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1、徽派古建筑結(jié)構(gòu)加固與保護(hù)對策研究摘 要：通過對徽派古建筑的結(jié)構(gòu)特征及其現(xiàn)狀的綜合分析，揭示其受力機(jī)理。并探求科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)加固方法，更好地保護(hù)現(xiàn)存徽派古建筑，使之能夠更久遠(yuǎn)地流傳下去。 /2/view-13087808.htm關(guān)鍵詞：徽派古建筑；結(jié)構(gòu)加固；受力機(jī)理0引言中國傳統(tǒng)建筑多是由木構(gòu)件梁柱組成骨架1。因其歷史悠久、數(shù)量眾多、結(jié)構(gòu)合理、工藝復(fù)雜、文化內(nèi)涵豐富，而在世界建筑中占有著重要地位?；张晒沤ㄖ侵袊糯ㄖ械囊活w璀璨明珠，是徽州文化研究的重要對象之一。徽派古建筑以木結(jié)構(gòu)為主，有著悠久的歷史和重要的文化價值，但許多現(xiàn)存的古建筑使用年限已久，結(jié)構(gòu)毀損嚴(yán)重，因此探求針對木結(jié)構(gòu)的科學(xué)合理2、的加固方法對徽派古建筑的保護(hù)與傳承意義十分重大。1徽派古建筑的結(jié)構(gòu)特征徽派古建筑以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)與形式而著稱于世，其特征主要體現(xiàn)在它是以磚、木、石為原料，以柱、枋、梁、檁、椽等構(gòu)件組成的木結(jié)構(gòu)建筑?；张晒沤ㄖY(jié)構(gòu)有別于現(xiàn)代的鋼結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，也有別于用鐵釘連接的近代木結(jié)構(gòu)，而是采用榫卯連接的方式，這是一項(xiàng)偉大的技術(shù)創(chuàng)造，也是確保木結(jié)構(gòu)建筑具有良好受力性能的關(guān)鍵措施之一?；张晒沤ㄖ且阅緲?gòu)架為主而發(fā)展的，其結(jié)構(gòu)可視為一種梁柱結(jié)構(gòu)體系。梁架多用料粗大，且注重裝飾，其橫梁中部略微拱起，故民間俗稱為“冬瓜梁”，兩端雕出扁圓形或圓形花紋，中段常雕有多種圖案，通體顯得恢宏、華麗、壯美。柱子用料也很粗大3、，上部稍細(xì)。明代的柱子通常為梭形。梁、柱、叉手、霸拳、雀替、斜撐、斗?淼卻蠖冀?行鏤雕加工。梁架構(gòu)件的巧妙組合不但受力極為合理而且造型亦美觀大方，真正達(dá)到了技術(shù)與藝術(shù)的完美融合的境地，帶給人極其強(qiáng)烈的視覺沖擊力和藝術(shù)感染力。2徽派古建筑的現(xiàn)狀2.1白蟻侵害皖南地區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，其溫度、濕度都非常適宜白蟻的生長繁殖，而白蟻喜啃噬木材。整個皖南地區(qū)徽派古建筑幾乎全部都是木結(jié)構(gòu)，正是白蟻眼中的美食。粗略統(tǒng)計，九成以上的徽派古建筑正在遭受蟻害，對于古建筑危害最大的就是白蟻。白蟻分泌的酸性物質(zhì)，連鋼筋水泥都能侵蝕，一棟完好的古建筑，如果不加防治，兩三年就可能被蛀空。原來表面上看似完好無損的梁柱，其4、實(shí)里面早已經(jīng)腐朽不堪。調(diào)查顯示，黟縣古民居建筑90%左右存在蟻患。黟縣白蟻防治所近期對世界文化遺產(chǎn)地西遞、宏村等古民居建筑遭受白蟻危害情況進(jìn)行了一次摸底調(diào)查。對西遞村124戶古民居建筑抽樣調(diào)查60戶，有58戶古民居建筑遭受白蟻危害，危害率為97%。宏村137戶古民居建筑抽樣調(diào)查61戶，有57戶古民居建筑遭受白蟻危害，危害率為92%。兇猛白蟻，成為整個皖南地區(qū)徽派古建筑群生存的最大殺手！由于白蟻超強(qiáng)的繁殖能力，重復(fù)投藥部分滅治也很難達(dá)到根治效果。2.2流失外地和人為破壞近年來大量徽派古建筑因種種原因悄悄失蹤，據(jù)安徽日報2007年05月15日報道，正在建設(shè)中的上海某生態(tài)休閑園，從黃山市境內(nèi)整體“搬5、走”了12幢徽古派建筑。楚天都市報2010年02月05報道， 10多棟從安徽南部地區(qū)整體搬遷而來的徽派古建筑，有氣派威嚴(yán)的官廳、文氣十足的書院、古色古香的戲臺等集中安家青山區(qū)嚴(yán)西湖畔的李園。這種民間出資搬移古建筑進(jìn)行保護(hù)的方式并不可取，“橘生淮南則為橘，生于淮北則為枳，葉徙相似，其實(shí)味不同”的道理我們都懂，這些古建筑一旦離開徽州大地的歷史風(fēng)俗背景，也就失去了生命力。黃山市一位多年從事古建筑保護(hù)的專家根據(jù)多年的調(diào)查表示，長三角地區(qū)一些大城市的房地產(chǎn)開發(fā)商，正在大肆收購徽派古民居構(gòu)件用于裝飾私人別墅庭院，這已經(jīng)是公開的秘密，而且數(shù)量每年不下100幢。另外還有些情況是，有些商人低價價向居民收購這些老6、建筑。但他們看中的只是那些木雕、磚雕和石雕，很多人直接拆了下來就拿去古玩市場高價出售，有的則拿了回去裝飾別墅，這種“買櫝還珠”的行為實(shí)在是對徽派古建筑的一種極大破壞。2007年5月初，黃山市社科聯(lián)經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，黃山市境內(nèi)現(xiàn)有1022個古村落、6079幢古民居，這些古民居目前正以每年5%的速度遞減。面對這些觸目驚心的數(shù)字，我們不禁要問徽州古建筑誰來保護(hù)？如何保護(hù)？3 徽派古建筑的結(jié)構(gòu)加固3.1結(jié)構(gòu)加固的意義徽派古建筑保護(hù)是一項(xiàng)非常重要的工作。我們探索科學(xué)有效的結(jié)構(gòu)加固方法也是在為徽派古建筑保護(hù)出力。從前文徽派古建筑的現(xiàn)狀分析來看，由于白蟻繁殖能力強(qiáng)，每兩年就必須重復(fù)投藥，部分滅治也只能是治標(biāo)不治7、本，達(dá)不到根治效果。一棟完好的古建筑，兩三年就可能被蛀空而倒塌。(圖1)我們只有及時采取結(jié)構(gòu)加固修復(fù)手段，才能從根本上起到保護(hù)的目的。而每年數(shù)目驚人的整棟整棟徽派古建筑流失也讓人心痛，這是徽文化資源的流失。據(jù)了解，只所以造成大量徽派古建筑流失外地的原因，一方面是徽派古建筑以其獨(dú)特的不可再生特色吸引了眾多建筑商、民間收藏者，大到整幢搬遷，小到構(gòu)件收藏。另一方面憲法又規(guī)定保護(hù)私有財產(chǎn)，古建筑所有權(quán)人有權(quán)對其進(jìn)行“處置”，大量徽派古建筑由于年久失修，有的瀕臨倒塌，有的需要翻建。 (圖2) 但他們寧可拿來錢蓋新樓也不想要這些舊樓，這也是為何徽派民居每年減少的原因。如果我們能對這些老建筑實(shí)施結(jié)構(gòu)加固保護(hù)8、，又針對現(xiàn)代人生活居住的要求進(jìn)行改造而加以再利用，這無疑是避免徽派古建筑流失外地，實(shí)施就地保護(hù)利用的最好辦法，也就可以有效遏制徽派古建筑遭異地收購的現(xiàn)象發(fā)生。因此探求針對木結(jié)構(gòu)的科學(xué)合理的加固方法對徽派古建筑的保護(hù)與傳承意義十分重大。3.2結(jié)構(gòu)加固方法徽派古建筑結(jié)構(gòu)是以木結(jié)構(gòu)為主的結(jié)構(gòu)體系。這是因?yàn)槟静木哂辛己玫目箯?、抗壓、抗震、易于加工和維修等眾多優(yōu)點(diǎn)。然而,由于木材徐變大、彈性模量小等缺點(diǎn)，也使得木結(jié)構(gòu)構(gòu)件在長時間使用后會出現(xiàn)不同的破壞癥狀，如開裂、糟朽、撓度及拔榫等。2從而使其承載能力降低而產(chǎn)生一定的結(jié)構(gòu)安全隱患。為此，我們綜合比較近年來在結(jié)構(gòu)加固領(lǐng)域所進(jìn)行的研究成果和各種加固方法，試圖9、找到適合對危舊徽派古建筑木梁、柱進(jìn)行維修和加固，恢復(fù)其結(jié)構(gòu)性能的有效方法，對有歷史文物價值的徽派古建筑修舊如舊，就地保護(hù)。3.2.1碳纖維復(fù)合材料（CFRP）法加固木材具有易開裂的特點(diǎn)，使用多年的古建筑中木柱普遍存在裂縫。木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB50005-2003）3通過規(guī)定木柱的材質(zhì)等級來限制開裂對木柱性能的不利影響，但這并不能解決在役木柱使用后出現(xiàn)裂縫的不利影響。另外，對木材材質(zhì)等級的限制也降低了木材的利用效率，造成木材資源的極大浪費(fèi)。最近幾年CFRP在木結(jié)構(gòu)維修加固領(lǐng)域得到越來越多的發(fā)展4。文5- 7分別進(jìn)行了CFRP加固圓木柱的實(shí)驗(yàn)研究，研究參數(shù)包括木材種類、圓柱直徑、CFRP粘貼數(shù)量和10、纖維方向等。研究結(jié)果表明粘貼CFRP布加固后圓木柱的受壓承載力可提高10%-33%；同時，水平向CFRP布可有效約束木柱的橫向變形，使其延性得到明顯改善。文8進(jìn)行了粘貼CFRP布加固長木柱（200*200*3600）的對比實(shí)驗(yàn)研究，加固后長木柱的受壓承載力提高了35%-53.2%，且CFRP布能有效約束長木柱的局部缺陷。文9針對在役木柱容易開裂的特點(diǎn)，進(jìn)行開裂短方木柱（90*90*250）粘貼水平CFRP布的實(shí)驗(yàn)研究，在粘貼水平CFRP布加固后，試件整個截面的受力趨于均勻，其破壞形態(tài)由開裂試件的偏壓破壞轉(zhuǎn)變?yōu)檩S壓破壞，試件的極限承載力及延性系數(shù)均較開裂試件有明顯提高。 3.2.2纖維增強(qiáng)塑料(11、FRP)法加固隨著新材料的不斷出現(xiàn)，新的結(jié)構(gòu)加固方法也不斷推出，今年來纖維增強(qiáng)塑料(FRP)在木結(jié)構(gòu)維修加固領(lǐng)域也得到越來越多的發(fā)展。文10對纖維材料加固木柱的試驗(yàn)研究表明，碳纖維布和玻璃纖維布均能提高木柱強(qiáng)度。用FRP單獨(dú)橫向加固木柱，在試驗(yàn)范圍內(nèi)木柱強(qiáng)度可提高50%；全裹和間隔裹均能起到加固提高木柱強(qiáng)度的作用。單用縱向FRP加固木柱不能提高其強(qiáng)度，增加橫向FRP約束后，加固效果則非常明顯，木柱強(qiáng)度提高也可達(dá)50%。文11對古建筑榫卯節(jié)點(diǎn)加固試驗(yàn)研究，從對試驗(yàn)結(jié)果分析看，榫卯節(jié)點(diǎn)采用FRP布和扁鋼加固后都取得了良好的效果。通過對加固前后榫卯節(jié)點(diǎn)進(jìn)行受力機(jī)理分析，結(jié)合試驗(yàn)得到節(jié)點(diǎn)承載力計算方法12、，為古建筑的加固提供了理論依據(jù)。4 總結(jié)徽派古建筑歷經(jīng)風(fēng)雨洗禮保存至今，蘊(yùn)含了徽州文化的精髓，是祖先留給我們的寶貴遺產(chǎn)，但許多保留下來的木結(jié)構(gòu)古建筑由于年代久遠(yuǎn)，結(jié)構(gòu)破殘損嚴(yán)重，需要及時進(jìn)行有效的加固維修工作進(jìn)行保護(hù)。為了更好地保護(hù)利用它們，我們既要做到不破壞其原有的歷史文化信息，又要使其結(jié)構(gòu)殘損部位得到有效的加固修復(fù)，才能使這些徽派古建筑而長久地傳承下去。通過分析國內(nèi)一些專家學(xué)者對木構(gòu)件的各種加固方法的研究成果，我們發(fā)現(xiàn)采取適當(dāng)?shù)募庸谭椒ň捎行岣吣窘Y(jié)構(gòu)受力性能，有些加固方法仍然存在不足之處，如對加固后的木結(jié)構(gòu)的耐久性研究還不夠深入，選用這些方法進(jìn)行徽派古建筑的結(jié)構(gòu)加固修復(fù)還應(yīng)該進(jìn)行進(jìn)一步13、的研究。除此之外我們還可以嘗試其他的方法如采用墩接法加固柱根，采用嵌補(bǔ)法加固開裂構(gòu)件，采用鐵件加固法加固榫卯節(jié)點(diǎn)或裂縫較大構(gòu)件，采用支頂加固法改善木梁彎曲受力狀況，采用化學(xué)加固法對結(jié)構(gòu)進(jìn)行防腐加固等。隨著科技發(fā)展，還會有更經(jīng)濟(jì)、有效的加固方法用于徽派古建筑木結(jié)構(gòu)保護(hù)中。參考文獻(xiàn)：1 梁思成.圖像中國建筑史M.北京:百花文藝出版社,2001.2 周乾，閆維明，李振寶，紀(jì)金豹. 古建筑木結(jié)構(gòu)加固方法研究J.工程抗震與加固改造，2009，31（1）：84-90.3 GB50005-2003木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范S.4 許清風(fēng)，朱雷. FRP加固木結(jié)構(gòu)的研究進(jìn)展J.工業(yè)建筑，2007，37（9）：104-1014、8.5 張大照. CFRP布加固修復(fù)木柱梁性能研究D.上海：同濟(jì)大學(xué)，2003.6 馬建勛，胡平，蔣湘閩，等. 碳纖維布加固木柱軸心受壓性能試驗(yàn)研究J.工業(yè)建筑，2005，35（8）：40-44.7 周鐘宏，劉偉慶. 碳纖維布加固木柱的軸心受壓試驗(yàn)研究J.工程抗震與加固改造，2006，28（3）：44-48.8 許清風(fēng)，李向民，朱雷，等. 舊長木柱加固方法的試驗(yàn)研究J.工程加固，2007（4）：10-13.9 朱雷，許清風(fēng)，戴廣海，等. CFRP加固開裂短木柱性能的試驗(yàn)研究J.建筑結(jié)構(gòu)，2009（11）：101-103.10 魏洋，張敏，蔣語楣，等.纖維材料加固木柱的試驗(yàn)研究J.建筑結(jié)構(gòu)，2015、09（11）：104-106.11 于業(yè)栓. 古建筑榫卯節(jié)點(diǎn)加固試驗(yàn)研究D. 西安：西安建筑科技大學(xué)，2006.The emblem sends the historic building structural strengthening and protects countermeasure researchXing Kaifeng 1,2, Huang Shenjiang 1(1. Hefei university of technology construction and hydraulic engineering institute, Anhui Hefei 230009; 2. H16、uangshan university department of architecture, Anhui Huangshan 245041)Abstract: Accept force mechanism by sending the historic building structure characteristic and their current situation comprehensive analysis , announcing to the person to the emblem. And seek rational structural strengthening of science method, protecting the extant emblem better sends a historic building , makes that be able to circulate down more remote.Key words: The emblem sends a historic building; Structural strengthening; Accept force mechanism