某磚木結構檢測鑒定與加固方案分析

◎張婷婷 李福春

中華文明歷史悠久，在全國各地保存著大量的古建筑。在我國，古建筑是我國的瑰寶，但在大部分木結構建筑中因為自身施工材料的問題，容易出現開裂、蟲蛀等問題。因為受到自身與外界環境的影響，使得現存在的木結構建筑出現卯榫節點的松動、關鍵構件的截面尺寸出現減少、柱腳出現異動的情況，面對這些問題，必須對其進行檢測鑒定，加強對木結構的修復與加固。本次從以下工程實例中，探討磚木結構的檢測鑒定與加固修復。

一、工程概況

該工程為某地的一個仿古建筑，為建在地下一層的框架結構頂板上方的其中一個（地上共4 個單體）磚木混合結構，建筑面積約120m2，屋脊高度為6.98m，室內外高差0.45m。地下一層基礎持力層為（2）層粘土，地基承載力特征值fak=150kPa，基礎采用獨立基礎加防水底板，底板頂標高為-5.300m。底板厚為350mm，鋼筋為雙層雙向布置，層高4.3m，現澆鋼筋混凝土柱和現澆鋼筋混凝土梁，部分梁為預應力鋼筋混凝土梁。

二、現場調查

經現場踏勘和查閱相關施工圖等資料證實，該工程是建在地下一層的框架結構頂板上方，地下框架結構層高4.3m，中柱截面均為450mm×450mm，邊柱截面均為 400mm×400mm，頂板厚均為150mm，板上鋪設400mm 厚覆土。該工程為磚木混合結構，朝向為南偏西30o，平面呈一字型，木圓柱直徑約為230mm，外墻為采用130mm 青磚、190mm 空心磚中夾80 厚阻燃型擠塑板組成的夾心墻體，墻體四角局部設有長條石，外墻四角均設有構造柱。共設4 道木屋架（曾進行過加固補強），屋面為木構架上鋪瓦片坡屋面。檢測示意圖見圖1 和圖2。

圖1：平面圖

圖2：立面圖

三、現場檢測

該工程為磚木混合承載結構，豎向傳力構件為木柱和兩側山墻，主要傳力路徑為兩道：

1. 木梁→木構架→木柱→地下室頂框架梁→地下室框架柱→獨立基礎→粘土地基；

2.木梁→兩側山墻→地下室頂框架梁→地下室框架柱→獨立基礎→粘土地基。

現場檢測工作分地上和地下兩部分。

（一）地上部分

1.木構架：木構架主要由檁和柁（梁）組成，未見明顯的蟲蛀、損傷、裂縫和松弛變形等現象，通風良好，前期已對木構件采用鋼構件加固木構架與木柱采用榫卯連接，連接部位已發生錯位。

2.木柱：對某木柱根部進行開挖，發現木柱直接落在地下室頂框架梁上，根部400mm～850mm 高度范圍內為覆土，示意圖見圖3。木柱根部處于潮濕環境，通風不良，腐蝕嚴重。腐朽深度情況按面積估算已超過原截面面積5%，按《民用建筑可靠性鑒定標準》對構件安全性進行評定，已達到cu 級，顯著影響承載能力，應采取措施。木柱窗臺以上部分未見明顯的蟲蛀、損傷和松弛變形等現象，通風良好。

圖3：木柱根部做法示意圖

3.兩側山墻：兩側山墻墻體內外葉墻均存在不同程度的裂縫。山墻與木梁發生明顯錯位；對外墻轉角檐口標高處側向位移進行量測，其中向外傾斜最嚴重的最大值超過H/250，按《民用建筑可靠性鑒定標準》對結構不適于承載的側向位移等級進行評定，已達到cu 級，顯著影響整體承載，應采取措施。

4.圍護墻體：圍護墻體為青磚、空心磚中夾擠塑板組成的夾心墻體。抽檢處內外葉墻未按規范要求設置可靠拉結件，內外葉墻均存在不同程度的裂縫，窗下主要為斜裂縫，木屋架下主要為八字形裂縫，較為嚴重處外葉墻已經形成通透裂縫，最大裂縫寬度達到20mm，見照片1～照片3。

照片1：窗下墻體出現斜裂縫

照片2：木屋架下出現八字形裂縫

照片3：11-B 軸交接處墻體裂縫

（二）地下部分

該建筑在汛情期間有大量水從樓梯處進入地下室，現場可見地下室框架柱柱根近1m 高度范圍內均處于潮濕狀態，地下室頂板漏水嚴重。地下部分鋼筋混凝土框架梁和框架柱，未見不適于承載的裂縫。但底板沿長軸方向跨中部位地面發現裂縫，且隨時間變化，雨期地面裂縫增長，過后恢復，但有殘余變形存在。

四、材料強度檢測

依據相關規范標準的規定，對該建筑夾心墻體的外頁墻砌墻磚及砌筑砂漿的材料強度進行檢測，實測材料強度均滿足國家現行設計規范的最低強度要求。

五、綜合分析

通過現場調查及檢測，裂縫產生原因分析如下：

（一）結構體系和連接構造不合理

該建筑采用磚木混合結構，屋面采用木構架，主要豎向受力構件為木柱和山墻，墻體采用青磚、空心磚中夾阻燃型擠塑板組成的夾心墻，局部設有長條石。抽檢部分內外夾心墻未設置拉結筋，墻體四角設有鋼筋混凝土構造柱。該混合結構各種建筑材料構件線膨脹系數不同，受溫度作用會產生不同程度變形，不能協調工作，整體性差。且該建筑某軸縱墻開洞較多，在外力影響下，該軸縱墻破壞較嚴重。

（二）結構裸露和潮濕環境影響

木質材料經過長時間的風吹日曬雨淋，受溫度作用木構件產生翹曲和變形，導致開裂。

木柱根部長期處于潮濕的環境下，且未采取防腐通風措施，已出現不同程度的腐蝕情況，自身的承載能力降低。抽檢處木柱根部已經腐朽嚴重，有效截面減少，不適于繼續承載。某軸墻體及木柱直接落在地下室頂框架梁上，另外地下結構室外出口樓梯處框架梁長期暴露在外，屬于露天環境使用，與地下其他構件使用環境不同。

（三）季節性水浮力影響

該工程原設計未考慮抗浮，但在使用過程中，汛情期間地下水位上升，對該地下室結構體產生向上的不均勻水浮力作用，地下室的整體上浮可能導致上部結構產生變形，尚需做沉降觀測以便進一步分析。

六、處理措施

1.臨時支護：該工程墻體變形嚴重，存在安全隱患，在加固補強完成之前應設置臨時支護。

2.沉降觀測：由于該建筑受到水浮力影響會產生不同程度的沉降變形，需對地下室結構進行定期沉降觀測，監測建筑物在使用期間的工作情況和沉降狀態，提供可靠的建筑物動態沉降數據，以便在發生不正?，F象時，能及時分析原因采取補強措施，確保工程質量安全。

七、修繕加固

我國現存在的古建筑木結構面廣量大，受到廣大群眾的關注。在古建筑的保護和修繕工作中，必須關注結構方面的問題，因為結構問題直接關系到古建筑的穩定性和安全性。

1.加固方案：沉降觀測完成前，該工程下部增設整體鋼筋混凝土剛性基礎，與地下結構隔開，形成獨立體；改變結構體系，改為木構件承重體系，墻體作為圍護構件使用；原結構木柱根部腐朽部分局部替換；木構架與木柱發生錯位的連接處扶正；原夾心墻內外葉墻增設鋼筋拉結，并與木柱拉結。沉降觀測完成后，根據觀測結果進行分析，然后確定避免地下室變形對上部結構影響的加固方案。

2.加固保護的原則：在加固施工前，應綜合考慮綜合造價和施工周期等因素，選擇合適的修繕處理方法，并且由設有相關資質的單位進行設計后方可施工。在修繕時，應保持補缺或者替換上去的材料或結構在形式、材質、工藝上都必須和原先保存下來的有所區別，不可以以假亂真。在加固和維修中不能改變古建筑文物原始的狀態，保留原始工藝技術、建筑材料、建筑結構和建筑形制等。對于古建筑（木結構）保持結構原有的變形協調及受理平衡的條件不變，不可以改變原有結構的受力分配狀態和傳力路徑。更換的構件、加固材料、連接構件必須具有易于拆除的特點，便于以后可以更新穎的材料和更先進的技術做更可靠、更合理的處理。

八、結束語

對近代磚木結構加固設計前，需對其進行全面的檢測、計算和鑒定分析，檢測時應弄清楚建筑物現狀，如：沉降、傾斜、裂縫、材料強度、裝修情況等，再制定相應的加固方案。我保證加固效果，新老結構結合面處應妥善處理，以保證新老結構的可靠連接，保證力的可靠傳遞。加固處理時要注意對節點部位進行重點處理。對木屋架殼采用有效的支撐系統，既快速方便，又大大提高屋架的整體性和穩定性。對于建設年代久遠的保護性建筑，在施工過程中切忌大面積開挖施工。應首先考慮建筑物安全，根據分段、對稱的原則合理布置開挖施工段。

磚木混合結構的加固和維護能夠有效提高結構的力學性能，延長磚木結構的使用壽命，提升結構的整體使用效果。磚木結構的加固和維護方法很多，選擇方法時充分分析出現安全問題的原因，對癥下藥才能夠確保結構的整體狀況得到改善，整體性能得到有效提高。本文的研究可以為這些地區加固房屋結構提供指導，保障人們生命財產安全。