木结构古建筑的鉴定加固实例
针对木结构古建筑房屋安全性存在的问题，进行检查、检测、分析、验算，提出了房屋安全鉴定加固意见。事实表明，将碳纤维加固法与木结构加固技术相结合，能使古建筑满足新的使用要求，也能很好地保持古建筑原貌。
中国木结构古建筑以木构梁柱系统作为承重结构。木构梁柱系统约在春秋时期兴起，到汉代得以成熟。木结构大体可分为抬梁式、穿斗式、井干式，以抬梁式最为普遍。木结构构件的危险性鉴定应包括承载能力、构造与连接、裂缝和变形等内容。如某清真寺始建于明末清初，至今已使用600多年，为中国传统四合院建筑形式，是襄阳市保存较完好的寺院，属湖北境内规模较大，历史最久的清真寺之一。经过一段历史时期的使用，虽外观较好，但内部结构较差，检测鉴定较为困难。
受市民主管理委员会委托，在保持原有建筑物外貌、平面布置、结构体系和内饰风格的基础上，提出维修加固处理方案，消除了安全隐患、保障了使用安全。为此，在勘测前制定了详细方案、现场勘察的重点。
1初始调查
经初始调查，某清真寺寺门为三层飞檐式门楼，两端为双龙捧寿封火墙，门壁两侧镶有壁花及阿拉伯文字屏，主体建筑礼拜大殿为中国宫殿式，分卷棚、正殿、窑殿3部分，勾连搭相接，建筑面积398m²，可供500人同时礼拜。礼拜正殿屋盖为重檐梁架木结构，屋脊高度为5.2m，砌筑墙厚最大值0.5m。寺内残碑记载，清真寺“肇自前明永乐年间”。清乾隆五十七年（1792年）重修时捐助穆斯林有222户，可知当时樊城回民已复不少。道光二十三年（1843年），同治六年（1867年）均有重修，期间作为寺院使用。“文革”中曾遭破坏，1982年政府拨款予以全面维修。
近年来开斋节人流量较大，亟待全面加固修缮。但是，由于该古建筑年代久远，无地质勘察报告，原建筑、结构设计图纸和检测资料缺失，对此类历史悠久、具有文物保护价值的建筑物，进行鉴定、加固、维修困难重重。因此检测鉴定工作方案拟定为：以鉴定标准为依据，用裂缝测宽仪、激光测量仪、全自动数字回弹仪、全站仪、锤子等设备，对其地基基础、墙体、木柱、木梁、屋架等进行实地勘测、检查和分析。总平面如图1所示。
2现场详细勘察
2.1地基基础
结合《文物保护法》的规定，不便于对地基基础破坏性开挖检测，参照附近老城区，场地土类型为软弱土，持力层承载力较低fak=80kPa，中压缩性土。重点检查了基础与承重结构连接处的现状，发现散水勒脚有开裂、排水不畅、地基浸泡等状况，基础局部受腐蚀、酥碎而折断，导致上部墙体裂缝、柱倾斜等现象。
2.2 砌体结构构件
外墙局部墙厚0.5m，青砖和粘土砖石灰砂浆砌筑。外观检查发现部分砌体风化、墙体开裂、倾斜，外墙面粉刷层脱落。限于当时的技术水平，砌体强度及砂浆饱满度很低，无抗裂及构造措施，结构延性差，抗不均匀沉降所产生的附加应力及温度应力能力差。现场重点检测了外部承重墙体的裂缝和倾斜度。
经检查表明：实测承重外墙倾斜偏差达15mm，承重墙多处出现明显竖向或斜向裂缝，最宽处达12.5mm，具体裂缝位置、大小如图2房屋损坏部位示意所示。
2.3木结构构件
通过检测屋盖系统结构构造，查明5-10/J-M轴为三角形木屋架，矢高1.6m,上弦杆为100X150mm，下弦杆为150X200mm，木桁条断面为Ф100～150 mm，等距搁置。木结构材质，年代久远，部分木柱、木梁有老化、空鼓、腐朽、虫蛀、胀裂等现象，其中8/L轴处木梁板局部下挠94mm。局部木结构损坏如图3所示。
3 检测验算与分析判断
3.1地基基础
根据相关资料，一般情况下地基经过几百年压缩，持力层较密实，地基承载力有所提高，但即使持力层承载力特征值可以提高30%，并经修正计算该古建筑的地基承载力仍小于在竖向轴心荷载作用下，墙、柱基底面最大压应力的要求。
地基土压缩固结、沉降是长期渐变的过程，该建筑邻近汉江边，在丰水期地下水位上升，地基易受浸泡，以及邻近现代建筑施工、降水等原因的影响，地基沉降待加固完毕后，应进一步沉降观察。
综上所述，地基基础已不能满足现行规范的要求，需加固处理。
3.2 砌体结构
外墙高厚比及轴压强度验算：外墙墙厚240～500mm，实测砖为MU5，砂浆为M2.5,室外至檐口为4.5m，则最薄处高厚比β=4.5/0.24=18.75>14=[β] 不满足要求，最厚处高厚比β=4.5/0.5=9<14=[β]满足要求，其中[β]详GB 50003-2001表6.1.1注3取值。按轴压强度验算，垂直荷载较小，强度足够。墙体强度，经验算，在竖向轴心荷载作用下，承载力能满足要求，但局部高厚比不满足要求。按照现行《砌体结构设计规范》GB 50003-2001，砖MU5，砂浆M2.5不能满足规范的最低要求，砖≥MU10、砂浆≥M10。承重墙体裂缝、倾斜目前已经基本稳定，通过裂缝修缮加固，能满足。
综上所述，砌体结构不满足安全使用要求，应采取补强加固措施。
部分承重墙体裂缝检测、验算、评级如表1所示；部分承重外墙倾斜检测、验算、评级如表2所示。
表1部分承重墙体裂缝检测、验算、评级表
序号 位置 裂缝形式 最大裂缝宽度（mm） 评定等级
1 7-8/M轴 圆形拱窗上下口斜向 2.2 Td
2 8-10/K-M轴 拱窗上口斜向 12.5 Td
3 5-7/J-M轴 窗下口斜向 6.3 Td
4 7/G-J轴 斜向 10.6 Td
5 1-2/E轴 窗下口斜向 10.5 Td
6 2/A轴 竖向 1.3 Fd
注：依据《危险房屋鉴定标准》JGJ125-99第4.3.4-2条判别，Td级为危险构件，Fd级为非危险构件。
表2部分承重外墙倾斜检测、验算、评级表
序号 检测位置 实测外倾偏差（cm） 倾斜率（%） 评定等级
1 7-8/M轴 0.3 0.083 Fd
2 8-10/K-M轴 1.5 0.417 Fd
3 5-7/J-M轴 0.85 0.236 Fd
4 7/G-J轴 1.25 0.347 Fd
5 1-2/E轴 1.1 0.306 Fd
6 2/A轴 0.2 0.056 Fd
注：依据《危险房屋鉴定标准》JGJ125-99第4.3.4-6条判别， Fd级为非危险构件；层高按3.6m最不利取值。
3.3 木结构
木梁板局部下挠挠度94mm>42.67mm =L/150=6400/150，符合《危险房屋鉴定标准》JGJ125-99，第4.4.4-3条Td级；部分木桁条存在顺纹干缩、鼓胀裂缝；部分节点有松动现象；木檩板局部油漆脱落、松动、破损、塌陷以及老化，个别木杆件有明显白蚁侵蚀痕迹。
综上所述，木结构不满足安全使用要求，应采取补强加固措施。
3.4房屋现状抗震评估该房屋重修于18世纪末，襄阳城区抗震设防烈度为6度，按7度设防，设计及建造时并无结构抗震构造措施，故在抗震构造上有较多缺陷。按国家现行《建筑抗震鉴定标准》GB50023-2009对房屋抗震构造与结构系统进行分析，主要有有以下方面不符合要求：①、砌体、砂浆强度不满足抗鉴标5.2.2条的要求；②、木构件腐朽、严重开裂而可能丧失承载能力，符合抗鉴标10.1.9条；③、砖墙和砖砌圆形拱窗，无抗震构造措施，符合抗鉴标10.2.3条。
以上不足是先天性缺陷，不满足现行抗震设计或抗震鉴定标准，应按抗鉴标的要求进行加固。经历几百年的历史，遭受过远震的考验，具有一定的抗震性能，因此在结构整体性不符合抗震要求时，应增加构造措施。
4 原因分析
该寺由于建造年代较早，受外界因素及自身因素的影响，如散水开裂、自然排水、基础下卧层浸水松软，地基局部出现不均匀沉降、墙体局部开裂倾斜，木结构屋架腐朽、虫蛀、瓦屋面局部下陷，木柱、木梁局部空鼓、虫蛀，木檩板局部油漆脱落、松动、破损、塌陷以及老化，个别杆件明显有白蚁侵蚀痕迹，危及安全使用。
导致墙体开裂和倾斜的主要因素细分为：①、地基承载力不满足上部荷载要求，且持力层为中压缩性土，沉降量较大；②、周围邻近建筑（如回民小学教学楼）地基施工时的影响；③、室外散水勒脚开裂，排水不畅致地基浸泡；④、临汉江边，早晚温差较大，温度应力的影响。
5鉴定结论
依据国家行业标准《危险房屋鉴定标准》JGJ125-99之规定及评定原则，结合房屋历史状态、环境影响、发展趋势及构件损坏程度、数量比例、可修复性等，综合评定该房为C级，即局部承重构件承载力不能满足要求，不能确保住用安全，构成局危房。
6加固处理建议
为保障房屋使用安全，结合《文物保护法》的规定，现根据《市危险房屋管理暂行办法》第八条之规定，按以下处理意见，迅速采取措施，及时修缮加固处理：
①、地基、基础加固：分别采用水泥灌浆法和增加基底截面法。
②、砌体结构加固：所有裂缝均采用注浆封闭，部分外墙内侧增加60mm厚钢筋砼，砖砌圆形拱采取钢丝网加固防塌落。
③、木结构加固：按照古建筑木结构修旧如旧的原则，先对各木构件进行白蚁灭治，再采用碳纤维粘贴法加固梁柱节点、化学灌浆法加固腐朽柱脚、附加钢连接件法加固个别变形过大构件等措施。
④、其它：应拆除周围搭建的房屋，修缮散水、排水沟，确保不滞水、渗透、浸泡地基持力土层；外墙面粉刷层照原样修复；增加檐口出挑长度，防止雨水飘入室内。
具体详细的加固修缮施工方案，应由有设计资质的部门，出具正式施工图设计，并由有资质的施工单位实施，施工过程中应加强对该房屋的观察。
7结束语
该房屋历经百年，受外界和自身的影响，地基、基础、墙体、木构件、屋盖等均存在不安全隐患，应该按照修旧如旧的原则进行加固、补强处理，使清真寺市级文物保护建筑，延长使用年限。事实表明，将碳纤维加固法与木结构加固技术相结合，能使古建筑满足新的使用要求，也能很好地保持古建筑原貌。
