栈道 阁楼修复木材鉴定 古建筑修复木料鉴定
木材是人类建筑史上应用时间长的建筑材料之一，已有数千年的使用历史，木结构是单纯或主要由木材承受荷载的结构，在中国现存的古建筑中，木结构占有相当大的比例。据不完全统计，北京现有国保、市保、区保等文物建筑1700余处，其中木结构建筑有1200余处，约占71%。木材作为木结构建筑主要的组成部分，由于其生物材料特性，容易发生开裂、虫蛀和腐朽等缺陷[1-2] ，尤其在屋顶漏雨、空气潮湿时，腐朽发生率更高、速度更快 [3]；木构件在长期局部受压情况下也会产生构件变形或节点破坏等问题 [4-6]，严重时甚至导致构件断裂，这些都成为结构隐患。长时间实践证明，古建筑的修缮大都缘起于木结构的损坏 [7-8]，而木结构的损坏又多是由于木材本身的损坏造成的。为保护这些古建筑，保存历史文化信息，除做好现有的古建筑木结构日常保护和修复加固工作外[9-11] ，开展相应的勘察统计与研究工作同样不可或缺 [ 12-13]。鉴于此，笔者基于北京、浙江、江苏等地木结构古建筑勘察情况，古建筑木结构容易残损的位置和主要残损类型，分析残损产生的原因，并提出避免残损发生的措施，为更有效地保护木结构古建筑提供技术支撑。
1.古建筑木结构残损勘察技术
古建筑木结构勘察技术是指以外部损伤检查、内部损伤探测、病虫害检测、木材强度检测和木材取样分析为基础的木构件现状评估，以及结合结构布局调查和建模的木结构建筑整体安全状况评价，并根据残损点分析，提出构件针对性保护以及预防性保护措施的技术，如图1所示。其中，残损勘察技术包括外部损伤检查、内部损伤探测、病虫害检测和取样分析等多方面，构件开裂、腐朽、变形、虫蛀等均为残损。
图1 古建筑木结构现场勘察技术
2.古建筑木结构残损结果与分析
笔者前期对北京、浙江、江苏等多地木结构古建筑的勘察结果表明，木结构古建筑的木构件或多或少地存在一定程度的残损，其中占比高的为构件开裂，该类型残损在所有残损中的占比大于50%；为构件腐朽，占比虽低，但危害较大；构件的变形和虫蛀也偶有出现。本文以前期多处古建筑木结构的勘察数据为基础，对多发残损进行相关统计和分析。
2.1大多数的构件开裂并不影响结构安全
古建筑木结构常见的残损为干缩裂缝，几乎所有木结构建筑的柱、梁、檩、枋等构件会出现一定程度的开裂，如图2所示。一般的开裂不会影响结构安全，其表征分析可通过探针刺探深度、尺量长宽进行判定。
图2 木构件的开裂
木材开裂与其含水率及木材本身的生物质材料特性有关，尤其是木材使用前如果未干燥至当地的平衡含水率，或者干燥方法不当使得木材内外存在一定的含水率梯度，使用后随着时间推移水分散失，木材将产生收缩开裂。一般来说，檩的开裂多从端头边缘位置开始；梁和枋经过了机械加工，在加工过程中应力得以释放，从而在一定程度上可降低开裂发生的概率。在原材料相同情况下，所加工的木构件越小，木材应力释放得越多，内外含水率梯度更容易均衡，开裂概率及程度越低。
从古建筑用木材开裂的树种统计结果（表1）来看，常用木材树种中容易产生开裂的有落叶松等，这是因为落叶松等木材的弦径干缩比较大（弦径干缩比＞2.0），更容易产生干缩变形。同理，云杉等木材的弦径干缩比较小，相对于落叶松等木材不容易产生干缩变形[14-15] 。早晚材差异、密度等因素也会在一定程度上影响木材的开裂。