古建筑木梁柱嵌肋加固施工技术.docx
《古建筑木梁柱嵌肋加固施工技术.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《古建筑木梁柱嵌肋加固施工技术.docx（16页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
古建筑木梁柱嵌肋加固施工技术
古建筑木梁柱嵌肋加固施工技术
1.前言
我国是一个历史悠久的国家，古代建筑多采用木结构。
木结构建筑存在耐久性较差的问题，局部的病害不及时治理，将会造成更大的问题，因此，保护性修复成为经常性的工作。
目前对古建筑修复时，对于木梁、木柱出现腐朽、虫蛀、开裂的情况时，一般采取更换整柱、整梁，或浇筑水泥混凝土填补受损部位，修复后使受损的构件丧失了作为文物的价值。
采用古建筑木梁柱嵌肋加固施工技术，对古建筑受损较严重的木梁、木柱进行加固修复处理，最大程度地保留受损构件，恢复其承载能力，符合古建筑修复的“修旧如旧”保持原貌的原则。
该技术先后应用到多个工程加固修复施工中，取得良好的效果。
2.施工技术特点
2.1无需更换原有构件，保持原貌：
古建筑木梁柱嵌肋加固是在受损部位嵌入不锈钢棒，表面包裹玄武岩纤维布，最大程度地保留受损构件，无需更换木梁柱，保持了古建筑的原貌。
2.2方便施工，缩短工期：
由于只对木梁柱受损部分进行局部修复加固处理，不用更换整个构件，易于施工并节约了工期。
2.3提高承载力：
采用本技术对古建筑的木梁柱修复加固，其受损部位得到修复，提高了承载能力。
2.4安全性提高：
更换梁柱前需对古建筑的木梁柱卸载，其安全隐患比较大，而采用本技术施工时不必完全卸载，施工的安全性大大地提高。
2.5节约造价：
与更换新梁柱的施工方法相比，采用本技术可以降低70%的施工成本，大大地节约了修复造价。
3.适用范围
本技术适用于对古建筑的木梁、木柱出现腐朽、虫蛀、开裂的情况大于下列表所示的评定界限或剩余截面验算不能满足承载力要求时的加固修复。
木梁残损点的检查和评定
表3.0.1-2
表3.0.1-1
木柱残损点的检查和评定
项次
检查项目
检杳内容
残损点评定界限
1
材质
（1）腐朽老化程度
在任一截面上腐朽和老化变质（两者合计）所占面积与整截面面积之比P。
当仅有表层腐朽和老化变质时
P>1/5或按属于截面验算不合格
（2）虫蛀
沿柱长任一部位
有虫蛀洞，或未见孔洞，但敲击有空鼓音
（3）木材天然缺陷
在柱的关键受力部位，木节、木扭（斜）纹或干缩裂缝的大小
其中任一缺陷超出限值，且有其他残损时
2
柱身损伤
沿柱长任一部位的损伤状况
有断裂、劈裂或压皱迹象出现
3
柱的弯曲
弯曲矢高S
S>L0/250
项次
检查项目
检杳内容
残损点评定界限
1
材质
（1）腐朽和老化变质
在任一截面上腐朽和老化变质（两者合计）所占面积与整截面面积之比P。
当仅有表层腐朽和老化变质时
对梁身
对梁端（支承范围内）
P>1/5或按属于截面验算不合格
不论P大小，均视为残损点
（2）虫蛀
有虫蛀洞，或未见孔洞，但敲击有空鼓音
（3）木材天然缺陷
在梁的关键受力部位，木节、木扭（斜）纹或干缩裂缝的大小
其中任一缺陷超出限值，且有其他残损时
2
梁身损伤
（1）跨中断纹开裂
有裂纹或未见裂纹，但梁的上表面有压皱痕迹
（2）梁端劈裂（不包括干缩裂缝）
有受力或过度挠曲引起的端裂或斜裂
（3）非原有的锯口、开槽或钻孔
按剩余截面验算不合格
4.材料与设备
4.1材料
表4.1主要材料表
主要材料名称
选用材料种类或型号
备注
木材
修补木梁柱受损部位所采用的木材的树种应与原件相同，为I级材。
修补所采用的木材在使用前应经干燥处理。
防腐防虫药剂
二硼合剂、氟酚合剂、铜铬砷合剂、菊酯合剂
根据施工现场的具体情况选用。
结构胶粘剂
改性环氧树脂胶粘剂
粘结强度为2.5MPa,抗拉强度为30MPa,抗弯强度为40MPa,抗压强度为70MPa。
符合国标GB50325-2001相关要求。
不锈钢棒
依据施工方案确疋
依据国标《不锈钢棒》（GB/T1220-2007）选用，规格、材质要求应符合国家规范的要求。
玄武岩纤维布
300g/m2,厚度0.111mm,抗拉强度2140MPa,弹性模量93GPa,伸长率2.1%。
4.2主要机具设备
表4.2主要机具设备表
主要施工机具
规格型号
能耗
数量
电锯
235mm
1380W
1把
电刨
RJ-5030L
500W
1把
电钻
6411
额定转速：
3000r/min
1把
电动搅拌机
液一液UT1301
850kW
1把
灌缝注胶器
/
/
2支
温湿度检测仪
testo610
/
1台
5.劳动力组织
表5劳动力计划表（以崇州文庙为例）
序号
工种
人数（人）
1
架工
20
2
木工
5
3
腻子工
10
4
专业漆画工
5
5
专业修补工
10
6
普工
10
6.施工工艺流程及操作要点
6.1施工工艺流程
图6.1施工工艺流程图
6.2构造节点详图
柱
621木柱嵌肋加固结构示意图
TT
■木柱装饰面层
1玄武岩纤维布
I
图6.2.1
木柱嵌肋加固结构示意图
622木梁嵌肋加固结构示意图
I2
2-2
图6.2.2木梁嵌肋加固结构示意图
6.3操作要点
6.3.1施工准备
1.施工单位依据勘查与鉴定报告对古建筑的木梁柱进行全面检查，确定受损部位及受损程度。
2.施工单位根据古建筑勘查与鉴定报告及全面检查的结果，编制施工方案并经文物部门和相关单位认可后方可施工。
施工方案应包括工程概况、编制依据、施工计划、加固措施、施工工艺技术、质量保证措施、安全文明、文物及环境保护措施、相关计算与图纸等。
计算的相关内容包括不锈钢棒的型号及规格。
3.加固措施应明确不锈钢棒的规格、长度及嵌入完好部位的长度，玄武岩纤维布包裹的长度与层数。
4.施工前施工单位应对维修操作人员进行书面的技术交底。
6.3.2搭设局部支撑架及操作架
1.支撑架及操作架可采用钢管脚手架、门式脚手架或工具式脚手架。
2.脚手架搭设前应编写结构局部支撑及操作架方案，方案内容应包括概况、进度、材料计划、搭设参数、工艺流程、安全文明施工并附架体计算书。
3.对木柱进行修复时，对与柱相连的梁下端搭设支撑架，临时减少木柱的荷载效应。
4.对木梁进行修复时，在梁下端搭设支撑架，若受损位置在梁与梁的相交处，对相关的梁也应搭设支撑架。
5.支撑架顶端与木结构接触处用软性材料隔离，避免损坏木结构完好部分表层的油饰彩画。
6.支撑架搭设完毕后，应由施工单位的技术负责人组织安全员进行检验，验收合格后方可投入使用。
6.3.3木柱、木梁受损部位局部修补
1.对木柱的干缩裂缝，用木条嵌补，并用结构胶粘剂粘牢。
2.当木柱柱心完好，仅有表层腐朽，可将腐朽部分剔除干净，涂刷防腐剂后用干燥木材依原样和原尺寸修补整齐，并用结构胶粘剂粘接。
3.当木梁有不同程度地腐朽时，先将腐朽部分剔除干净，经防腐处理后，用干燥的木材按所需形状及尺寸，以结构胶粘剂贴补严实。
4.木梁出现水平裂缝时，用木条和结构胶粘剂将缝隙嵌补粘结严实。
5.对于木梁、木柱局部虫蛀部位，先清除朽烂木块、碎屑，喷防腐防虫药剂，再用木条和结构胶粘剂将缝隙嵌补粘结严实。
6.3.4剔槽在对木梁、木柱的受损部位进行局部修补后，在受损部位上弹线，先用电钻机沿线钻眼，再手工剔槽。
槽为楔形槽，宽度、深度大于需嵌入的不锈钢棒截面2mm,槽长大于需嵌入的不锈钢棒的长度2mm。
6.3.5粘贴不锈钢棒
1.一般情况下,木柱在四周嵌四根不锈钢棒,木梁在受弯区嵌2根不锈钢棒。
2.在槽内先灌注结构胶,不锈钢棒上涂刷结构胶并放入槽内。
3.嵌入不锈钢棒后,制作楔形木条,在木条上涂结构胶然后埋入槽内将不锈钢棒抵紧,再将木条露出的部分刨平。
6.3.6涂胶包裹玄武岩纤维布
1.作业条件嵌好不锈钢棒并待结构胶充分干燥后涂刷包裹玄武岩纤维布。
2.涂底层胶
1）根据玄武岩纤维布的粘贴部位在木梁柱表面涂刷一遍底层胶。
2）配胶
根据粘贴胶的标准用量,计算出所涂布面积的需用量,视现场气温等实际情况,确保在适用期内一次用完,按粘贴胶使用说明规定的比例把粘贴胶主剂和固化剂置于配胶容器中,用电动搅拌器搅拌均匀。
已配好的粘结胶如超过适用期后不能使用。
3）涂刷底层胶涂刷面边界应不小于所粘贴的玄武岩纤维布大小。
应注意:
施工部位的温度应不低于5C或高于40C，相对湿度应小于85%,如遇木结构表面结雾或有水分,应用电吹风将潮湿部位表面处理至干燥后方可施工。
4）底层胶固化
等底层胶凝胶至充分干燥后,如发现表面有突起毛刺或胶瘤,应用砂布打磨光顺,注意不能将底层胶层打磨穿。
如有打磨穿的局部应重
复操作以上步骤。
3.粘贴包裹玄武岩纤维布
1）按木梁柱的修复宽度尺寸裁剪玄武岩纤维布。
2）在已涂好粘结胶的木梁柱表面垂直于剔槽方向铺覆玄武岩纤维布,玄武岩纤维布的铺覆方向符合方案要求,一层中各张布之间的搭接应在纤维方向进行，并且搭接宽度应不小于15cm。
铺覆的玄武岩纤维布应平整。
3）用专用胶锟和刮板在玄武岩纤维布上沿纤维方向施加压力并向一个方向或从中间向两个方向滚动碾压,但不允许来回反复滚动,使胶液充分浸渍玄武岩纤维布,形成复合材料,消除气泡和除去多余胶液,使玄武岩纤维和底层充分粘接。
严禁交叉垂直于玄武岩纤维方向滚动碾压施工,以免出现折丝弯丝现象。
6.3.7油饰彩画
1.包裹好玄武岩纤维布后，经隐蔽验收合格后在其表面刮腻子，然后依据木构件原有的外观装饰图案进行面层的油饰彩画。
2.古建筑油饰彩画时，不得改变彩画等级、色彩原状和装饰题材原装。
6.3.8拆除支撑架及操作架面层装饰完成后经验收合格拆除支撑架及操作架。
7.质量控制要求
7.1每完成一道工序后，施工单位应通知甲方、监理进行验收，验收合格后方可进行下一道工序的施工。
7.2修补木梁柱受损部位所采用的木材及清除后的受损部位应做好防腐防虫处理。
7.3玄武岩纤维布一定要作好防潮处理,避免影响质量。
7.4玄武岩纤维布在运输、储存、裁剪和粘贴过程中应避免受到弯折,每天施工所用的裁剪好的玄武岩纤维应妥善保存，裁剪数量应保证能在当天用完。
7.5已配好的胶粘剂如超过适用期后严禁使用；在胶粘剂中严禁添加任何溶剂，含有溶剂的毛刷或被溶剂湿润了的容器、滚筒等工具在未干燥之前不得使用。
7.6胶粘剂涂刷应均匀、无遗漏，不锈钢棒与玄武岩纤维布粘
贴应密实。
7.7粘贴施工完成后的玄武岩纤维布，经自然养护至胶粘剂完全固化后，对玄武岩纤维布粘贴面仔细检查，如果有空鼓或气泡，可以用刀片将顺着玄武岩纤维布的纤维方向将纤维拨开（注意不要划断纤
维），然后采用注射器针管将调制好的胶粘剂注入空鼓或气泡内填充至密实。
应保证密实粘贴面积达到100%。
胶粘剂浸润玄武岩纤维布束良好；
玄武岩纤维布不发生弯曲；
顺纤维方向搭接长度不小于15cm;玄武岩纤维布施工质量验收标准见下表：
表784玄武岩纤维布施工质量验收标准表
7.8玄武岩纤维布粘贴的质量标准
7.8.1
7.8.2
7.8.3
7.8.4
序号
检验项目
合格标准
检验方法
频数
1
玄武岩纤维片粘贴位置
与方案要求位置相比，
中心线偏差W10mm
钢尺测量
全部
2
玄武岩纤维粘贴量
》方案数量
根据测量计算
全部
3
粘贴质量
单个空鼓面积V
1000mm2充胶修复；》
1000mm2割除修复。
空鼓面积之和与粘贴面积之比小于5%。
锤击法
全部或抽样
7.9养护固化
7.9.1每处施工完成后，自然养护24小时内应确保不受外力硬性冲击等干扰；
7.9.2每道工序过程中及完工后，均应米取适当措施保证不受污染或雨水侵袭；
7.9.3施工过程平均气温一般都高于5C,自然养护至达到设计要求。
7.10对木柱、木梁修补工程，在油饰彩画之前，应由文物主管部门会同有关单位及时进行检查，并做好检查记录。
木梁柱的形制应符合原状或设计要求。
8.安全措施
8.1施工现场的施工人员应遵守《建筑施工安全检查标准》
（JGJ59-99）及《建筑施工高处作业安全技术规范》（JGJ80-91）的
相关规定。
8.2
8.3带。
8.4
施工人员入场应对其进行安全技术交底。
施工人员在施工现场应正确佩戴安全帽、外架作业系安全
必须严格控制火源，工作现场严禁吸烟、明火取暖，在生活区的炊煮炉灶与烟囱的设置，必须符合防火安全要求。
在殿堂内禁止使用碘钨灯等大功率照明灯具和电炉、电水壶等电加热器，所用照明灯具不准靠近可燃物。
8.5在古建筑保护范围内不准堆放可燃、易燃、易爆物品和搭建可燃建筑，或在殿堂内用可燃材料分隔房间，已有的必须督促尽早拆除或搬迁；对重要古建筑的木构件部分宜喷涂透明防火涂料，以保留其原貌。
8.6在古建筑范围内应设计、布置消防供水系统。
在有消防管道的地区，参照有关规定设置消火栓，或根据地区实际情况修建消防水池，设置消防水缸。
同时，应按国家《建筑灭火器配置设计规范》的要求配备轻便灭火器。
在不破坏原布局的情况下还要开辟环形消防通道。
8.7支撑架及操作架应通过检查验收合格后方可使用。
8.8在操作架上作业时不准随意拆除、斩断架体的软硬拉结，不准随意拆除脚手架上的安全措施，如妨碍施工必须经施工负责人批准后，方能拆除妨碍部位。
8.9配制与使用胶粘剂时，必须通风良好，操作人员应穿工作服、戴防护口罩、乳胶手套和眼镜，并严禁在现场进食。
8.10玄武岩纤维布使用中易产生线屑、毛羽,若附着皮肤会产生刺激而瘙痒,若吸入会引起喉咙、气管、肺的伤害。
所以施工时应着工作服、手套、口罩、护目镜等。
施工完毕用肥皂水将外漏部位清洗干净。
8.11临时用电的布置应满足《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46-2005）的要求。
8.12脚手架的搭设应满足《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技
术规范》（JGJ130-2001）的要求。
施工现场应做到工完、料尽、场地清。
设置专人清运建筑垃圾，做好现场文明施工，清扫时做到润湿后铲除清扫，将建筑垃圾装入斗车，集中运出施工现场。
施工材料、机具等必须按施工现场总平面布置图堆放，做整齐，不得超高。
胶粘剂的环境污染物浓度限量为：
9.环保措施
9.1
9.2先洒水，
9.3到安全、
9.4
游离甲醛W0.12mg/m3;苯€0.09mg/m3;氨€0.5mg/m3;TOVC<0.6mg/m3。
9.4所使用的改性环氧树脂胶粘剂为环保胶粘剂。
其添加剂均采用水性材料。
胶粘剂即用即配，计算好需用量，避免浪费。
9.5若配好的胶当天用不完,可适当稀释,并上盖封闭,阴凉处存放,第二天上班时检查有无变浊或凝胶现象,若胶液外观无明显变化?
流动性好,则仍可使用,一般可分批少量兑人新配的胶中?
若已变质,则应弃去?
10.结语某公司先后在多个古建筑加固修复工程中应用古建筑木梁柱嵌肋加固施工技术，取得了良好的效果。
结果实践证明，该技术具有以下的优点：
10.1古建筑木构件因其文物价值是无价的，使用本技术可在古建筑木梁柱不能满足其承载能力要求时保留原有部分，恢复其承载功能，符合“修旧如旧”的原则，对国家文物的保护具有重大的意义。
10.2与更换新梁柱的施工方法相比，采用本技术降低了70%的施工成本，缩短了施工工期，且节约了木材的用量，利于环保。
以崇州文庙为例，其损坏的木梁柱若采用更换新的木梁柱的方法进行修复，其施工成本约为20万，而采用古建筑木梁柱嵌肋加固施工技术，施工成本为6万元。
10.3采用玄武岩纤维布包裹木梁柱，比使用碳纤维布有下列优势：
1.性价比高，单价是碳纤维布的20%。
2.韧性好，断裂延伸率几乎是碳纤维布的2倍；
3.可弯曲缠绕，可任意剪裁，易粘贴，施工质量易于保证；
4.具有较好的抗烧蚀性，防火性能强。
古建筑木梁柱嵌肋加固施工技术已申报国家发明专利和新型实用技术并被受理，同时形成工法已申报省级工法。
参考文献：
GB50165-92
GB50300-2001
GB50005-2003
GB/T1220-2007
GB50325-2001
1.《古建筑木结构维护与加固技术规范》
2.《建筑工程施工质量验收统一标准》
3.《木结构设计规范》
4.《不锈钢棒》
5.《民用建筑工程室内环境污染控制规范》
升级会员 