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%。然而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]；同时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。因此，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，总结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%；其次为构件腐朽，占比虽低，但危害较大；此外，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，因此相对于落叶松等木材不容易产生干缩变形[14-15] 。此外，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。