首页分享知无不言|木结构古建筑预防性保护可以这么做

知无不言|木结构古建筑预防性保护可以这么做

来源：花匠小妙招时间：2024-12-28 02:58

在五行学说中，木属东方，是生气所在，而木材又分布广泛、资源丰富、易于加工，具有良好的力学性能，因而成为我国传统建筑最主要的材料。能工巧匠们通过世代传承，形成了完善的木构建筑建造体系，是我国传统建造智慧的集中体现。

但是，木构件本体属于生物材质，不同于水泥，钢筋等刚性材料，易受温度，湿度等外界影响，出现霉变，虫蛀，腐朽，空洞等不同病害特征，导致古建筑梁柱枋等产生内外部残损，古建筑长期使用后其力学性能会逐渐下降，严重时影响古建筑木构件承载力且存在安全隐患。

生物病害

古建筑的生物病害主要是指昆虫对木材的蛀蚀，主要分为蛀木甲虫（包括天牛、粉蠹、长蠹、窃蠹等）、白蚁和木蜂，它们蛀或钻通木构的梁、柱、椽等构件，严重影响建筑的寿命与安全。

白蚁：中国古书所称蚁、螘、飞螘、蚍蜉、蠡、螱等，都与蚂蚁混同。由于其隐藏在木结构内部，破坏或损坏其承重点，往往造成房屋突然倒塌。家白蚁属的种类是破坏建筑物最严重的白蚁种类，其特点是扩散力强，群体大，破坏迅速，在短期内对木材造成巨大的损坏。白蚁对房屋的危害主要表现为三个方面：①侵入建筑物内部毁坏木构件；②毁坏建筑物内部含纤维物质的物品；③危害建筑物基础结构。

粉蠹虫：俗称“粉虫”。属于长蠹科、象虫科和长小蠹科，这种有害昆虫对古建筑木结构的危害非常大，它们一般将木材蛀成针孔大小的虫眼，危害严重时，针孔虫眼在木材表面密布，在木材表面或周围形成大量的木粉尘堆积。粉蠹虫主要破坏木材纤维，内部孔洞纵横交错，木材整体呈海绵状。造成木材质量（比重）下降，木材的强度严重降低，表面稍用力即可破损，木结构梁架遭蛀蚀后极易断裂，造成房屋坍塌。

蛀木黄蜂：俗称“木蜂”，属于木蜂类膜翅目木蜂科（椽蜂科）。喜欢在干燥的木材及木结构建筑构件上蛀洞筑巢。蛀木黄蜂的蛀孔一般约1cm大小，以黄蜂身体可以自由出入，其在木材上蛀蚀孔洞并不是为了取食，而是类似于蜜蜂的蜂房。蛀木黄蜂通常在木材蛀蚀的孔洞内产卵，内置花粉、繁衍后代，幼虫食用花粉外，也食用木材淀粉。蛀木黄蜂的危害主要有：①蛀洞使建筑木材纤维断裂，造成木材强度大大减弱；②繁衍使得蛀木黄蜂数量越来越多，造成古建筑木构件不堪重负，造成古建筑慢性倒塌。

除常见害虫蛀蚀外，部分木构件上存在蝙蝠粪便、鸟类粪便等，这些残留不会严重影响木结构的安全，但会产生一定的表层腐朽。此外，部分木构件的连接区域也曾发现泥蜂巢，泥蜂不钻蛀木头，对木构件无危害。

腐朽现象

木材腐朽本质上来说是一种生物现象，体现为木材细胞壁被自然界中的真菌分解，造成木材发霉。容易引起木材发霉的真菌种类包括木腐菌、变色菌及霉菌。木材腐朽会造成木构件横截面的有效面积、弹性模量和强度的减小，进而影响木构件的承载力。常见部位有柱根、屋角梁，腐朽使梁、柱构件的拉、压、弯、剪截面面积减小，承载力降低，对整个木结构非常不利。

木腐菌：是一种寄生或腐生性真菌，是对木材腐蚀最厉害的一种真菌。菌内含有水解酶、氧化还原酶及发酵酶等，可以分解木材细胞壁的纤维素、木质素等细胞物质作为其养料，从而破坏木材的物理、力学性能，造成腐朽。有的木腐菌只能分解纤维素、半纤维素，留下木质素，腐朽材呈现红褐色，叫做褐腐；有的木材腐朽菌能同时分解木质素和纤维素，留下部分纤维素，腐朽材呈现白色，叫做白腐。褐腐后的木材往往呈粉末状，白腐后的木材呈网状。褐腐的种类主要发生在针叶树木才上，白腐的种类在针叶树和阔叶树木材上都常见。

变色菌：木材变色菌有许多种类，常见为红、蓝、绿、黄、褐或灰等颜色，它们各自使木材产生不同的颜色，一般侵害边材居多，这种变色也称为边材变色。变色菌侵入边材内部，以细胞内含物（如淀粉、糖类等）为养料，不破坏细胞壁。分泌着色物而使木材变色，或变色菌本身具有颜色，引起胞壁染色。变色菌使边材变成除影响外观外，对木材强度影响不大。

霉菌：生长在木材表面上，是一种发霉的真菌，对材质无影响。

干缩开裂

湿胀和干缩是木材固有的特性。在温湿度变化的长期影响下，木材经不同程度反复的收缩、膨胀而导致的干缩、翘裂等破坏。温、湿度的变化会让木材产生湿胀干缩而引起应力，应力又导致表面和内部产生裂纹和内部的损坏。这对古建筑的主要支撑构件如：梁、柱、椽等危害极大，极易影响整体结构稳定性。

木材开裂有以下几种形式：表裂，内裂，端裂和轮裂。

表裂：指表面裂纹，原木材身或成材表面的裂纹。裂纹通常都限于弦面，并且沿径向发展。木材干燥时，首先从表面蒸发水分，当表面层含水率降低至纤维饱和点以下时，表层木材开始收缩，但此时邻接的内层木材的含水率尚在纤维饱和点以上，不发生收缩。表层木材的收缩受到内层木材的限制，不能自由收缩，因而在木材中产生内应力：表层木材受拉，内层木材受压。干燥条件越剧烈，内外层木材的含水率差异越大，产生的内应力也越大。如果表层的拉应力超过木材横纹抗拉强度，则木材组织被撕裂，由于沿木射线组织的抗拉强度较邻近的木纤维的强度小，所以裂缝首先沿木射线产生。

内裂：即内部裂纹。内裂也常称蜂窝裂。内裂产生于干燥后期，有时产生于干燥材料存放时期。通常不易从木材外部发现，但严重时，可由材面的凹陷来判断。内裂是由于木材内层的拉应力所引起。

端裂：即端面裂纹。端裂或仅限于木材的端面，或延伸至端部的一侧或两侧，后者通常称为劈裂。主要原因是由于木材顺纹方向的导水性远远大于横纹方向，当木材干燥时，水分从端面的蒸发要比从侧面蒸发快得多。端部含水率低于中部，端部的收缩受中部木材的限制，因而在端部产生拉（伸张）应力，当拉应力超过木材的横纹抗拉强度时，端面发生开裂。

轮裂：这种裂缝沿生长轮方向发展，常扩展到相邻的几个生长轮。轮裂通常发生于干燥初期，出现于木材的端面，随着干燥的进展裂纹加深、加长。有时发生于内部，但出现于干燥后期，是由于严重的内部拉应力所引起的。

变形现象

在长期荷载作用下，材料性能老化，木材的弹性模量和抗弯能力降低，导致跨中挠度大大超过规范允许值。木结构的变形可分为节点位移、连接松弛变形、构件挠度、侧向弯曲矢高、屋架出平面变形、屋架支撑系统的稳定状态和木楼面系统的振动等。

古建筑木梁和枋承受的荷载方向以竖向为主，当梁、枋界面尺寸较小或随着时间的推移在长期荷载作用下，木梁、枋在竖向可能会产生过大变形，进而发生断裂。因此，对于大跨度梁、枋构件，若发现变形时，应测定其竖向挠度，并检测其受力点是否有断裂迹象。

拔榫现象

榫卯连接是古建筑与木结构连接的主要形式，主要用于柱与柱、梁与梁、梁与柱之间的连接。在长期外力或木材本身收缩的影响下，梁柱连接处容易发生拔榫现象。拔榫降低了梁、柱构件的有效应力截面，容易发生拉、压、弯、剪破坏，对木结构的整体性有一定的影响。

疵病现象

由于构造不正常，或由于不佳的环境等外来因素，导致正常的木材材质改变，木材的利用价值降低甚至木材完全不能使用的情况称为木材的疵病，又称木材的缺陷。主要分为木节和斜理纹。

木节指的是包围在树干中的树枝基部的缺陷，是一种天然缺陷。木节在很多情况下会降低木材的力学性能，是因为木节破坏了木材的均匀性和完整性。木节对顺纹抗拉强度的影响最大，而对顺纹抗压强度影响最小。木节越接近受拉边部，影响越大，位于受压区时，影响较小，木节对抗弯强度的影响与木节在构件截面高度上的位置有很大关系。

斜理纹是木材的一种常见缺陷，简称斜纹或扭纹。木材的强度各向异性就是由于斜理纹的存在，如力的作用方向与木纹方向之间的角度不同，它的强度有很大的差别。斜理纹的存在使得木材的顺纹抗拉、顺纹抗压和抗弯强度均有所降低，纹理斜度越大，影响就越大。

在古建筑预防性保护体系建设中，木构件预防性保护体系建设是不可或缺的组成部分。

完善基础性数据库。

我国南北古建筑木构件用树种千差万别，每一幢古建筑的木构件树种配置数据库构建是预防性保护工作的基础。

构建生物风险监测长期化和数据化。

需进一步加强对古建筑生物危害种类、症状和发展趋势勘察及辨识的培训，研制各类生物风险的监测技术和监测数据库建立、数据分析工作。

古建筑上层构件部分区域设置温湿度监控。

避免雨水渗入，做好重点区域温湿度的监控，以确保及时察觉和处理隐患。

渗漏监测

需注意屋面漏水及墙体渗水等。

数字化巡查监测

RFID电子标签数字化巡查查漏补缺，不错过每个角落。