、舒适度以及速率快的特殊优势。FRP加固技术也已经扩展到了木结构领域[5]。由于所需要使用的不同增强材料，材料被可以分成三种：碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料、铝合金-玻璃纤维复合材料[6]。由于其重量轻、强度高、耐腐蚀性能以及易于切割的特点，开发出了快速提升FRP的新型技术。FRP加固技术目前在古代建筑木结构的加固过程中得到了广泛运用[3]。2）预应力加固技术。根据该方法，在建筑物构件承担相关载荷之前，会对建筑物构件预先施加特定的压缩应力，可以帮助抵消构件承受外部荷载的时产生的拉应力，从而增强构件的承载力与刚度，还可以有效抑制结构振动以及弹性变形。采用预应力技术对古建筑木结构进行一定的加固时，可利用碳纤维布等材料在木梁在应力区产生的应力使木梁的整个结构具有一定的的预应力，来改善木结构的承载力和刚度等[6]。3）纳米材料加固技术。近年来，国外学者利用增强碳纳米管来修复老建筑这个。修复技术能够部分修复昆虫或在常见地区损坏的腐烂树皮和木片[6]。木材的承重能力和弯曲能力可以通过以下几个方法来增加：在木构件的表面涂上纳米碳树脂涂层或者在局部加以浸泡。该技术的应用尚有待于进一步的研究首先，必须更详细地深入研究水墨漆中碳纳米管树脂涂层的渗透率，以下几种方式获取如下纳米管树脂涂层中的碳气含量：这些碳气才能够尽可能地增加水墨漆树脂涂层对于水墨漆的渗透率；其次，在建筑物表面和结构上都采用了由纳米材料制成的经济、可行性较高的木头。就像是好比像天然的纳米复合材料，木材在现代纳米科学技术中仍然具有潜在的市场和应用价值，复合材料在现代木材结构加固工程中的广泛应用虽然这是一种目前国内外应用不广泛的科学技术，但是这种纳米材料本身却因其自清洁、防紫外线、耐水等优异性能，阻燃、耐划伤、涂鸦、耐霉菌性和高效的抗菌性能[6]，因此碳纳米管增强树脂的重要性。木质建筑在结构施工中的应用前景十分广阔。

5 结语

古代建筑木结构的复原和加强要保持与以往相同的保护原则，但是传统的加固方法会对古代建筑的外观和材料造成一定程度的破坏，维修和更换不容易，大部分都无法挽回，因此科学随着技术的发展和新材料的出现，许多新的加固技术应用于古木结构的加强和复原领域。例如：纳米材料加固技术、预应力加固技术等。在未来的纳米材料技术的推广，应引进更多的新材料和新技术，在古建筑的修复领域，应采用更环保的绿色材料改进施工工艺，减少二次甚至重复加固旧木材。