泉州某大雄寶殿復建工程結構質量檢測及安全性鑒定

連 暉

(中國建材檢驗認證集團廈門宏業有限公司 福建廈門 361012)

中國古建筑經歷了很長的歷史演變，內貯博大精深，建筑形式豐富多彩，結構特征已如渾然天成。其結構構成原則、各種受力構件的合理尺寸的確定及其受力機理等都不同于現代結構，而有其自身歷史背景，是一個獨特的體系。閩南民間木石結構的仿古建筑，某些只是“依樣仿造”，卻缺乏結構整體概念及必要的力學常識，常有遺漏。本文詳細介紹了泉州某大雄寶殿目前存在的設計，施工質量問題，并對其現狀進行安全性鑒定，為該建筑后期加固改造提供參考依據。

1 工程概況

泉州某大雄寶殿復建工程為一幢采用石柱、原木梁架、重檐、歇山頂、琉璃瓦屋面的南方風格復建古建筑，面闊七間，長 28.050m，進 深 17.100m，高10.900m，建筑面積為 651.15m2。詳細外觀見(圖1)。

圖1 建筑外立面

2 現場情況勘查

2.1 山墻變形開裂，屋面開裂，屋內已見多處滲、漏水

圖2 歇山磚墻開裂

圖3 童柱下柁梁下沉

經現場勘查，兩側歇山砌于木梁架上的磚砌山墻明顯下沉、開裂，其下柁梁下彎，梁身橫紋壓縮變形明顯，梁端榫頭下沉，梁肩順紋開裂，開裂長度約1/3梁跨，如現場(圖2、圖3)所示。因房屋為對稱結構，經現場勘查后確認上述問題在兩側歇山四角均出現。

2.2 柱截面尺寸檢測情況

該建筑有八根柱的截面尺寸小于原設計圖紙，柱截面面積損失率在6% ～44%之間。且(A、1)、(A、2)柱原設計截面為方形截面，實際施工更改為圓型截面。檢查結果詳見(表1)。

表1 部分柱截面尺寸檢測值

2.3 梁檢測情況

(1)標高3.420m處的屋面梁架，在(1～8、A ～B)，(1～8、E～F)，(1～2、A～F)，(7～8、A ～F)區域內，沿長度方向均比原設計圖紙各少一根聯系梁(枋)(圖4)。

(2)標高6.390m處上檐梁，(C、4～5)原設計直徑 D=315 mm，實際施工采用矩形梁，梁截面尺寸為415×80 mm，截面損失率為57%;(D、4～5)在標高6.170m處原設計尺寸為500×80 mm，實際施工采用415×80 mm截面損失率為13%。(C、2～7)、(D、2～7)在標高7.730m處梁截面尺寸為D=320 mm，實際施工采用430×80 mm，截面損失率為57%。具體位置詳見(圖5)。

圖4 下檐梁架仰視圖

圖5 橫向剖面尺寸詳圖

圖6 梁柱榫接松動

圖7 梁下滑位移

(3)標高6.415m處梁(D、2～3)與柱榫接松動(施工采用拉釘加固)，詳見(圖6);標高5.410m處梁(E、6～7)在靠近7軸梁有下滑位移，梁面出現裂縫，具體詳見(圖7);標高7.020m，8.050m，8.940m處(3、C～D)軸原設計各有一根圓型截面梁，直徑分別為350mm，300mm，300mm，施工中更改為兩根矩形梁，截面分別為420×80mm，250×70mm，截面損失率分別為65%、75%。后在標高7.020 m處加固一根方梁。具體位置見(圖8)。

圖8 縱向剖面圖

3 主體結構安全性評價

3.1 構件評級

3.1.1 構件承載力評級

a.柱豎向承載力評級

該建筑為單層宮殿式建筑，按照傳統經驗建造，現已基本建成封頂2個月，現場勘測發現有八根柱的截面尺寸小于原設計圖，其中五根柱的截面損失率超過20%，最大截面損失率達44%;但未見柱出現明顯變形與承載力不足的現象，參照閩南地區類似建筑使用經驗，故該建筑物柱豎向承載能力評級可定為cu級。

b.梁承載力評級

該建筑部分梁未按原設計安裝、截面替換減小，出現變形下彎及沿剪切面開裂等現象，承載力降低較大，故該建筑物梁承載能力評級可定為du級。

3.1.2 構件構造評級

該建筑部分梁柱節點連接處松弛變形、滑移、沿剪切面開裂，故該建筑物梁構造評級為cu級。

該建筑柱連接構造基本滿足設計要求，故該建筑物柱構造評級為bu

3.1.3 構件不適于繼續承載的變形評級

該建筑部分梁與柱接頭處出現下滑位移;下柁梁下彎，梁身橫紋壓縮變形明顯，梁端榫頭下沉，故該建筑物梁不適于繼續承載的變形評級可定為du級。

該建筑柱未出現明顯壓縮變形等不適于繼續承載的變形現象，故評級可定為bu級。

3.1.4 構件裂縫評級

該建筑部分梁表面出現較明顯受力裂縫，故該建筑物梁構件裂縫評級可定為du級。

該建筑柱表面未出現較明顯受力裂縫，故該建筑物柱構件裂縫評級可定為bu級。

3.1.5 構件危險性的腐朽和蟲蛀評級

該建筑構件未出現危險性的腐朽和蟲蛀的情況，故該建筑梁、柱危險性的腐朽和蟲蛀評級為bu級。

3.2 結構整體性評級

參照《營造法式》[1]及《清式營造則例》[2]，中國古建筑抬梁式木結構殿堂從豎向分為三個層次:臺基層、柱架層、梁架層(含輔作層)，各層都是獨立的整體，通過水平面層層壘疊而構成穩定的空間構架。在級別稍低的廰堂構架中，允許內柱直接作為柁梁支座與梁架構成整體，內柱用整木通長落地，與檐柱通過搭牽梁與斗拱接合形成“人”字形穩定構架。

臺基是剛度均勻的整體。礎石嵌固于臺基頂面。礎石本身是經過精心加工，頂面經過嚴格的定平安裝工藝而造成水平光滑的柱腳支承面。柱架層是由柱和搭頭木(額枋)榫卯聯結構成整體穩定的下端鉸接，上端相對剛性的框架，接近現代“柱腳鉸接門式剛架”。柱直接蹾立簡支在柱頂石上水平面，地基承擔豎向壓重，礎石頂面摩擦力提供對柱腳的側向水平約束。《營造法式》中明確規定構件截面尺寸，及結構柱距跨度等尺寸，對柱要求“柱雖高不越間之廣”，相當于現代結構整體的“高寬比”限制，是結構抗震、抗風、抗傾覆的關鍵整體構造措施。

圖9 主榀構架

該大雄寶殿建筑的上部結構修建在一個凸出地面的夯土臺基上，在臺基上鑲入鼓形塊石其下有混凝土錐形獨立基礎，使其頂面光滑水平，上端平面直接支承上部石柱，石柱上端端平面上坐斗

或直接墩放生根于梁架的木柱，木柱上端雙向水平開卯口聯系承接梁枋，梁枋疊合作為水平構件承擔屋面豎向荷重。該結構擬建形制為“廰堂”式，主榀構架，詳見(圖9)，所擬造的原型與《營造法式》中廰堂草架側樣“十架椽屋前后并乳栿用六柱”最為接近，詳見(圖10)。

由于閩南地區氣候濕潤，又多白蟻蟲害，石材取用便宜，民間建造時多用石柱代替部分木柱，有的甚至代替全部木柱。而民間在“依樣仿造”過程中由于缺乏結構整體概念及必要的力學常識，常有遺漏。在閩南，石柱上端用以形成空間穩定結構體系的“搭頭木”或名“額枋”往往被遺漏。“闌額”又稱“搭頭木”，截面足夠大，兩端于柱通過穿榫固接，與柱形成穩定的門式剛架，跨中一般不直接受力，以兩端受彎為主，因柱往往被設計為軸心受壓柱，額枋專為防止柱架受水平荷載作用時偏移失穩而設，是柱架層不可缺少的重要構件。

該建筑亦是石柱到頂，無“搭頭木”。所有石柱，下端端平面直接“站”立于礎石頂面，上端端平面上坐斗或直接墩放生根于梁架的木柱，木柱間雖有梁枋相連，但墩接平面不具備抗彎抗拉能力，不能對石柱形成固端約束、詳見(圖11、圖12)。

按照結構空間穩定理論進行分析，可穩定受力的正確的古建筑廰堂構架的結構計算簡圖如(圖13)所示(圖中按專業統一約定“o”表示鉸接，“┌”表示剛接)。(圖13)所示構架為廰堂構架形成穩定非機動體系的最低限基本靜定結構型。內柱與梁架相對剛性連接形成空間不變“剛片”是其結構要領。

圖10 十架椽屋前后并乳栿用六柱

圖11 建筑外立面

圖12 墩接平面

按照現場勘察檢測結果，該大雄寶殿大雄工程相應結構計算簡圖為(圖14)所示。

圖13 最低限基本靜定結構型

雖然現有結構在豎向荷載作用下柱尚可直立負荷，但幾乎所有柱為上下端都簡單平支的“搖擺柱”，一旦遇較大水平作用如地震、大風、或偶然沖擊極易失穩，變為“瞬變機動體系”。尤其是水平向扭轉作用可以很輕易將其推覆而造成落架坍塌。

故該建筑物整體性評級可定為Du級。

3.3 圍護系統評級

經現場勘察，該建筑山墻開裂，屋面滲水，因此該建筑圍護系統評級可定為Du級。

圖14 大雄寶殿大雄工程相應結構計算簡圖

4 建議

基于本工程已基本建成，考慮經濟因素及現狀，針對實際問題，本報告提出以下提高安全性的修繕改造措施作為技術處理建議供有關方參考。修繕改造應由具有相應資質的專業工程設計院設計，專業加固工程公司實施。

(1)對石柱參照“金廂斗底槽”，檐柱增加“闌額”，內柱石柱額頭增加額枋，與石柱透榫連接，形成空間穩定的非機動構架體系;或作現代化改造，將四周原填充墻改造為抗震墻，再用聯系梁將所有石柱上端嵌固，與抗震墻形成具有一定抗側力能力的“磚混內框架”結構。

(2)修繕改造過程中補足原遺漏、缺損、換小等不合格構件。原脊吻，屋瓦，斗拱，梁、板等造價較高的木雕構件、石柱等仍可酌情使用。

(3)屋面及山間屋架，歇山梁架落架重修，替換開裂梁，加厚其下隨梁枋;歇山擋雨墻改為木板格擋，做自防水，或仍可木板外釘鋼絲網，抹水泥砂漿做防水面層;改變屋面做法，去除剛硬性水泥砂漿層，望板上座防水卷材，上鋪薄瓦，使其重量接近傳統做法。

[1]李誡.營造法式[Z].1068－1077年編纂 .

[2]梁思成.清式營造則例[M].北京:中國營造學社，1934.