木結(jié)構(gòu)古建筑的鑒定加固實(shí)例
針對(duì)木結(jié)構(gòu)古建筑房屋安全性存在的問(wèn)題，進(jìn)行檢查、檢測(cè)、分析、驗(yàn)算，提出了房屋安全鑒定加固意見。事實(shí)表明，將碳纖維加固法與木結(jié)構(gòu)加固技術(shù)相結(jié)合，能使古建筑滿足新的使用要求，也能很好地保持古建筑原貌。
中國(guó)木結(jié)構(gòu)古建筑以木構(gòu)梁柱系統(tǒng)作為承重結(jié)構(gòu)。木構(gòu)梁柱系統(tǒng)約在春秋時(shí)期興起，到漢代得以成熟。木結(jié)構(gòu)大體可分為抬梁式、穿斗式、井干式，以抬梁式最為普遍。木結(jié)構(gòu)構(gòu)件的危險(xiǎn)性鑒定應(yīng)包括承載能力、構(gòu)造與連接、裂縫和變形等內(nèi)容。如某清真寺始建于明末清初，至今已使用600多年，為中國(guó)傳統(tǒng)四合院建筑形式，是襄陽(yáng)市保存較完好的寺院，屬湖北境內(nèi)規(guī)模較大，歷史最久的清真寺之一。經(jīng)過(guò)一段歷史時(shí)期的使用，雖外觀較好，但內(nèi)部結(jié)構(gòu)較差，檢測(cè)鑒定較為困難。
受市民主管理委員會(huì)委托，在保持原有建筑物外貌、平面布置、結(jié)構(gòu)體系和內(nèi)飾風(fēng)格的基礎(chǔ)上，提出維修加固處理方案，消除了安全隱患、保障了使用安全。為此，在勘測(cè)前制定了詳細(xì)方案、現(xiàn)場(chǎng)勘察的重點(diǎn)。
1初始調(diào)查
經(jīng)初始調(diào)查，某清真寺寺門為三層飛檐式門樓，兩端為雙龍捧壽封火墻，門壁兩側(cè)鑲有壁花及阿拉伯文字屏，主體建筑禮拜大殿為中國(guó)宮殿式，分卷棚、正殿、窯殿3部分，勾連搭相接，建筑面積398m2，可供500人同時(shí)禮拜。禮拜正殿屋蓋為重檐梁架木結(jié)構(gòu)，屋脊高度為5.2m，砌筑墻厚最大值0.5m。寺內(nèi)殘碑記載，清真寺“肇自前明永樂(lè)年間”。清乾隆五十七年（1792年）重修時(shí)捐助穆斯林有222戶，可知當(dāng)時(shí)樊城回民已復(fù)不少。道光二十三年（1843年），同治六年（1867年）均有重修，期間作為寺院使用。“文革”中曾遭破壞，1982年政府撥款予以全面維修。
近年來(lái)開齋節(jié)人流量較大，亟待全面加固修繕。但是，由于該古建筑年代久遠(yuǎn)，無(wú)地質(zhì)勘察報(bào)告，原建筑、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙和檢測(cè)資料缺失，對(duì)此類歷史悠久、具有文物保護(hù)價(jià)值的建筑物，進(jìn)行鑒定、加固、維修困難重重。因此檢測(cè)鑒定工作方案擬定為：以鑒定標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，用裂縫測(cè)寬儀、激光測(cè)量?jī)x、全自動(dòng)數(shù)字回彈儀、全站儀、錘子等設(shè)備，對(duì)其地基基礎(chǔ)、墻體、木柱、木梁、屋架等進(jìn)行實(shí)地勘測(cè)、檢查和分析。總平面如圖1所示。
2現(xiàn)場(chǎng)詳細(xì)勘察
2.1地基基礎(chǔ)
結(jié)合《文物保護(hù)法》的規(guī)定，不便于對(duì)地基基礎(chǔ)破壞性開挖檢測(cè)，參照附近老城區(qū)，場(chǎng)地土類型為軟弱土，持力層承載力較低fak=80kPa，中壓縮性土。重點(diǎn)檢查了基礎(chǔ)與承重結(jié)構(gòu)連接處的現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)散水勒腳有開裂、排水不暢、地基浸泡等狀況，基礎(chǔ)局部受腐蝕、酥碎而折斷，導(dǎo)致上部墻體裂縫、柱傾斜等現(xiàn)象。
2.2 砌體結(jié)構(gòu)構(gòu)件
外墻局部墻厚0.5m，青磚和粘土磚石灰砂漿砌筑。外觀檢查發(fā)現(xiàn)部分砌體風(fēng)化、墻體開裂、傾斜，外墻面粉刷層脫落。限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平，砌體強(qiáng)度及砂漿飽滿度很低，無(wú)抗裂及構(gòu)造措施，結(jié)構(gòu)延性差，抗不均勻沉降所產(chǎn)生的附加應(yīng)力及溫度應(yīng)力能力差。現(xiàn)場(chǎng)重點(diǎn)檢測(cè)了外部承重墻體的裂縫和傾斜度。
經(jīng)檢查表明：實(shí)測(cè)承重外墻傾斜偏差達(dá)15mm，承重墻多處出現(xiàn)明顯豎向或斜向裂縫，最寬處達(dá)12.5mm，具體裂縫位置、大小如圖2房屋損壞部位示意所示。
2.3木結(jié)構(gòu)構(gòu)件
通過(guò)檢測(cè)屋蓋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)構(gòu)造，查明5-10/J-M軸為三角形木屋架，矢高1.6m,上弦桿為100X150mm，下弦桿為150X200mm，木桁條斷面為Ф100～150 mm，等距擱置。木結(jié)構(gòu)材質(zhì)，年代久遠(yuǎn)，部分木柱、木梁有老化、空鼓、腐朽、蟲蛀、脹裂等現(xiàn)象，其中8/L軸處木梁板局部下?lián)?4mm。局部木結(jié)構(gòu)損壞如圖3所示。
3 檢測(cè)驗(yàn)算與分析判斷
3.1地基基礎(chǔ)
根據(jù)相關(guān)資料，一般情況下地基經(jīng)過(guò)幾百年壓縮，持力層較密實(shí)，地基承載力有所提高，但即使持力層承載力特征值可以提高30%，并經(jīng)修正計(jì)算該古建筑的地基承載力仍小于在豎向軸心荷載作用下，墻、柱基底面最大壓應(yīng)力的要求。
地基土壓縮固結(jié)、沉降是長(zhǎng)期漸變的過(guò)程，該建筑鄰近漢江邊，在豐水期地下水位上升，地基易受浸泡，以及鄰近現(xiàn)代建筑施工、降水等原因的影響，地基沉降待加固完畢后，應(yīng)進(jìn)一步沉降觀察。
綜上所述，地基基礎(chǔ)已不能滿足現(xiàn)行規(guī)范的要求，需加固處理。
3.2 砌體結(jié)構(gòu)
外墻高厚比及軸壓強(qiáng)度驗(yàn)算：外墻墻厚240～500mm，實(shí)測(cè)磚為MU5，砂漿為M2.5,室外至檐口為4.5m，則最薄處高厚比β=4.5/0.24=18.75>14=[β] 不滿足要求，最厚處高厚比β=4.5/0.5=9<14=[β]滿足要求，其中[β]詳GB 50003-2001表6.1.1注3取值。按軸壓強(qiáng)度驗(yàn)算，垂直荷載較小，強(qiáng)度足夠。墻體強(qiáng)度，經(jīng)驗(yàn)算，在豎向軸心荷載作用下，承載力能滿足要求，但局部高厚比不滿足要求。按照現(xiàn)行《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50003-2001，磚MU5，砂漿M2.5不能滿足規(guī)范的最低要求，磚≥MU10、砂漿≥M10。承重墻體裂縫、傾斜目前已經(jīng)基本穩(wěn)定，通過(guò)裂縫修繕加固，能滿足。
綜上所述，砌體結(jié)構(gòu)不滿足安全使用要求，應(yīng)采取補(bǔ)強(qiáng)加固措施。
部分承重墻體裂縫檢測(cè)、驗(yàn)算、評(píng)級(jí)如表1所示；部分承重外墻傾斜檢測(cè)、驗(yàn)算、評(píng)級(jí)如表2所示。
表1部分承重墻體裂縫檢測(cè)、驗(yàn)算、評(píng)級(jí)表
序號(hào) 位置 裂縫形式 最大裂縫寬度（mm） 評(píng)定等級(jí)
1 7-8/M軸 圓形拱窗上下口斜向 2.2 Td
2 8-10/K-M軸 拱窗上口斜向 12.5 Td
3 5-7/J-M軸 窗下口斜向 6.3 Td
4 7/G-J軸 斜向 10.6 Td
5 1-2/E軸 窗下口斜向 10.5 Td
6 2/A軸 豎向 1.3 Fd
注：依據(jù)《危險(xiǎn)房屋鑒定標(biāo)準(zhǔn)》JGJ125-99第4.3.4-2條判別，Td級(jí)為危險(xiǎn)構(gòu)件，F(xiàn)d級(jí)為非危險(xiǎn)構(gòu)件。
表2部分承重外墻傾斜檢測(cè)、驗(yàn)算、評(píng)級(jí)表
序號(hào) 檢測(cè)位置 實(shí)測(cè)外傾偏差（cm） 傾斜率（%） 評(píng)定等級(jí)
1 7-8/M軸 0.3 0.083 Fd
2 8-10/K-M軸 1.5 0.417 Fd
3 5-7/J-M軸 0.85 0.236 Fd
4 7/G-J軸 1.25 0.347 Fd
5 1-2/E軸 1.1 0.306 Fd
6 2/A軸 0.2 0.056 Fd
注：依據(jù)《危險(xiǎn)房屋鑒定標(biāo)準(zhǔn)》JGJ125-99第4.3.4-6條判別， Fd級(jí)為非危險(xiǎn)構(gòu)件；層高按3.6m最不利取值。
3.3 木結(jié)構(gòu)
木梁板局部下?lián)蠐隙?4mm>42.67mm =L/150=6400/150，符合《危險(xiǎn)房屋鑒定標(biāo)準(zhǔn)》JGJ125-99，第4.4.4-3條Td級(jí)；部分木桁條存在順紋干縮、鼓脹裂縫；部分節(jié)點(diǎn)有松動(dòng)現(xiàn)象；木檁板局部油漆脫落、松動(dòng)、破損、塌陷以及老化，個(gè)別木桿件有明顯白蟻侵蝕痕跡。
綜上所述，木結(jié)構(gòu)不滿足安全使用要求，應(yīng)采取補(bǔ)強(qiáng)加固措施。
3.4房屋現(xiàn)狀抗震評(píng)估該房屋重修于18世紀(jì)末，襄陽(yáng)城區(qū)抗震設(shè)防烈度為6度，按7度設(shè)防，設(shè)計(jì)及建造時(shí)并無(wú)結(jié)構(gòu)抗震構(gòu)造措施，故在抗震構(gòu)造上有較多缺陷。按國(guó)家現(xiàn)行《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》GB50023-2009對(duì)房屋抗震構(gòu)造與結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行分析，主要有有以下方面不符合要求：①、砌體、砂漿強(qiáng)度不滿足抗鑒標(biāo)5.2.2條的要求；②、木構(gòu)件腐朽、嚴(yán)重開裂而可能喪失承載能力，符合抗鑒標(biāo)10.1.9條；③、磚墻和磚砌圓形拱窗，無(wú)抗震構(gòu)造措施，符合抗鑒標(biāo)10.2.3條。
以上不足是先天性缺陷，不滿足現(xiàn)行抗震設(shè)計(jì)或抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)按抗鑒標(biāo)的要求進(jìn)行加固。經(jīng)歷幾百年的歷史，遭受過(guò)遠(yuǎn)震的考驗(yàn)，具有一定的抗震性能，因此在結(jié)構(gòu)整體性不符合抗震要求時(shí)，應(yīng)增加構(gòu)造措施。
4 原因分析
該寺由于建造年代較早，受外界因素及自身因素的影響，如散水開裂、自然排水、基礎(chǔ)下臥層浸水松軟，地基局部出現(xiàn)不均勻沉降、墻體局部開裂傾斜，木結(jié)構(gòu)屋架腐朽、蟲蛀、瓦屋面局部下陷，木柱、木梁局部空鼓、蟲蛀，木檁板局部油漆脫落、松動(dòng)、破損、塌陷以及老化，個(gè)別桿件明顯有白蟻侵蝕痕跡，危及安全使用。
導(dǎo)致墻體開裂和傾斜的主要因素細(xì)分為：①、地基承載力不滿足上部荷載要求，且持力層為中壓縮性土，沉降量較大；②、周圍鄰近建筑（如回民小學(xué)教學(xué)樓）地基施工時(shí)的影響；③、室外散水勒腳開裂，排水不暢致地基浸泡；④、臨漢江邊，早晚溫差較大，溫度應(yīng)力的影響。
5鑒定結(jié)論
依據(jù)國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《危險(xiǎn)房屋鑒定標(biāo)準(zhǔn)》JGJ125-99之規(guī)定及評(píng)定原則，結(jié)合房屋歷史狀態(tài)、環(huán)境影響、發(fā)展趨勢(shì)及構(gòu)件損壞程度、數(shù)量比例、可修復(fù)性等，綜合評(píng)定該房為C級(jí)，即局部承重構(gòu)件承載力不能滿足要求，不能確保住用安全，構(gòu)成局危房。
6加固處理建議
為保障房屋使用安全，結(jié)合《文物保護(hù)法》的規(guī)定，現(xiàn)根據(jù)《市危險(xiǎn)房屋管理暫行辦法》第八條之規(guī)定，按以下處理意見，迅速采取措施，及時(shí)修繕加固處理：
①、地基、基礎(chǔ)加固：分別采用水泥灌漿法和增加基底截面法。
②、砌體結(jié)構(gòu)加固：所有裂縫均采用注漿封閉，部分外墻內(nèi)側(cè)增加60mm厚鋼筋砼，磚砌圓形拱采取鋼絲網(wǎng)加固防塌落。
③、木結(jié)構(gòu)加固：按照古建筑木結(jié)構(gòu)修舊如舊的原則，先對(duì)各木構(gòu)件進(jìn)行白蟻滅治，再采用碳纖維粘貼法加固梁柱節(jié)點(diǎn)、化學(xué)灌漿法加固腐朽柱腳、附加鋼連接件法加固個(gè)別變形過(guò)大構(gòu)件等措施。
④、其它：應(yīng)拆除周圍搭建的房屋，修繕散水、排水溝，確保不滯水、滲透、浸泡地基持力土層；外墻面粉刷層照原樣修復(fù)；增加檐口出挑長(zhǎng)度，防止雨水飄入室內(nèi)。
具體詳細(xì)的加固修繕施工方案，應(yīng)由有設(shè)計(jì)資質(zhì)的部門，出具正式施工圖設(shè)計(jì)，并由有資質(zhì)的施工單位實(shí)施，施工過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)該房屋的觀察。
7結(jié)束語(yǔ)
該房屋歷經(jīng)百年，受外界和自身的影響，地基、基礎(chǔ)、墻體、木構(gòu)件、屋蓋等均存在不安全隱患，應(yīng)該按照修舊如舊的原則進(jìn)行加固、補(bǔ)強(qiáng)處理，使清真寺市級(jí)文物保護(hù)建筑，延長(zhǎng)使用年限。事實(shí)表明，將碳纖維加固法與木結(jié)構(gòu)加固技術(shù)相結(jié)合，能使古建筑滿足新的使用要求，也能很好地保持古建筑原貌。
