古建筑木結(jié)構(gòu)修復(fù)-開裂木柱修復(fù)方法
修復(fù)木柱裂縫首先要檢查裂縫的原因,并根據(jù)不同的裂縫原因采取不同的修復(fù)工藝。其中在建筑過程中使用尚未完全干燥的木料,建成后就會(huì)形成自然劈裂。自然裂縫一般較小,裂縫寬度小于5mm膩?zhàn)踊颦h(huán)氧樹脂可填充,木條或嵌縫料可填充寬度較大的,裂寬30以上mm除嵌填外,碳纖維還可以加固。
碳纖維加固施工時(shí),需要在清潔木柱表面形成環(huán)氧樹脂飽和表面底座,并在室內(nèi)環(huán)境溫度下維護(hù)數(shù)小時(shí),沿柱周圍方向手動(dòng)布置單向碳纖維布。每層纖維需要涂?jī)蓪迎h(huán)氧樹脂,一層涂在圓柱形表面,另一層涂在要粘貼的纖維布的內(nèi)表面。碳纖維布每平方米重約2000g,厚度一般在0.5mm修復(fù)后對(duì)建筑木材的外觀影響不大。傳統(tǒng)的固縫方法一般寬50~1000mm、厚3~4mm用玻璃鋼箍加固鐵箍,但修復(fù)后古建筑外觀明顯受到影響。
修復(fù)過程中,木柱表面涂漆后套箍外,木柱表面涂漆后無凸起。除屋檐柱外,在不影響外觀的情況下,在靠近木柱的梁端增加支撐柱,以減少木柱的負(fù)荷。該方法應(yīng)考慮現(xiàn)場(chǎng)條件,因?yàn)榧臃☉?yīng)盡可能小心地用于古建筑的修復(fù),以保持建筑遺產(chǎn)的真實(shí)性,減少損壞。根據(jù)文獻(xiàn)經(jīng)驗(yàn),所有嵌補(bǔ)木材均應(yīng)進(jìn)行防腐處理。
修復(fù)壞病的過程
腐爛病害的危害可能導(dǎo)致柱承載力喪失、結(jié)構(gòu)變形甚至坍塌。對(duì)局部一般腐蝕腐爛,采用環(huán)氧樹脂或其他化學(xué)膠灌注修復(fù),對(duì)結(jié)構(gòu)外觀沒有明顯變化。嚴(yán)重?fù)p壞不能通過灌注修復(fù),但當(dāng)木柱剩余強(qiáng)度仍可維持時(shí),應(yīng)先清除腐爛部位,然后用木條、環(huán)氧樹脂、鋸屑、玻璃纖維等填充物(如)更換,以延長(zhǎng)部件的使用壽命。
當(dāng)柱底柱基礎(chǔ)出現(xiàn)嚴(yán)重腐爛時(shí),如果柱根向上不超過柱高度的三分之一,可以進(jìn)行局部更換和墩連接:首先,墩連接的木材應(yīng)與原木柱材料相同;其次,必須徹底消除木柱的腐爛,因?yàn)檎婢鷼埩艉芸赡芾^續(xù)繁殖并損壞木纖維。常用的墩接方法有陰陽掌榫、花瓣榫、銅錢榫等。陰陽掌榫最簡(jiǎn)單,但為提高榫榫效率,接榫應(yīng)與陰陽一致,接榫長(zhǎng)度不小于100mm,粘結(jié)后,不少于兩個(gè)碳纖維帶可以緊密約束。將木柱端面分為四瓣,搭交兩瓣上下夾緊,并用鐵箍加固。銅錢榫是將墩接部分做成凸頭公榫,牢固插入下部外圓內(nèi)部的母榫。
檁條、梁等上部水平受力構(gòu)件損壞與柱的區(qū)別在于彎曲變形大,視覺檢查阻礙了安全感。由于梁、梁節(jié)點(diǎn)仍以榫榫為主,其修復(fù)也是木材修復(fù)的關(guān)鍵和難點(diǎn)問題。
彎曲修復(fù)
在允許范圍內(nèi)的梁檁構(gòu)件彎垂應(yīng)視為正常現(xiàn)象,所謂允許范圍一般是撓度值低于梁枋長(zhǎng)度的1%,主要撓度值梁要低于0.5%L。超過上述值的可視為危險(xiǎn)構(gòu)件,必須彎曲修復(fù)。彎曲修復(fù)的目的是保證構(gòu)件結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,防止構(gòu)件本身因彎曲而損壞相鄰構(gòu)件。如果梁沒有嚴(yán)重的腐爛或分裂,只是簡(jiǎn)單的彎曲應(yīng)被視為一個(gè)可用的部件,以糾正和修復(fù)它。方法是拆除和翻轉(zhuǎn)梁,并加壓重物,通常可以恢復(fù)到允許的范圍。如仍不能恢復(fù),可在主要受力點(diǎn)采取支撐措施,當(dāng)然對(duì)于彎曲矯正的梁枋局部細(xì)小開裂或糟朽應(yīng)事前應(yīng)相應(yīng)處理修復(fù)。
裂縫修復(fù)
對(duì)于梁方縱向開裂,采用碳纖維套箍和粘接法修復(fù)方案,即先用木條填充粘接裂縫,然后制作2~3個(gè)碳纖維套箍,限制開裂發(fā)展。當(dāng)梁方裂縫較寬、較深時(shí),在箍前加入環(huán)氧樹脂混合物進(jìn)行粘接加固。此外,定制的騎馬釘或蝴蝶榫可以限制裂縫。胡蝶榫法的修復(fù)工藝精度相對(duì)較高,但修復(fù)效果較好。
糟朽修復(fù)
梁梁的受力性能會(huì)隨著斷面的縮小而降低,因此應(yīng)特別注意梁梁的不朽修復(fù)。首先,對(duì)剩余部分進(jìn)行彎曲校準(zhǔn)。如果構(gòu)件承載能力不足80%,應(yīng)考慮更換梁或支撐;如仍符合要求,可在梁兩側(cè)拆除斷裂粘接加固或填充腐爛部分,確保梁完整后用金屬夾板加固。梁梁內(nèi)氧樹脂或干燥石英粉填充梁梁內(nèi)的爛爛修復(fù)時(shí),必須非常小心。施工過程中應(yīng)注意灌注孔徑應(yīng)大于20mm,纏繞碳纖維布箍時(shí),樹脂應(yīng)充分浸泡和纏繞,多余的樹脂應(yīng)壓出,以免影響粘貼質(zhì)量。完全更換嚴(yán)重腐爛的檐椽。
榫卯修復(fù)
古建木榫卯修復(fù)一般需要更換或修復(fù)榫卯,盡量少損壞原有結(jié)構(gòu)。更換榫頭時(shí),對(duì)原件進(jìn)行詳細(xì)的測(cè)繪記錄,保留圖像,然后根據(jù)原件的尺寸和樣式更換榆樹、槐樹、柏樹等木材。復(fù)制時(shí),后尾應(yīng)長(zhǎng)出幾個(gè)榫頭,嵌入鉚接口,然后用螺栓連接整個(gè)榫頭和榫頭進(jìn)行加固。加固時(shí)撐。也可以用不飽和聚酯樹脂制作新的榫頭,即先去除損壞的榫頭,然后在損壞部件端部打開榫頭長(zhǎng)度為榫頭長(zhǎng)度4~5倍的鉚接,用硬木纏繞玻璃布和樹脂制作新的榫頭,固化表皮,然后安裝,新的榫頭嵌入鉚接,外部粘接加固。