古建筑舊木材材質變化及影響建筑形變的研究

王德平

摘 要：木建筑舊木材變化分析中，主要是針對古建筑木材結構的維修和加固保護操作，對木材結構的缺損程度和材質內外變化水平進行分析，主要是宏觀的觀察，而非是仔細研究具體材料變化，采用更新、加固、維護等處理方式，缺乏對舊木材的定量定性分析。古建筑材質變化發展多樣，需要從宏觀角度進行測定分析，逐步轉變到微觀數據實驗測定研究中，逐步深入分析，從古建筑舊木材的變化分析入手，逐步深入研究，分析建筑形變的原因，分析如何加強建筑形變技術水平的提升。

關鍵詞：古建筑;材質變化;建筑變形

中圖分類號：TU366.2 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1064（2021）03-091-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.03.042

古建筑舊木材主要以框架結構為主，經過上千年的歷史變化，木材結構發生變化。我國五千年歷史中，木材的使用達到千年之久，文章根據古建筑物的構件變化，結合試驗和數據分析，研究古建筑舊木材的變化，逐步認識建筑部位的構成、變形因素，分析木質材質變化的影響因素。

1 古建筑舊木材抗壓構件變形分析

1.1 柱子變形分析

木框架子是主要的古代建筑結構，木柱子是有效承載的基礎構件。按照柱子的不同實際位置，需要分析其載荷的變化差異。如有中柱、金柱，都比檐柱的作用力大，負載荷水平量高。根據不同柱子的實際承受力，可以實施順紋的壓力匹配。從柱子的殘留情況入手，分析分柱子、頭柱、主根的實際損壞情況[1]。

柱頭劈裂后，受壓木柱的柱頭會順著木紋劈裂方向裂開，壓壁分開，呈現漲柱的情況。木塔的頭層槽內部顯示，檐柱的柱頭位置可能會出現劈裂問題。

柱根長期受潮濕、雨淋等因素影響，墻體內部的木柱、柱根會出現腐蝕情況。木柱腐蝕呈現棗核形狀，木柱周圍呈粉狀。景清門柱根出現腐蝕問題，柱子會出現下沉情況。封閉在墻體內部的露明柱，根部會受風、空氣中的溫度影響，出現侵蝕情況。順延著木紋腐蝕構成紋樁，外檐成主根方向，出現腐蝕情況。根部逐步變細，柱根受壓迫作用，劈裂現象就會變少。

柱子身體部位的木構造，木質呈現暴露情況。受長期各類因素的影響，柱身呈現不同情況的劈裂問題。柱頭開裂至柱身，柱根部位裂開延伸拓展。裂痕多處裂開，受負載荷量影響，木柱殘留順紋，受壓破壞情況嚴重。

1.2 斗拱門構件變形情況

斗拱的操作作用中，需要明確瓦頂端梁架的載荷集中傳達，受力傳到構件的作用。通過載荷集中拓展，達到力傳遞過程的拓展與提升。按照拱翹相交位置，壓劈裂或折斷，出現二層西北角轉拱。柱頭、轉角頭需要調整集中受力變化，注意壓臂拱位置，受壓迫情況。早期的建筑梁節點呈現多點集中傳遞現象，斗拱容易受劈裂影響。古建筑構件主要以榫卯方式組合而成，構件交互出現折斷劈裂情況。

1.3 梁架變形情況

大梁古建筑中，梁、枋都是可以傳遞上層載荷量的構件。長期負載、大梁彎曲是古建筑常見的一種變形情況。在古建筑中，梁可能出現裂紋情況。需要避免周圍出現裂紋，按照梁、柱內部的應力作用進行分析，調整木材強度，降低可能導致的破壞量。按照大梁下的木節水平，分析深度斷裂情況。斷面小的枋受壓迫，產生彎曲變形情況。古建筑常見受壓迫的構件中，普拍枋承載斗拱載荷量，受壓構件的柱頭交圈作用，長期受壓迫，產生順木紋，橫向受壓迫輕度增加。

2 抗拉構件變形分析

穿插枋是古建筑中常見的接拉方式，構件主要以榫卯方式呈現，容易出現拉脫、斷折情況。榫卯受拉力、剪力影響出現折斷，在實際操作中，需要重點分析擠壓情況，避免出現剪力斷裂情況。

3 木構件受破壞情況影響

3.1 外力作用

受自然界各類外力的沖擊影響，如地震、人為因素等，會導致地層構造的運動發生改變。古建筑損壞主要是受風、雨等因素的侵蝕，或建筑的傾斜、裂縫、扭曲、斷折等變形的外力影響因素。

3.2 內力作用

內因是導致破壞的關鍵因素。古建筑存在各類殘損情況。外力作用只是其中的一個因素，內因是不可忽視的重要因素之一。內力作用中，需要對木質材質的變化程度進行分析，判斷直接影響建筑壽命的原因。依據木材物理學的實際變化因素，分析導致殘損的原因，進一步重視提升古建筑變形影響情況的分析。依據施工的實際要求，分析轉變物理學實驗操作要求，提升木材料的實驗操作水平。需要充分考慮物理學的實際性能試驗內容，結合物理學的性能標準，選配合理的實驗分析方案。

選取頭層暗層乳膠立柱，結合支撐結構要點，調整木塔原始測定的年代要求。按照木塔暗層的構件標準要求，分析腐蝕溝紋的變化，顏色深度、劈裂痕跡等。按照樹種木材的不同情況，選擇被落葉松作為木材試驗的標準要求制作構件，從順紋、橫紋的壓力強度、拉力、抗剪力、沖擊性能等物理試驗中進行測試分析。木柱表面粗糙有風化情況，柱根部出現腐朽傾向，柱根呈現錐形狀態。根據柱最原始的構件標準要求，需要調整樹木抗壓力、抗拉力、抗剪力、硬度等實驗內容。

4 實驗木材的觀察對比分析

4.1 表面變化水平分析

舊木料在沒有鋸開前，木材表面是起毛的，沒有明顯的溝紋，這說明木材的表面纖維化，容易剝落，材質發松，顏色呈現變暗的情況。木材被鋸開后，橫斷面呈現年輪明顯的情況，肉眼可見，無新舊之分。根據材料的情況，發現空氣中有細微的空隙，木材經過長時間的因素影響，呈現變化。中心材質變化較小，周圍材質變化水平較大。

4.2 實驗室破壞情況分析

順紋受壓破壞，堅硬的晚材層呈現縱向彎折情況。隨著破壞程度的加深，呈現皺紋，出現局部纖維化傾向。木材承載壓力可以按照順紋、恒溫、纖維化角度分配。恒溫承載壓力較弱，木材結構承載的壓力顯示，構件全部呈現表面承壓情況，構件局部承壓力，受寬度、長短、時間等限制。古建筑中恒溫局部的承載力構件容易遭受破壞。一旦破壞受剪力的大小，恒溫撕裂問題發生。破壞的原因顯示，剪力的偏心位置出現彎折，破壞的瞬間撕裂達到極限，這是導致木構件出現嚴重破損的原因。

在構件彎曲程度下，載荷增加應力作用呈現直線分布。根據受壓作用的曲線變化，需要及時調整截面的受壓區域范圍。受拉力區域范圍內呈現直線狀態，隨著加荷作用的塑性變化，手拉纖維的應力呈現彎曲狀態。載荷繼續增加，受壓迫呈現微小的褶皺程度，隨著褶皺的慢慢受壓增加擴展，木節、斜紋的彎曲比例受到影響，分布呈現嚴重的風險。古建筑中這種情況較為常見，梁板的木節處可能出現嚴重的折裂問題。

根據早期的組織變化情況，可能出現空隙松散的變化，導致整個木材的強度受損。為了進一步降低木材的強度受損比例，需要實施抗壓力、順紋抗壓力、抗拉力、抗彎折、抗沖擊等不同強度的對比分析，有效降低硬度和剪力強度。從木塔的實驗變化分析入手，硬度、剪切強度均有所增加，導致物理不同程度地降低。

5 古建筑材料變化影響變形因素分析

歷經500年～1 000年的木材，其實際抗拉強度、橫紋抗壓強度均有所降低。一般，松木、楊木的強度降低水平可以達到50%以上，橫紋抗壓力強度降低可以達到80%以上。硬度、剪切強度也會有所增加，硬度一般會增加15%左右，剪力強度會增加20%左右。

舊木材經過幾百年的影響，其密度增加，木材的組織結構更加密實，水分降低。其實際的硬度會比新木材的強度更大，其他性能會有所老化。如物理性能減弱，實際彎曲強度減弱，抗拉力強度減弱等，均勻性有所增加。早期材料的抗拉力強度，以順紋抗拉變化為主，需要根據均衡性要求、材料承載的載荷強度等進行差異化水平分析。判斷避開、沖開、硬度等差異性問題，分析其中的變化和要求，進一步優化木材的物理性能指標，最大提升木材的持久工作效果。

古代建筑構件中承載巨大的壓力和拉力作用，需要根據古代材料的實際強度和標準要求，分析構件所產生的彎曲、拉斷、劈裂等因素，分析承載強度的變化。靜載荷不同的情況下，構件可能造成的損失現象不同，損失程度不同。從破壞的產生入手，分析破壞試驗中需要觀察的內容，確保木材評估的形變一致，符合承載力范圍要求。古建筑舊木材材料變化是一種從量變到質變的過程。依據現階段的發展規范要求，轉變各類外界破壞性因素，降低古建筑的破壞比例水平。

6 古建筑木材材料保護對策方案

按照古建筑木材材料的搭建管理標準方式，有效控制調整開放時間，避免古建筑構件受更多的負擔影響。如觀音閣、木塔等建筑需要采用定期開放或停止開放的方式進行保護。

按照古建筑舊木材的木構件進行水平質量評估，對數量、變化程度、加固等需求等進行分析，記錄統計加固補強的操作方式，避免建筑整體受到風險影響。

根據古建筑舊木材的變質情況，需要做好封護保護，對水分、氣體、微生物等進行隔絕保護，提升木材保護水平，延緩木材的老化發展進程。

按照古建筑木材材料的實際修補保護需求，選配高品質、高技術、高標準的修補檢修工具，及時對機器進行檢修，做好日常的木構件評估和檢查，做好記錄，分析制定年度方案，明確木構件的修補和保護操作目標。

按照古建筑木材保護需求，配合相關智能技術操作儀器，選配專業修護保護人才，落實工作內容，制定工作定期方案考核。通過計劃方案的實施和確定，優化拓展修護管理的效果水平，提升古建筑木材修護管理的水平應用。

7 結語

綜上所述，古建筑木材材質保護分析研究中，需要結合古建筑的實際變形因素，結合相關的木材材料配置標準，分析影響建筑變形的原因，明確操作方案和操作方式標準，重視加強專業化結構組織規范和變形應用水平，實現古建筑舊木材變質效果水平的提升，實現保護古建筑的目標。

參考文獻

[1] 董少華，王翀，相建凱，等.基于FTIR--ATR法的戶縣公輸堂小木作木材化學組成和結構變化研究[J].紅外，2020（7）：23-25.