园林古建筑的木结构防护措施

【摘要】我国古建筑以木结构体系为主，主要承重材料是木材。木材是生物体，由有机物组成，容易发生腐朽、虫蛀、火灾和力学性能衰减等劣化，其中腐朽和虫蛀等生物危害的发生最为普遍。本文分析了古建筑木结构的问题，探讨了园林古建筑的木结构防护措施及修缮取材。

【关键词】古建筑 木结构 保护 应用

中图分类号：F407.9 文献标识码：A 文章编号：

一、前言

古建筑泛指通常作为文物保护的一类建筑。我国的古建筑以木结构体系为主，源于自然，利用自然，高于自然。它以灵活的风格，合理的布局，适宜的建筑体量和精巧的装饰取得了高度的艺术成就。在世界上享有极高的盛誉。中国的古建筑以木结构建筑为主而发展,是我国悠久文化遗产的重要组成部分。古建筑木结构历经几百年甚至上千年后,由于受所处环境的生物、物理和化学等外部因素的影响,经常会发生老化(如腐朽、虫蛀、开裂等) ,从而引起木材物理力学性能衰减,最终导致古建筑木结构的残损和力学强度降低。木材材性的变化与古建筑木结构的寿命息息相关,是影响木结构性能的内在因素,因此木材的老化问题是古建筑木结构研究中必须要考虑的方面。考虑木材老化问题,对木结构进行结构性能分析更具实际意义。

二、古建筑木结构问题探讨

我国古建筑木结构所用树种颇有讲究。对树种选择的考虑既有自然因素，又有社会人文因素，特别是封建等级制度的因素。通过对故宫建筑木结构树种的研究可以获得丰富的自然和历史信息。

随着岁月变迁，时光流逝，数百年前古建筑常用树种已不多，甚至绝迹。因此现代的修缮只能选用性质相近的树种代替。由于我国天然林禁伐，相近树种、成规格的木料也已经很难得到。这是问题之一。对此，应该开展木结构树种的系统研究，为扩展代用树种的选择范围提供科学依据。

原木砍伐后，当年材质较好，树皮完整，木腐菌尚未能侵入皮下感染木材，同时，树皮下的大量害虫暂时依靠皮下丰富营养生活，尚未钻入木材内危害。此时加工利用，可以保证材质优良。但是，高达80%（或以上）的木材含水率会造成加工木构件的严重开裂变形。这是一般常识，是任何专业人士都熟知的，也不会有人这样去做。原木经过贮存，含水率会有所降低，但是贮存期的原木会迅速降等变质。如果不采取任何保护措施，3～5 年后贮存原木会成为等外材而不堪使用。这是问题之二。为解决这一问题，一般规模较大的修缮工程都应该提前备料，并对木料采取专门的保护措施。当然，彻底的办法还是人工干燥，这就需要相应的技术和较高的投资，难度很大。

根据修缮现场施工经验，加工木构件的内部（10cm 以下）含水率多在40% 左右，有时更高，5cm 深处含水率多在30% 左右，这样的含水率在干燥过程中仍然会使木材开裂和变形。同时与我国2002 年颁布的“古建筑维修规范”提出的修缮更新木构件含水率须在20% 以下相差甚远。这是目前古建筑维修普遍存在的问题，也是历来难以解决的问题，使古建筑修缮面临一个尴尬局面。一些工程由于工期所限，仓促做了地仗、油饰，结果造成油饰木构件的迅速闷腐，而使这些古建筑4 ～ 5 年后便不得不进行修缮。这是问题之三。是材料问题，也是体制问题。市售含水率20％以下的合格木料，特别是原木，几乎没有。彻底解决办法便是对木构件做人工干燥和科学的化学防腐处理。木构件在相对较高的含水率下，极容易发生虫蛀和腐朽。一般来说，30％以上含水率木件在油饰情况下，干燥至20％以下含水率，需5 ～ 8 年，在此期间，有效的化学保护是绝对必要的。

三、古建筑木结构防护技术

木材是生物材料，所以它在潮湿的环境中，特别是在室外的环境中， 极易受到有害生物的侵袭（腐朽、虫蛀等）。同时，一些非生物因素（物力、化学等）也以不利于方式影响着木材，使其发生变化。

1.木结构防腐

木材防腐的历史可以追溯到约公元四世纪，晋朝葛洪《抱朴子》内篇“铜青涂木，入水不腐”，说明当时已经把铜的氧化物用于木材防腐。现阶段我国的森林资源已日趋匮乏， 许多古建筑木结构所用的防腐树种已无从寻觅，2006 年公布的第六次全国森林资源清查结果显示， 全国森林覆盖率为18.21%，人均森林占有面积仅0.08 公顷， 在全球排名134 位。所以将木材进行化学防腐已是大势所趋， 木材的化学防腐就是用有毒药剂（防腐剂）处理木材、杀死危害木材的各种生物或阻止其生长。防腐剂分为无机和有机两大类，无机药剂主要是一些水溶性的盐类，有机药剂又可分为油类和油溶性药剂两类。1957 年我国第一个木材防腐厂在武汉创办，时至今日，从事木材防腐的厂家已有一两百家， 虽然具体的木材防腐技术有很多种， 但具体到现场施工由于工期和现场条件的限制，已没有必要也不可能自己进行处理，材料采购时完全可以直接购买专业厂家已处理过的防腐木材，现场加工时再对锯切部位补刷桐油，钉接处均采用不锈钢钉， 并在钉眼处填嵌腻子和补刷桐油。木柱除采用了支撑在混凝土柱础上以隔断潮气上升的设计措施外，还在柱底开了十字槽口，以利通风和多余水分外渗。防腐剂要求厂家选用不影响油漆、可用于室外的材料，如铜铬硼（CCB）、氨溶砷酸铜（ACA）等。

2.木结构的防虫

木材防虫的历史可以追溯到约公元前500 年，孔子指出树木只有适时砍伐，才能很好的避免虫害，这和今天木材最好在冬天采伐的理念不谋而合。一般防腐木因为经有毒药剂处理过均有防虫功能，为保险起见， 在与木结构接触的地面又加做毒土处理措施，即将高浓度杀虫药剂喷洒在土壤中，与地基一起夯实，以隔断地下白蚁的来路。

3.木结构防火

对木构件的防火未严格要求，如果是房屋木结构，则首先要从构造上避免与高温、高热部位接触，必要时对木构件进行药剂处理，变易燃体为难燃体。

4.木结构防开裂

木材防开裂的历史最早， 可以追溯到几千年前燧人氏的钻木取火， 因为钻木取火必然是在干燥的木材上进行。木材的开裂与木材的含水率有着密切的关系， 木材的含水率是木材的一项重要的物理性质，对木材的防腐、防虫都有重要的影响。一般南方气干材的含水率为17%-18%，北方气干材的含水率为12%-13%。为防止木材开裂，要求厂家提供存放了2-3 年的木材， 使表面含水率能够降至25%以下， 或提供其他方法处理过含水率能够满足要求的木材。

四、古建筑木结构的修缮取材

用加速腐朽获得的木材,代替古建筑木结构中的旧木材,可以解决古建筑旧木材缺乏的弊端。一方面,在考虑腐朽条件下,对古建筑木结构大构件进行试验研究成为可能;另一方面,在加速腐朽前,可以确保新木材材质的一致性,使得腐朽后的木材和新木材具有可比性。通过试验研究,可以得出在不同老化程度下,各种性能指标的衰变规律,以及老化对整体性能的影响,从而可以模拟古建筑木结构在使用数百年后的实际力学性能。

中国古代木结构,在中国传统文化中占有很重要的位置,它们代表着中国古代科技发展水平。珍惜和保护这些文物古迹意义重大,本文针对古建筑木结构研究中存在的问题,把生物化学的研究方法应用到建筑结构分析中,用加速腐朽来解决古建筑木结构研究中的老化问题。用加速腐朽获得的木材,代替古建筑木结构中的旧木材,可以解决古建筑研究中旧木材缺乏的问题,同时确保新、旧木材材质的一致性,使腐朽后的木材和新木材具有可比性。从而使古代木结构研究能更深入、系统、完整的进行,为今后古建筑木结构状况勘查、维修方案制定和加固等保护性工程的实施,提供科学依据。

【参考文献】

[1] 古建筑木结构维护与加固技术规范 GB 50 165—92。

[2] 刘秀英、陈允适 . 从兴国寺防腐防虫技术处理探讨木结构保护问题，2003 年第4 期。

[3 ]陈允适.古建筑木结构与木质文物保护[M].中国建筑工业出版社,2007.

[4]杜仙洲.中国古建筑修缮技术[M].中国建筑工业出版社,1 983.