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中国古建筑保护技术

浏览次数: 日期:2014年4月30日 10:49
中国古建筑保护技术
  中国现存的古建筑年代都比较久远,由于长年受各种因素的影响,每一所古建筑或多或少地存在着一些问题。
 
整体构架维修加固技术
  中国古建筑木构架承重,屋面荷载又较大,长期在大荷载的作用下,加之地震或主导风向等各种外界因素的影响,承载力逐渐降低。当超过了允许荷载,大木构架就会产生变形、破损、下沉等情况。由于古建筑多为榫卯连接,节点松弛,年久后,木构整体就出现歪闪、脱榫、滚动等现象。要实地认真勘测和鉴定,根据具体破损原因,采取各种加固和修整方法进行处理。
   
整体木构架的歪闪和扶正
  如果主要大木构件基本完好,需要进行整修工作,往往采用打拨正的方法。“打”就是将构件抬起,解除构件承受的荷重。“拨正”就是将倾斜、滚动、拔榫的构件重新归位拨正。这项工作通常称为大木归安。大木归安具体操作方法是,屋面拆除后,挑开椽子,望板卸下,桁枋、垫板及其他构件都不落架,墙身如果完好可以不动,但须掏挖柱门,将影响工作的装修拆除堆放整齐。用杉槁、扎绑绳、标棍等,绑好迎门戗和门戗,打好撞板。先从梁架检查,把梁架的各构件调整完了之后,将屋面上的桁、枋、椽、望板整理复原后,再将前檐柱及其他有关柱子都吊直扶正,找出侧脚,把所有的戗杆依次绑好。
  高大建筑物,木构架断面大,体积重,用人力不能归安时,可以使用起重工具。
  
落架翻修
  对于破损非常严重的建筑物,已经无法借助其他办法扶正、修缮时,就要进行落架翻修。落架时,应详细做好各方面的记录,包括图纸、照片、各方面的数据等,把原建筑的形制和结构做法搞清楚,甚至把每个构件的破损程度及各部分尺寸进行详细记录,完好的构件妥善保存。房屋拆完后,清扫台基,调整柱基础位置轴线差与高低差,然后绘制平面图,经整修添配再重新组装。
   
整体木构架的加固
  在落架翻修或拆除重新归安后,为防止木构架继续发生歪闪时,一般采取以下几种加固措施。
  1. 柱头与额枋之间加钉拉板。在明清建筑中额枋插入柱头的榫多为直榫,又很小,非常容易拔出。一般在木构架归安后在柱头钉铁板,来连接左右额枋头,中间留出孔将柱头的馒头榫套入,两翼伸在额枋上皮,用镊头钉钉牢。
  2. 檩头联结。檩条头连接榫卯一般都是直榫,不严实,而且檩条是古建筑纵向主要的联系构件,所以,这部分很容易出问题。为了稳定结构,一般在檩头交接点上皮加钉铁扒锔加固。
  3. 加钉拉杆椽。为了防止木构稳定的情况下,檩向外滚动,在每间上下檩条之间加钉拉杆两根,各檩条间的拉杆椽基本联成一条直线。
  4. 外廊加固。由于檐柱上的抱头梁或挑尖梁后尾插入老檐柱的榫为直榫,长度又小,当檩条外滚或斗拱外闪时,直榫的梁极易拔出,造成廊柱的外闪或倾斜。面对这种问题,采用在挑尖梁上皮或下皮隐藏处用铁拉杆,前端钉在梁头,后尾穿过老檐柱用螺帽拧牢,嵌于柱身内不明露。
   
临时支撑加固
  一般进行临时支撑,由于结构情况不同,残毁程度不同,很难制定统一的做法,但加固工作原则是基本一致的。
  1. 依据构架歪闪的方位,在其相反的方位用木杆斜撑,角度以45~60度为宜,杆头顶在最大歪闪部位。木杆的长细比不宜过大,斜撑底部要牢固。
  2. 梁枋折断、弯垂,应用木杆支在最危险部位,支杆上需加垫木托以扩大受力面积,底部支牢。
  3. 柱子下沉时,应支垫四周的梁枋以减轻柱子受力,避免继续下沉。
  4. 局部坍塌时应局部拆卸保存构件或支搭保护设施避免残毁情况继续扩大。
   
木作维修技术
  受压构件的维修加固
  柱子在古建筑中是最重要的受压构件,支撑上部梁架。由于许多因素的影响,柱子往往出现劈裂、糟朽等现象。由于雨水的侵蚀,柱根特别容易腐朽,以至于丧失承载能力。
  1. 劈裂的处理。造成这种现象的主要有两种原因,一是选材时尚未完全干燥,年久材料本身的收缩而产生裂缝。细小的裂缝在油饰前用腻子将缝勾抿严实,裂缝超过0.5厘米用木条镶嵌牢固,缝在3~5厘米或以上的还应增加铁箍加固。二是受外力压劈,应对劈裂部位粘接并用铁箍加固,在靠近柱子的梁枋或额枋端部底皮增加抱柱,减轻柱子荷载。
  2. 挖补和包镶。柱子本身表皮的局部糟朽,柱心尚还完好,不会影响柱子承载能力,一般采用挖补和包镶方法,将糟朽部分砍刮干净,以免真菌残留后遇适当气候仍然繁殖损害构件。
  3. 柱子糟朽中空的灌浆加固。柱子由于生物性破坏或者由于原建时选料不慎,会出现外皮完好柱心糟空的现象,这种情况应采用不饱和聚酯树脂浇铸加固。
  4. 墩接。由于柱根极易受雨水侵蚀而破坏,当柱糟朽高度超过柱高的1/4~1/3时采用墩接的方法来进行维修。墩接前先加扶柱,解除原柱荷重。常见的墩接形式是半墩接和齐头墩接。
  5. 抽换柱子。原来柱子由于种种原因或全部糟朽,或柱根下半部糟朽高度超过柱高的1/3~1/4以上,根据各方面的考虑,柱子已经不适合墩接,应更换新料。应该注意的问题:一是柱子的形制,要严格按照原状制作,不可随意砍削。二是需要选用干料,材料与原用料尽量一致。墙内柱应预先做好防腐处理。
   
受弯构件的维修加固技术
  古建筑中梁、枋、桁等,承受荷载产生的弯矩和剪力,称为受弯构件。古建筑中的大梁虽多为简支梁,但多是承受二处集中荷载。比均布荷载简支梁更加复杂一些。由于荷载的长期作用或年久漏雨,局部糟朽,使得整体构件常常出现弯曲,劈裂或底部折断等现象。
  1. 大梁劈裂、弯垂加固。大梁弯垂是常见的现象,凡弯垂严重的一定带有劈裂现象。如果大梁弯垂超过了允许范围,且没有严重糟朽或劈裂现象时,一般在拆卸后反转放置,用重物加压,经过一定时间,达到允许范围,认为是可用构件。经过反置加压后,如果仍不能恢复,只要大梁无严重裂缝或糟朽情况时,凡是重要构件也不主张更换,在主要受力点支撑细钢柱以保持它的历史价值。对于小的裂缝,局部进行粘接,糟朽处进行剔补。裂缝通常采用打箍和粘接的方法处理,裂缝宽深时,在加箍之前可灌注高分子材料粘接加固。大梁底部断裂和局部糟朽值得特别注意,此种情况说明大梁的力学性能随着断面的减小而削弱,对于超过允许应力20%以上时,应考虑更换或加顶柱。若计算后仍能满足要求,可在大梁两侧先将断裂处粘牢或糟朽处剔补完,再用钢板螺栓加固或用“U”形钢板槽螺栓加固。
  2. 额枋的加固。额枋弯垂、劈裂的处理与大梁相同,额枋的榫头常因梁架歪闪拔出,甚至劈裂折断。榫头完整的在维修中按原位安装后,一般在柱头上加拉扯铁活,劈裂、折断或糟朽时,只要额枋正身无严重劈裂,糟朽的可以考虑只换榫头予以加固。
  3. 檩子加固。对于檩子的破坏形式较多,应根据具体情况分析,采取不同的方法。仅上皮糟朽2~5厘米,只要剔除糟朽部分,或按原尺钉补完整即可。局部糟朽,不满足承载力时,应更换新料。由于梁架歪闪引起的檩子拔榫,应梁架拨正或重新拆装归位后加铁锔子即可。仅榫头折断时,可用硬杂木做新榫头,一端做成银锭榫头嵌入檩端粘牢并加铁箍卡牢。弯垂维修方法同梁,只是弯垂允许值有所不同,如果经过计算,证明原构件断面尺寸不够大,首先考虑用减轻檩上荷载来解决,如果不可能,在条件允许的情况下,可以将檩子与檩下的垫板、枋子等用铁箍联成一个整体,变成复梁。对于檩子向外滚动的加固,比较有效的方法是利用檩上的椽子作为加固构件,习惯上称为“拉杆椽”。
   
糟朽构件的更换
  1. 梁枋糟朽与更换。糟朽后剩余的完好部分,经过力学计算,如果仍能满足承载力要求,应该进行修补,剔除糟朽部分后,依照糟朽部位形状用旧料钉补完整,钉补面积较大的外加铁箍。若糟朽严重已经不能满足要求,可以更换新料,严格按照原式样尺寸制作,最好选用与旧构件相同树种的干燥木材,应用新料应充分干燥。在安装前,修配构件较多时,一般进行预安装。具体做法是,在施工现场的空地上将每缝梁架的大梁两端支垫平稳,按结构次序自下而上进行实地安装,凡尺寸不符榫卯不严的应及时进行修改,然后拆卸保存,以等待正式安装。
  2. 换椽望、翼角。望板、椽子是屋面的木基层,常年与灰泥直接接触,屋面渗漏会造成椽望等糟朽腐烂。古建筑中的翼角部分又是椽望中较薄弱的部位,更容易糟朽腐烂。更换檐头椽望翼角(又称揭瓦檐头)要拆除檐步架的瓦苗,揭去望板,拆除飞椽和糟朽的檐椽,更换新件。换上的角梁其冲出的长度和翘起的高度,要与旧件一致。添配的翘飞椽也应与旧件一致,以便与旧件一起安装。檐头部分的连檐、瓦口是最易糟朽的部分,在更换檐头椽望时都需要更换新件。如果屋面有一半以上的望板糟朽严重,檐头椽望均以糟朽,就要全部挑顶更换椽望。
   
斗拱修缮
  1. 斗拱构件的加固。斗拱劈裂的断纹能对齐的,粘接后继续使用,不能对齐的或糟朽的应更换。斗耳断落的,按原尺寸式样补配。
  斗拱劈裂未断的灌缝粘牢,左右扭曲不超过0.3厘米的继续使用,超过的可更换。榫头断裂无糟朽现象的灌浆粘牢,糟朽严重的可锯掉后接榫,用干燥硬杂木依照原有榫头式样尺寸制作,长度应超过旧有长度的2~4倍,两端与拱粘牢,并用直径1.2厘米的螺栓加固。
  2. 斗拱构件的更换。斗拱构件残破和缺失,大多可采取添配修补的办法进行维修,整攒斗拱损坏严重时可进行整攒添配。更换构件的木料最好用相同树种的干燥材料,依照样板进行复制。如遇重点建筑的斗拱构件的修理和更换,对细部处理应特别慎重。在复制构件时,不仅外轮廓需要严格按照标准样板,细部纹样也要进行描绘,将画稿翻印在实物上进行精心雕刻,以保持原来的式样和风格。
   
装修修缮
  1. 隔扇门、窗的维修。隔扇门、窗常常出现变形,边挺抹头榫卯松脱,维修时一般应拆卸后重新组装,榫卯用胶粘牢。边框局部糟朽的钉补完整,隔心残损时,缺多少补多少,尽量保留原构件,因为隔心大多为雕刻品,应尽量多地保留古代的艺术构件。
  2. 板门维修。板门常出现由于木料收缩而产生的裂缝,不严重时可用木条嵌缝,裂缝大的,要拆卸后重新拼装增加一块木块,补齐原来尺度。
  3. 天花维修。天花常见的损坏时整体下陷,处理的技术措施,首先在底部用木托托住,然后用千斤顶顶平,在上部用铁拉条吊装在梁架的梁枋上。井口天花残裂的,一般要钉补齐整,尽量少换为宜,缺失的按原尺寸补配。由于井口天花中的支条不是整料,所以很容易折断且各相接榫卯多不牢固,这种情况下应采用在交界处钉拉扯铁板,剔槽卧于支条底皮。
   
瓦作维修技术
  瓦屋面是古建筑中重要的组成部分,瓦顶保护直接关系到古建筑的使用寿命,是古建筑保护工作的关键。瓦顶维修技术分为:瓦顶的保养和瓦顶维修。
  瓦顶保养
  瓦屋顶保养是需要经常进行的保护工作,也称为日常养护,目的是防止瓦顶漏雨,延长整个屋面寿命。
  1. 瓦顶除草。瓦顶生草主要出现在有苫背层的古建筑瓦顶上,草木的根破坏了原来瓦顶的防渗层,雨水渗入瓦顶内的木构件上,危及古建筑的安全。瓦顶除草主要用人工拔草,应连根拔除,且尽量减少屋面瓦的破坏。
  2. 勾抹瓦顶。瓦缝勾灰脱落或除草后,都会对瓦顶有一定程度的破坏,所以都应及时将瓦缝勾抹严实。勾灰时应注意:第一,筒瓦之间的瓦缝勾灰,应尽力将灰嵌入,外面与瓦面齐平。第二,每垄筒瓦两侧的勾灰称为“夹垄”,应注意不要凸出瓦边,要稍微凹进一些。第三,瓦垄瓦之间的勾灰,不能出现空隙。
  3. 经常性的瓦顶保养工作。第一清扫瓦垄和天沟、筒板瓦德瓦顶。第二修剪有伤害古建筑瓦顶危险地树枝。
   
瓦顶维修
  当瓦顶漏雨严重或局部或全部大木结构需要落架翻修时,必须先揭除瓦兽件和揭除苫背层,然后大木安装后再重新苫背、瓦瓦。
  1. 揭取瓦兽件及揭除苫背层。第一,瓦顶现状记录:工程做法记录、残破情况记录、形制记录。第二,瓦件编号,绘出编号位置图。第三,拆除瓦件。一般顺序是先从檐头开始,卸除勾头、滴水、钉帽,然后进行坡面揭瓦。第四,清理瓦件。清理瓦件工作中应结合挑选瓦件的工作,挑选的标准,一是形制,二是残破程度如何。第五,揭除苫背层。
  2. 瓦顶苫背。椽子、飞椽、望板钉铺后即可开始苫背工作。苫背层,北方地区通常分为三层,自下而上依次是护板灰、灰泥背、青灰背。①护板灰。从防水的功能考虑,护板灰是屋顶防水的最后一道防线。抹灰时要求自脊根向檐头进行,七八成干时,再刷青灰浆,随刷随用铁抹子压实。②灰泥背。北方的灰泥背,常用掺灰泥。白灰和黄土地体积比为1:3或1:4,泥内另掺麦草或麦壳,每100公斤白灰掺草5~10公斤。宫廷建筑中多用麻刀代替麦草,重要的宫殿只用100:5的白灰麻刀。灰泥背施工时,也自上而下,压抹光平,但应注意它的厚度不是完全一致的。具体做法:檐头灰泥抹得薄一些,在瓦顶折弯处抹厚一些。③青灰背。灰泥背约七八成干后,上抹青灰一层,厚约1~2厘米,用料比例、做法同护板灰,但在刷青灰浆赶压的工序中,往往还铺一些麻刀,虽刷随压,用来增加青灰面层的拉力,防止出现细微裂缝。
  3. 分中号垄(硬山为例)。依据拆除记录图纸、照片及设计图纸等资料,按原来式样进行瓦。①分中。在檐头找出整个房屋的横向中点并做出记录。这点就是屋顶中间一趟底瓦的中点。然后从两山博缝外皮往里返两个瓦口宽度,并做出标记。②排瓦当。在已经确定的中间一趟瓦口和两端瓦口之间赶排瓦口。③号垄。将各垄盖瓦的中点平移到屋脊扎肩灰背上,并做出标记。④瓦边垄。在每坡两端边垄位置栓线、铺灰,各瓦两趟底瓦,一趟盖瓦。
  4. 瓦。①冲垄。栓线铺灰,先将中间的三趟底瓦和两趟盖瓦瓦好。②瓦檐头。栓线铺灰,将檐头滴水瓦和勾头瓦瓦好。③底瓦。先在齐头线、棱线和檐线上各栓一根短铅丝,然后“开线”。按照排好的瓦当和脊上号垄的标记,栓“瓦刀线”,铺灰瓦底瓦。④盖瓦。程序基本同底瓦。盖瓦灰应比底瓦灰稍硬,盖瓦不要紧挨底瓦。,他们之间的距离叫“睁眼”。⑤捉节夹垄。将瓦垄清扫干净后用小麻刀灰在筒瓦相接的地方勾抹,叫做“捉节”。然后用夹垄灰将睁眼抹平,叫“夹垄”。
  5. 调脊。①调正脊。大致步骤:捏当沟、砌压当条、砌群色条、安放正吻、砌正通脊。②调垂脊。垂脊的垒砌、式样按原样做法。先按图纸位置拉线找好弧线,垂兽和大型脊筒内预置木制脊桩,先安垂兽,然后自下而上以此垒砌脊筒。
 
其他相关工程的维修技术
 
墙壁的维修
  1. 墙身歪闪或坍塌。临时抢救可用木柱支顶,半永久性的可在墙根部用砖或石块垒砌挡墙,情况严重时拆除重砌。
  2. 墙体裂缝。细缝用铁扒锔沿墙缝加固,每隔一米左右扒锔一个。较宽的裂缝,每隔相当距离,剔除一层砖外,内加扁铁拉固,补砖后将裂缝用水泥砂浆调砖勾缝。
  3. 墙面酥碱。一般采用剔补的方法,将酥碱部分剔除干净,用厚尺寸的砖块,砍磨加工后按原位镶嵌牢固。局部酥碱处,先剔除干净,用乳胶掺灰面抹平整。
   
室内地面
  砖地面破碎、残缺,面积小可以局部揭除重墁,面积大时需要全部揭除重墁。
  1. 地面揭除。首先做好原样记录,然后逐行逐块用撬棍轻轻揭除,清理砖上的灰迹。
  2. 垫层。重新铺墁前,应先清理旧垫层,残毁的按原制补作。垫层作好后四角抄平,在墙壁四周弹出水平线,根据原样分出行数挂线进行铺墁。
  3. 墁砖。按原形制进行。
  4. 磨砖。细墁所用的砖块,必须进行砍磨加工。
  5. 砖面加固。宫殿或重要建筑的砖地面,细墁后再用生桐油在表面涂刷加固,俗称“钻生”。更为考究的做法是钻生泼墨和使灰钻油。
   
室外地面
  1. 砖地面。具体做法与室内基本一致。只是室外需要事先抄平好泛水,钉木桩标明高程,常见的残毁情况为酥残、破裂,处理方法同室内地面。
  2. 其他地面。园林内常用石子路面等,维修时凡需要堆砌花纹时,应先测大样图,然后按原样补配或重墁。
油漆作工艺技术
  油漆是一种既起保护作用,又起装饰作用的材料。物体表面经油漆处理可结成膜,将物体与外界隔开,从而起到保护作用;因油漆各有不同的光泽和色彩,同时又增加装饰美观程度。
   
旧地仗处理
  地仗是指木骨至油膜之间披麻搂灰的保护层,木骨之上的灰壳均属地仗。旧地仗处理有几种情况:①旧地仗大面积脱落需满砍到木骨。②柱子阳面酥裂空鼓,只砍破损面,找补地仗。③麻层之上灰层龟裂,可砍去油皮灰,糊一道布,再做布上地仗。总之,对旧地仗各种不同情况要分别处理。
  斩砍见木:将破损严重的旧地仗(灰皮)全部砍挠去掉,至见木纹为止。其方法用小斧子横着木纹砍,否则损伤木骨,木件损坏处应钉牢补齐。要求“砍净挠白”。
  撕缝下竹钉:如遇木骨裂缝,用刀将木缝撕成“V”形,并将灰尘处理干净。大缝或木料潮湿,为防止涨缩应下竹钉、竹扁或以木条嵌牢。竹钉下法,应由缝的两端向中一起下击,以防力量不均而脱掉。钉距约15~20厘米,两钉之间再下竹扁,确保工程质量。此法比嵌木条要好。
  汁浆:为去除缝内及木骨表面尘土,增加附着力,需汁油浆一道。北京地区以1油满∶1血料∶20生石灰水调成。而沈阳是1油满∶8生石灰水,各地做法不同。用刷子将木件全部刷到油浆即可。
   
一麻五灰操作工艺
  一麻五灰工艺,即“地仗”中包括一层麻、五层灰的意思。其顺序是捉缝灰、通灰、披麻、压麻灰、中灰、细灰。古建地仗不只是一麻五灰工艺,还有二麻六灰工艺以及单披灰(只用灰不用麻的地仗)、二道、三道、四道、不披麻工艺做法。其工艺原理是一样的。
  1. 捉缝灰。汁浆干后,将木件表面打扫干净,用铁板或皮子将捉缝灰向缝内捉实。方法横掖竖划,切记防止蒙头灰(就是表面有灰而缝底无灰),如遇铁箍除锈分层填平。木件缺陷者原样贴平,干后砂石磨之,清扫浮灰。
  2. 通灰。作在捉缝灰之上,是披麻的基础,所以必须平、圆、直。三人合作,前人用皮子抹灰,后面人拿板子刮圆、直(名为过板子),第三人以铁板或皮子检灰(修理),待干后磨之,用水布掸净为宜。
  3. 使麻(披麻)。将油满涂于通灰之上,其厚度以浸透麻层为度。然后粘麻,要横着木纹粘,如遇木件交接处木纹不同,搭接好,也要接缝横粘,麻厚度要一致。开始轧麻,用麻压子先由鞅角着手,逐次轧实,再轧两侧。基本轧靠开始潲生:以油满和水(1∶1)调匀,刷于麻上,以不露干麻为宜,但不要过多。翻压,即用麻压子尖将麻翻虚,以防内有干麻,然后再轧实,并将余浆轧出,防止窝浆和干麻包(未粘浆的麻)。最后是整理检查,如有鞅角崩起,麻松动未压实者,须修好。
  4. 压麻灰。待麻层干后,以沙石瓦片磨之,使麻茸浮起(断斑),须短磨麻,防止麻丝磨断。然后清扫,以水布掸净,以皮子将压麻灰涂于麻上,反复刮实与麻结合,再将灰加厚,以板子顺麻丝“过板子”,要求平、圆、直。
  5. 中灰。先用砂石或砂纸打磨干透的压麻灰,以铁板或搂皮满刮靠骨灰(中灰)一道,不宜过厚,如遇线脚用中灰轧线,中灰以薄为宜。
  6. 细灰。待中灰干后要打磨并以湿布掸净,以使灰层之间密实结合。做大面积部位时,先用铁板准确找出边角轮廓,然后添心,三人流水作业,附灰、过板子、检灰。因细灰是一麻五灰工艺最后一层灰,所以附灰要牢实,过板子要求平、圆、直,不能有蜂窝、划痕、低亏处。细灰厚度不超2厘米。
  7. 磨细钻生。钻生是在细灰磨细后,钻浸进生桐油,使其干后灰壳变得坚固耐久。具体做法是:细灰干后用砂石或砂纸精心细磨至断斑(磨去一层皮)一定要平、圆、直。以丝头或用刷子蘸生桐油,跟着磨细灰后面随钻,柱子要一次磨完、一次钻完。油必须钻透(就是浸透细灰),以防“挂甲”(浮油干后的油迹),待干透后,再用砂纸磨生(精心通磨一遍),并清扫干净。至此,全部完成“一麻五灰”工艺。

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