木结构文物建筑结构检测

常国庆

摘要：了解结构内容对建筑整体进行荷载、材质等方面检验，使用应力波和超声波两种方式进行缺陷检测的说明，根据某工程案例的检测流程对技术要点进行了阐述。结合古建筑的使用背景对其情况开展检测工作，使建筑的修缮和保护能基于结构内容。

关键词：文物建筑；木结构；结构检测

一、木结构文物建筑结构检测内容分析

1.结构体系和荷载水平

结构体系对于建筑荷载水平的影响存在决定性因素，平衡的体系内容会使结构长期处于安全状态，使建筑内的文物放置以及布局内容更为合理。检测结构整体的稳固情况将其进行荷载水平分析，结合建筑类型以及空间位置进行构架作用分析，基于木结构作用对检测工作的具体方向开展论证，根据构架形式对结构所起到的作用程度，将古建筑保存状况的完整性进行了解，将建筑受到的损伤以及作用进行检测过程分析。

2.承重结构木材材质状态

木材材质会影响结构应用效果，根据检测应当关注的木材状况确定材质状态，依据木材有无腐烂、发霉等现象进行构件实用性能判断，将影响结构受力的部分木材进行细致分析。对使用木材过程中的材质影响以及木材种类进行检测，结合人员经验和现场作业将结构内容进行取样，尽可能减少对文物的破坏使检测结构较为准确，采用科学论证以及无损方法保持建筑原状，将木材存在的缺陷情况以及受力损伤进行实地分析。将承重结构中的建筑状况进行木材使用方向分析，对长期使用下的自然磨损条件进行检验过程中了解，对建筑的外观修复和状态检验实行必要结合，以保持建筑状态为主进行结构承重方面检验，对继续使用会影响建筑性能的木材内容进行适当处理。

3.结构整体变位和支撑情况

整体变位检测难度较大要结合制造工艺进行建筑分析，古建筑的历史价值较高又存放了不少珍贵文物，对其所进行的检验要依据构件里收的角度进行工艺推断，根据工艺实现的结构功能进行检验难度上估测。结合整体变位出现的位置及其结构内容进行检验，对布局与整体之间呈现的支撑情况差距，对整体位移现象进行结构影响方面判断。根据位移现象所影响的构件距离和布局内容，对承重结构的沉降现象和检验内容进行确定，根据木结构的支撑点以及承重柱对建筑环境进行具体分析，对承重结构与周边建筑存在的连接关系进行整体变位判定，将结构内应当垂直连接的构件关系进行检验，对垂直连接和平行方向上的构件内容进行受力分析，全面的对建筑使用情况进行支撑方面检测，使检测工作能将细节内容进行某工程中应用，使检测结论的准确性相对更高。

4.承重构件和构架的受力和变形状态

在木结构承重构件和构架的受力和变形状态的检测过程中，要做好以下几个方面的内容：要做好受压构件的检测工作，主要包括：受压构件两端固定的情况、柱头的位移和木柱的垂直度等等，其中木桩的垂直度是重点检测的内容。要做好受弯构件的检测工作，主要包括：梁、枋、檩等受弯构件的受力状态，其中檩受弯构件的受力情况是重点检测的内容，因此要全方位的检查檩条的相关内容。要做好斗拱的受力和变形状态的检测工作。要做好木构架的受力和变形状态的检测工作。

二、木结构文物建筑结构检测实例

1.工程概况

某工程为地上两层的抬梁式古建木结构楼阁式建筑，面阔七间，木屋盖的屋架形式为带前后廊的“五架梁七檩前后廊”尖山式硬山顶，木柱基础采用柱础形式。该建筑始建于西晋，历经西晋、唐、五代后唐、辽、金、元、明、清朝，距今1700余年，期间经历多次修缮，由于年代久远，该建筑原始设计图纸和历代历次普查及维修加固的文档资料均未保留。据相关资料考证，近代大修的时间为清光绪十六年(公元1890年)，解放后在1950年稍加整修，最新的一次大修为1978年由政府拨款进行了重修，包括整修殿堂和重塑佛像。该建筑原为珍藏历代皇帝所赐佛经的地方，俗称藏经楼。现在第1层殿堂供佛，第2层殿堂被景区管理处开辟为文物展室，展出寺内保存和出土的一部分珍贵文物，有铜香炉、佛像、铜镜、铜钱等物。该建筑拟在第2层增加藏经等楼面荷载。该建筑的南立面照片如图1所示。

2.检测结果分析

2.1结构体系和荷载水平

该建筑为地上两层的抬梁式古建木结构楼阁式建筑，木屋盖的屋架形式为七檩尖山式硬山顶，木楼盖的形式为格栅式木梁板结构，木柱基础采用柱础形式，第1层层高为4．33m，第2层楼面至脊檩底面高度为6．2m。该建筑第2层的殿内和走廊楼面铺设了水泥方砖，现场检查发现多处地砖存在开裂受损现象，殿内及走廊远离木柱的中间楼面存在明显的下沉迹象，人行走其上有较明显的振感。

2.2建筑结构缺陷损伤

该建筑结构的外观总体较好，检测中发现的主要缺陷损伤有：)第2层A轴线的檐枋和2～7轴线的抱头梁、穿插枋的上表面普遍存在不同程度的开裂现象(裂缝最大宽度约5mm，沿构件轴线方向的顺纹裂缝)，抱头梁与金柱的连接有脱榫现象;抱头梁与檐檩连接处的上表面有宽度约10mm的缝隙，檐檩存在外滚现象;以上部位均未油漆，未采取防腐、防虫、防火等措施。第2层木构架的瓜柱普遍存在劈裂裂缝，最大裂缝宽度约0．3mm。)第1层3-C、4-C、6-C等金柱柱身存在一条或多条竖向裂缝，最大裂缝宽约2mm，局部有空鼓现象。经现场超声测试分析为表面装饰层裂缝，未延伸至承重木柱内部。

2.3木材材质状况

超声波检测木材内部缺陷：当构件的原材料、配合比、内部质量及测试距离一定时，超声波在其中传播的速度、首波的幅度及接收信号的频率等声参数的测量值应基本一致。如果结构局部区域内存在空洞、不密实区等缺陷，则所测得的声时值将偏大，波幅及频率值降低。根据这些声参数的变化，可判定构件的内部缺陷情况。检测时采用超声对测法，在待测构件的两相对测试面上分别画等间距的网格并编号确定对应的测点位置，按一定的顺序测取各测点的声时、幅度及频率值，并按规程对其进行分析处理。当测区中某些测点的声速值、波幅值(或频率值)被判为异常值时，可结合异常测点的分布及波形状况确定构件内部存在不密实区或空洞的范围。超声法检测该建筑随机抽取的四根木柱中有一根柱的内部不密实区达到中度缺陷，有三根柱的的内部不密实区达到轻度缺陷，缺陷均位于第1层柱的下端1．0m范围内，这与柱下端承受的压力较大以及接近地面存在受潮现象等因素有关。

应力波法检测木材内部缺陷：将多功能传感器按照一定距离和高度(随机选取距地面664mm)，安装在被测量的第1层3-C柱表面。传感器的数量为6个，位置以被测物体周长均分为主，所有传感器的位置需要输入到安装在计算机内的程序中。敲击树木上的传感器，不同传感器件的声波的传播时间，通过软件记录下来，并且通过程序计算后，显示在程序的列表和图形上。从检测结果可以看出，该建筑第1层3-C柱距离地面664mm处的截面内部无不密实区及空洞，该柱此截面目前的状态可评为基本健康。这与超声波测试的结果一致。

结语：总而言之，木结构文物建筑结构的检测是一项重要的内容，不断加大对检测工作的重视程度，以确保检测工作的顺利进行。在木结构文物建筑结构的检测工作中，要有效的掌握检测技术要点，并且合理的分析文物建筑木构件材质发生变化的原因，从而实现保护木结构文物建筑的目的。

参考文献：

[1]浅析建筑结构检测及其常见安全问题[J].范晓波,查许斌.绿色环保建材.2019(06)

[2]建筑结构检测鉴定方法分析[J].刘容.居舍.2018(06)

[3]木结构文物建筑结构检测技术要点探讨[J].刘佳,申克常,于磊,高炜,高小旺.建筑结构.2013(S1)