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古建筑知识

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古建筑修缮加固方法

作者: 更新时间:2021/2/4 20:20:13

古建筑一般都有一定的历史,需要维护修缮的多,文章分别从檀、梁、杭等受弯构件,柱等受压构件,榫卯连接,新型材料角度讲述,具体的应用还要看实际情况。


檀、梁、杭等受弯构件的修复加固方法

如果受弯构件中存在烂根,当烂根深度较小时,则视为可用构件。将烂烂部分切掉后,按原尺寸用同树种的木材扎牢;如果衰变深度较大,则被视为不可用组件,需要更换。

古建筑修复

如果受弯构件发生劈裂断裂或底部断裂,则意味着构件底部受拉截面减小,对剩余的完整截面进行力学计算。如果许用应力超过20%,应考虑更换。加固处理可以在这个范围内进行。首先用高分子材料填充接缝,同时用铁箍或钢板螺栓加固构件或底部的破损部位。


如果弯曲构件太大,只要构件没有严重的退化和开裂,构件可以在拆卸后翻转并放置在施工现场(即构件的底面向上),并用重物加压。正常情况下,一个零件可以展平。如果能恢复到允许范围,则认为是可用部件。对于风,也可以反向安装。


柱等受压构件的修复和加固方法

若因木材干燥过程或年久失修导致柱开裂,则薄裂缝常留作油饰或断白时用腻子封闭;缝宽0.5厘米以上用旧木板贴紧;缝宽3-5cm以上,贴木芯后需要加1-2个铁箍。


如果柱内有腐烂现象,当柱皮的小部分腐烂深度小于柱直径的1/2时,应采用挖补的方法;当腐烂部分较大,但沿柱体周长一半以上的深度不超过柱体直径的1/4时,可采用包裹的方法;当根部至柱高的高度小于高度的1/4时,通常采用墩柱连接至柱根部的方法。根据墩连接材料和墩连接位置的不同,大致可分为三种,即木墩连接、混凝土柱墩连接和短柱墩连接,墩连接尺寸由经验确定。


如果柱子在最初建造时被白蚁或选材不慎损坏,表皮相对完整,内部腐朽空洞,一般采用高分子材料灌浆加固。


榫卯连接的修复和加固方法

在立柱与仿额连接处出现拉桦木和斜闪现象时,通常在重新安装时,在柱头和仿额上皮处增加连接铁件,将周围立柱连成一个整体,增强框架的刚度。当劈坏或烂了,可以更换桦木头。桦树如果在风之间拔出,往往是在风的接合处用铁锯或铁板加固。

古建筑


传统修复加固方法的缺点

由此可见,传统的修复加固方法重在修复,即“修修补补”。当构件因劣化或其他原因强度或刚度达不到要求时,只有在没有良好加固措施的情况下,才能更换构件。即使在某些部位采取了加固措施,通常也是用铁件进行加固,没有完全基于经验的科学方法。由于木材资源的限制,更重要的原因是为了保护文物的历史、文物、艺术和科学价值,在古建筑木结构的维护和加固中不可能大面积更换新材料。同时,传统的加固方法如钉、栓加固、箍加固等往往会破坏建筑物的原貌或带来锈蚀等问题,因此寻求合适的维修加固材料和方法是古建筑木结构维修加固中的主要问题。


新材料加固的优势

纤维增强塑料或纤维增强聚合物(FRP),一种新的高性能材料,首先被用作航空航天领域的高科技材料。其优异的性能在多年的应用历史中得到广泛认可,但由于其价格昂贵,在土木工程中的应用受到限制。近年来,随着玻璃钢材料价格的大幅下降,玻璃钢加固技术在土木工程中的应用一直是国内外学者研究的热点,并得到了快速发展。


常用的纤维有碳纤维、玻璃纤维和芳纶纤维三种,其中碳纤维是土木工程中使用最早、最成熟、最广泛的纤维材料。碳纤维材料按形态分为片材(包括布和板)、棒材和型材,其中研究和使用最多的是布材料。碳纤维片材加固技术之所以在国内外得到了广泛的研究和应用,是因为它与原有的加固方法相比有很多优势:

(1)钢筋对象较多,如混凝土结构、钢结构、砌体结构、木结构等。

(2)应用范围广。由于碳纤维布是一种柔性材料,可以随意切割,因此可以很容易地缠绕在梁、柱、墙、天花板、管道和各种复杂结构的表面。

(3)强度高,抗拉强度一般在3000-4200Mpa,约为钢的10倍强度。

(4)自重轻,每平方米重量约200-300g,加固后原结构自重基本不增加。

(5)碳纤维布厚度很小,包括胶粘剂,钢筋总厚度一般在1-2mm左右,不占用建筑空间,充分利用结构净空。

(6)具有良好的耐腐蚀性和抗老化能力,对酸、碱、盐类物质的耐腐蚀性强,耐水,长期暴露在核辐射和紫外线下。在-54-82的温度下,强度不降低。经过室内加速老化试验,可持续使用40年,性能不变。

(7)施工方便,不需要大型机械,对施工环境要求低,劳动力少。

(8)钢筋材料的运输、储存、装卸、施工和维护简单,成本低。

虽然碳纤维片材加固技术已经得到了广泛的研究和应用,但重点主要是混凝土结构和钢结构,其在砌体结构中的应用也逐渐发展起来,而木结构的研究和应用却很少,甚至在许多方面都是空白。


从以上诸多优点可以看出,碳纤维片材加固技术在古木建筑修复加固中的应用,符合“保持原状”、“不改变文物原状”的原则,是一种适合修复加固的材料和方法,具有良好的应用前景。也建议将碳纤维布加固技术应用于古建筑木结构,但由于缺乏理论和实验依据,目前在该领域的应用基本空白。因此,研究碳纤维布加固古建筑木构件,为古建筑木构件的修复和加固提供科学依据,是一个亟待解决的问题。


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