中國木結(jié)構(gòu)加固維護方法.doc

中國木結(jié)構(gòu)加固維護方法中國木結(jié)構(gòu)古建筑的加固維護方法2. 1 基礎(chǔ)的加固加固基礎(chǔ)是為了防止地基的不均勻沉降而引起建筑物整體傾斜、重心偏移、倒塌等現(xiàn)象的發(fā)生，以延長古建筑的存在期。這是保護現(xiàn)存的各類古建筑的重要措施之一。常見的基礎(chǔ)加固方法有以下幾種。2. 1. 1 在建筑四周修筑擋土墻擋土墻的作用是攔阻地基土層的慢性變形，從而防止建筑基礎(chǔ)繼續(xù)沉降。擋土墻可修筑一邊或三邊，也可做成四邊封閉式，由地基的具體情況而定。顯示對應(yīng)的拉丁字符的拼音。2. 1. 2 土方填充工程用以處理建筑附近地下的洞穴，土壤中腐植質(zhì)及其他有機物對基礎(chǔ)的不利影響。開挖的范圍與深度根據(jù)具體情況來決定 但不宜離房屋臺階過近。這種方法是發(fā)現(xiàn)地基下陷的補救方法，也可以作為一種預(yù)防性的加固措施。2. 1. 3 打樁加固目的在于擠緊房屋四周的土壤，使地基恢復(fù)其原來的承載能力，從而防止房屋基礎(chǔ)繼續(xù)下陷。2. 1. 4 加固和復(fù)修臺基這是對古建筑基礎(chǔ)的直接加固處理。加固臺基的工程，著重在墊平巳塌陷的部位，使原來的砌體復(fù)位，更換鋪面磚并拆換已破損的條石。復(fù)修臺基，是原臺基損壞嚴重，砌體大部分損壞的情況下一項較大的修復(fù)工程。2. 2 木構(gòu)件補強加固在進行加固維修之前應(yīng)該先搞清結(jié)構(gòu)受力及其抗震機理，按照最符合古建筑本原的方法進行修繕才可能做到妥善加固4。木結(jié)構(gòu)房屋地震毀壞的表現(xiàn)主要是木結(jié)構(gòu)的倒塌。倒塌的原因主要是由于地震時木結(jié)構(gòu)大幅度晃動，產(chǎn)生較大變形，導(dǎo)致脫榫、折榫、柱子折斷等引起。因此，加強木結(jié)構(gòu)構(gòu)件的日常維護保養(yǎng)是保證其抗震能力的根本措施。木構(gòu)件常見的加固方法有增加約束法，增大截面法，增設(shè)拉桿法，增設(shè)銷釘法和混合的方法。2. 2. 3 增設(shè)鋼拉桿增設(shè)鋼拉桿主要是用于屋架木制下弦的加固以及其他受拉構(gòu)件的加固，其作用是利用鋼材抗拉強度高的特點部分或全部頂替受拉木構(gòu)件的作用。2. 2. 4 銷栓加固銷栓加固主要用于抗剪不足和裂縫的處理，通常是使用鋼制螺栓穿透被加固截面，利用螺栓起到銷栓作用提高截面的抗剪能力，利用擰緊螺栓所提供的壓力限制裂縫的開展。2. 2. 5 纖維束加固使用纖維束加固具耐腐蝕、耐火、防水、強度高等優(yōu)點，并且符合木結(jié)構(gòu)古建筑圍護要求“暗”的手法5。用于結(jié)構(gòu)修復(fù)加固的增強纖維主要有碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維等。纖維加固特別適用于非規(guī)則的傳統(tǒng)木構(gòu)件，由于纖維非常輕薄，加固后木結(jié)構(gòu)經(jīng)繪彩后不影響外觀，也幾乎沒有附加重量，這樣我們可以用它來代替?zhèn)鹘y(tǒng)加固材料。而且其耐腐蝕性能，我們無需對其進行防腐處理。3 結(jié)束語1) 鑒于我國木結(jié)構(gòu)古建筑的加固沒有合適的加固材料和技術(shù)，其理論研究一直滯后于社會發(fā)展的需要，目前急需開展試驗研究。2) 目前我國大量古建筑急需加固維護，為彌補現(xiàn)有專業(yè)技術(shù)人員的嚴重不足，急需培養(yǎng)各類專業(yè)技術(shù)人員。3) 將新型高性能材料應(yīng)用于古建筑木結(jié)構(gòu)的加固維護的實際工程中，其施工工藝方便，能有效地節(jié)省人力物力，對我國廣闊的古建筑維修市場將產(chǎn)生十分可觀的經(jīng)濟效益和歷史意義。閩南古建筑加固修復(fù)對策初探2. 1. 2 FRP 加固木結(jié)構(gòu)方法纖維增強復(fù)合塑料( Fiber Reinfor ced Plastics) 加固木結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點: 1) 材料強度高; 2) 體積小, 重量輕, 不增加構(gòu)件尺寸;3) 耐腐蝕; 4) 耐火性能好; 5) 防水性能好, 施工方便快捷; 6) 符合木結(jié)構(gòu)古建筑圍護要求/暗的手法。采用FRP 布或是FRP 筋材等運用于木結(jié)構(gòu)中木梁、木柱、榫卯節(jié)點的一些加固形式( 見圖1 圖3) 。FRP 加固木結(jié)構(gòu)施工要點: 1) 木材除腐與驅(qū)蟲; 2) 裂縫修補對較大面積木材的缺損和大于20 mm 的裂縫, 采用同等材質(zhì)的木條進行修補, 然后在構(gòu)件表面的裂縫處采用環(huán)氧樹脂進行壓力灌漿封閉處理; 對于小于20 mm 的裂縫, 用環(huán)氧樹脂膠進行表面涂抹封閉; 當(dāng)構(gòu)件表面凹凸不平時, 應(yīng)用找平材料( 環(huán)氧砂漿) 將缺陷部位填補平整, 待找平材料表面指觸干燥、灌漿材料達到一定強度后, 再進行下一道工序; 3) 基面清洗結(jié)構(gòu)或構(gòu)件表面打磨確定出粘貼纖維布的區(qū)域; 4) 粘貼過程要求平整、順直, 不得有波紋、皺折或位置偏差; 5) 養(yǎng)護期一般為1 周 2 周; 6) 表面涂裝養(yǎng)護完畢以后, 在纖維布表面涂抹一層基底樹脂; 待基底樹脂指觸干燥后, 外抹面層材料做面層; 最后在其表面涂刷耐火、防蟲涂料。在已有的工程應(yīng)用中 2 , FRP 都起到了很好的加固效果, 既提高了強度, 又絲毫不影響建筑的外觀, 做到/修舊如舊。古建筑木結(jié)構(gòu)加固方法研究3 加固方法3.1 整體加固對于梁架整體而言,加固形式有如下三種1 :(1) 落架大修:即全部及部分拆落木構(gòu)架,對殘損構(gòu)件和殘損點逐個進行修整,更換殘損的構(gòu)件,再重新安裝,并在安裝時進行整體加固。該法是在梁架構(gòu)件拔榫、彎曲、腐朽、劈裂非常嚴重,必須更換構(gòu)件或使榫卯歸位的情況下采用的加固措施。(2) 支頂拔正:即在不拆落木構(gòu)架的情況下,首先對整體梁架支頂,使傾斜、扭轉(zhuǎn)、拔榫的構(gòu)件復(fù)位,再進行整體加固,對個別殘損嚴重的梁枋、斗等應(yīng)同時進行更換或采取其它修補加固措施。該法是在建筑物外閃嚴重,但大木構(gòu)件尚完好,不需換件或僅需換個別件的情況下采取的加固措施。(3) 修整加固:即在不揭除瓦頂和不拆動構(gòu)架的情況下,直接對木構(gòu)架進行整體加固。該法僅適用于木構(gòu)架變形小,構(gòu)件位移不大的維修工程。3.2 構(gòu)件加固古建筑木結(jié)構(gòu)構(gòu)件加固的方法有多種,而且常常幾種方法結(jié)合使用。常用的加固方法有:(1) 墩接加固法(圖5) : 即將柱子糟朽部分截掉,換上新料,通常用于柱根的加固。常見的作法是做刻半榫墩接,方法是:將接在一起的柱料各刻去直徑的1P2 作為搭接部分,搭接長度一般為柱徑的1115 倍,端頭做半榫,以防搭接部分移位。圖5 墩接方法(2) 嵌補加固法(圖6) :當(dāng)梁、柱裂縫不大或梁、柱輕微糟朽時可采用嵌補加固法。對于梁的干縮裂縫,當(dāng)構(gòu)件的水平裂縫深度小于梁寬或梁直徑的1P4時,可先用木條和耐水性膠粘劑,將縫隙嵌補粘接嚴實,再用兩道以上的鐵箍或玻璃鋼箍箍緊。對于木柱的干縮裂縫,當(dāng)其深度不超過柱徑(或該方向截面尺寸) 1P3 ,且裂縫寬度小于30mm 時,可用木條嵌補,并用耐水性膠粘劑粘牢1 。對于柱子糟朽,當(dāng)僅為表層腐朽,且經(jīng)驗算剩余截面尚能滿足受力要求時,可將腐朽部分剔除干凈,經(jīng)防腐處理后,用干燥木材依原樣和原尺寸修補整齊,并用耐水膠粘劑粘接。嵌補加固法的目的相當(dāng)于恢復(fù)木構(gòu)件的受力截面,但由于木構(gòu)件相當(dāng)于由兩部分組成,故受力性能不如原木。圖6 嵌補加固法(3) 鐵件加固法(圖7) :當(dāng)梁、柱裂縫較大時,對其進行嵌補的同時還需要進行鐵件加固;當(dāng)柱根糟朽范圍較大時,在對其進行墩接的同時,還需對墩接部位進行鐵件加固;梁、柱節(jié)點拔榫時也可采用鐵件加固法。鐵件加固法通常是用扁鐵將梁、柱構(gòu)件箍牢或者用扁鐵將梁、柱節(jié)點進行連接。鐵件加固法通過采用扁鐵承擔(dān)構(gòu)件的部分拉、壓、彎、剪、力,有效地提高了梁、柱構(gòu)件的力學(xué)性能。圖7 鐵件加固法(4) 支頂加固法(圖8) :即通過對梁架進行支頂來減小其撓度的方法。支頂加固通常有兩種形式:當(dāng)木梁下有梁枋時,可在梁枋上設(shè)置木柱作為附加支座;當(dāng)木梁下沒有梁枋時,可在木梁側(cè)方設(shè)置鐵鉤拉接,鐵鉤一端釘入木梁內(nèi),另一端釘入附近梁架內(nèi),該鐵鉤同樣起到附加支座作用。支頂加固法可有效改善木梁內(nèi)力重分布,降低木梁跨中撓度和彎距,提高木梁的受荷性能。 圖8 支頂加固法(5) 化學(xué)加固法:是通過化學(xué)藥劑的處理,使已遭受菌、蟲和機械損害的木材性質(zhì)穩(wěn)定的一種方法。古建維修中常用的化學(xué)加固所用材料每100g 重量配比如下2 :304 號不飽和聚酯樹脂100g ;1 號固化劑(過氧化環(huán)乙酮苯) 4g ;1 號促進劑(環(huán)烷酸鈷苯乙酸液) 23g ;石英粉100g。使用時,先加固化劑,攪拌均勻,再加促進劑,攪拌均勻后加石英粉即可?；瘜W(xué)加固法除了能增加木材的強度外,還能增加木材的尺寸穩(wěn)定性和防腐、抗蟲能力。(6) FRP 加固法(圖9) :即采用FRP 材料對木結(jié)構(gòu)構(gòu)架進行加固的方法。纖維增強復(fù)合材料(FRP)是由纖維和樹脂基體兩種不同性能、不同形態(tài)的組分材料通過復(fù)合而成的一種多相材料,是一種新型復(fù)合材料,主要由高性能纖維、聚酷基、乙烯基或環(huán)氧樹脂組成。FRP 材料具有比強度和比模量高、自重輕、施工方便、良好的耐腐蝕性能等優(yōu)點。一般來說,FRP 在木結(jié)構(gòu)中的加固思路主要有:抗彎加固,利用FRP 抗拉強度高的特性, 將其粘貼在木梁受拉區(qū),使之與木梁共同承受荷載,以提高木梁的受彎承載力,從而達到加固補強的作用;抗剪加固,把FRP粘貼于構(gòu)件的剪跨區(qū), 起到與箍筋類似的作用,從而提高構(gòu)件的抗剪承載力;抗壓加固,對木柱用FRP包裹適當(dāng)區(qū)域,約束木柱變徑向形, 從而提高木柱的受壓承載力。圖9 FRP 加固木梁照片閩南古建筑加固修復(fù)對策初探2. 1 木結(jié)構(gòu)的加固2. 1. 1 傳統(tǒng)的木構(gòu)件加固方法國內(nèi)用于加固木構(gòu)架的方法主要有: 加釘法、螺栓加固法、加箍法、拉桿法、附加梁板法、加位板法和附加斷面法等。對于木構(gòu)架中梁、枋、桁等受彎構(gòu)件, 由于年久漏朽、風(fēng)化、蟲蛀或荷載加大等原因, 出現(xiàn)彎曲、裂縫、斷裂等現(xiàn)象, 對此常用的加固方法有: 加箍法、托鋼法、鋼加固法、上下附加構(gòu)件法、局部更換法、修補法和補強法等。由于木柱受潮或屋頂荷載的影響, 柱體往往有劈裂、槽朽現(xiàn)象。劈裂的處理, 常用嵌補法, 當(dāng)裂縫寬度不超過 3 mm 時, 補膩子后進行表面修飾與原木紋相符, 當(dāng)裂縫寬度在 3 mm 30 mm之間時, 用同種木質(zhì)嵌補后進行表面修補與原木紋相符; 當(dāng)裂縫寬度超過 30 mm 時, 采用嵌補加箍法。槽朽的處理, 根據(jù)槽朽的程度, 可使用不同的加固方法, 有巴掌榫、抄手榫、蝗螂頭榫和墊墩等方法; 而當(dāng)槽朽不能承重時, 就要考慮換柱, 通常采用的方法是/ 打牮拔正0, 即用簡立牮件頂住梁架, 以升高梁位來更換和扶正柱子。2. 1. 2 FR P 加固木結(jié)構(gòu)方法纖維增強復(fù)合塑料( Fiber Reinforced Plastics) 加固木結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點: 1) 材料強度高; 2) 體積小, 重量輕, 不增加構(gòu)件尺寸;3) 耐腐蝕; 4) 耐火性能好; 5) 防水性能好, 施工方便快捷; 6) 符合木結(jié)構(gòu)古建筑圍護要求/ 暗0的手法。采用 FRP 布或是 FRP 筋材等運用于木結(jié)構(gòu)中木梁、木柱、榫卯節(jié)點的一些加固形式(見圖 1 圖 3)。F RP 加固木結(jié)構(gòu)施工要點: 1) 木材除腐與驅(qū)蟲; 2) 裂縫修補對較大面積木材的缺損和大于 20 mm 的裂縫, 采用同等材質(zhì)的木條進行修補, 然后在構(gòu)件表面的裂縫處采用環(huán)氧樹脂進行壓力灌漿封閉處理; 對于小于 20 mm 的裂縫, 用環(huán)氧樹脂膠進行表面涂抹封閉; 當(dāng)構(gòu)件表面凹凸不平時, 應(yīng)用找平材料(環(huán)氧砂漿) 將缺陷部位填補平整, 待找平材料表面