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木構古建筑墻體典型殘損問題分析

文檔作者：周乾文檔來源：故宮博物院		點擊數：	更新時間： 2025年10月31日
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上一篇：南昌報業大廈高空鋼結構施工技術

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12
施工技術
CONSTRUCTION TECHNOLOGY
2015年8月下
第44卷第16期
DOI：10．7672／sgjs2015160012
木構古建筑墻體典型殘損問題分析宰
周乾
(故宮博物院，北京100009)
[摘要】木構古建的墻體雖屬圍護構造，但影響結構的使用功能及抗震能力。為保護古建筑，采取現場勘查與分析
論證相結合的方法，研究了古建墻體的典型殘損問題與加固方法。基于墻體分類和受力特點，對其典型殘損問題
進行了歸納和匯總，分析了問題產生原因，提出了加固建議。結果表明：古建筑墻體出現的典型殘損問題包括開
裂、變形、酥堿、返堿、空鼓等；產生這些殘損問題的原因與外力作用、施工質量、自然因素等密切相關；采取局部替
換、拆砌、扒鋦拉接、新型材料等方法均可實現墻體的有效加固。
[關鍵詞]墻體；殘損；加固；中國古建筑
[中圖分類號】TU366．2 [文獻標識碼]A [文章編號】1002—8498(2015)16-0012-04
Typical Structural Health Problems of Filler Walls of
Chinese Ancient Buildings
Zhou Qian
(Palace Museum，Beijing 100009，China)
Abstract：Filler walls of Chinese ancient wooden building relates closely to using function as well as
aseismic behaviors of the whole building．To protect Chinese ancient buildings，filler walls were taken as
example to study their structural health problems and strengthening methods by survey as well as analysis
methods．According to types and bearing performances of the filler walls，their typical structural health
problems were summed up，causes for the problems were discussed，and strengthening advices were
proposed．Results show that typical structural health problems of the filler walls include crack，
deflection，salt in the SUrface soil，slack，hollowing and SO on；main causes for these problems relate to
external forces，construction process，air performances and SO on；besides，effectively strengthening
methods for the filler walls include reinstallation，partly replacement，iron components connection，new
material and SO on．
Key words：walls；structural health problems；strengthening；Chinese ancient buildings
我國古建筑以木結構為主，其構造主體包括基
礎、木構架、屋頂及墻體。古建墻體一般是指古建
筑中用磚石材料砌筑而成的圍護部分。按處于古
建筑的不同位置，古建墻體可分為檻墻、檐墻、廊
墻、山墻、夾山等種類?。其中，檻墻即窗戶隔扇之
下的墻體；檐墻即檐檁下側的圍護墻；廊墻即處于
廊子部位的內墻；山墻即建筑兩側的圍護墻，處于
桁檁端頭下側；夾山又名隔墻，是與山墻平行的內
墻。從工藝角度講，古建墻體砌筑方法一般為下堿
(即墻體下部，用以防潮隔堿)多采用干擺或絲縫做
·北京市博士后工作經費資助項目(2013ZZ-04)
[作者簡介】周乾，北京工業大學博士后，故宮博物院副研究員，Email：
qianzhou627@hotmail．com
[收稿日期】2014-1I-09
法，上身則糙砌抹灰。干擺即磨磚對縫墻面做法，
磚要經過砍磨加工，后口灌漿，墻表面無明顯灰縫，
平整、細致；絲縫即磚經砍磨加工，掛老漿灰砌筑，
后口亦灌漿，表面僅留一條很細的縫怛1。從功能上
講，古建筑中木構架為承載主體，墻體一般起圍護
作用。但從力學角度考慮，墻體仍有一定的結構作
用。如在木構架受到一般靜力荷載作用時，墻體可
減小上部額枋產生的豎向撓度及內力(墻體與其上
部額枋之間存在小的間隙，靜力作用下，額枋產生
豎向撓度，與墻體接觸并傳遞部分內力給墻體)；在
地震時，由于墻體剛度遠大于木構架，因而可約束
木構架的側移，減小木構架產生倒塌的可能性¨1。
由此可知，墻體的可靠性對古建筑整體的安全性能
有一定影響。圖1所示為故宮太和殿墻體照片及墻
萬方數據
周乾：木構古建筑墻體典型殘損問題分析
體平面分布圖。
檐墻
a外立面照片b平面分布
圖1太和殿墻體
Fig．1 Wall of Hall of Taihe Palace
由于磚石屬脆性材料，且長期暴露在空氣中，
在外力及自然因素作用下，難免產生殘損問題(即
處于無法正常受力、不能正常使用或瀕臨破壞的狀
態【41)，從而影響建筑整體的正常使用。因此，對古
建墻體進行殘損評估并采取可靠加固措施具有重
要意義。本文基于大量勘查及分析結果，探討古建
墻體的典型殘損問題，分析其產生原因，提出相關
加固方案，結果可為古建筑修繕加固提供參考。
1評估內容
參照《古建筑木結構維護與加固技術規范》
GB50165--92第4．1．11規定，墻體的殘損問題判定
依據包括如下幾個內容。
1)墻體風化墻體風化1m以上的區段內平均
風化深度與墻厚之比p，當墻高H<10m時，p>1／5
或按剩余截面驗算不合格則為殘損；當Ⅳ>10m時，
Jp>1／6或按剩余截面驗算不合格則為殘損。
2)傾斜對于單層房屋，H<10m時，△>H／
150或△>B／6記為殘損；日>10m時，A>H／150或
A>B／7記為殘損，其中△為墻體傾斜尺寸，B為墻
體厚度。
3)裂縫有通長的裂縫則記為殘損。
2典型問題
基于對大量古建筑的勘查結果，并參照上述古
建墻體殘損點評估內容，可將木構古建墻體典型殘
損問題(含產生殘損的主要誘因)歸納為如下5個
方面。
1)酥堿墻體(尤其是下部)長期暴露在空氣
中，因風化作用，很容易產生酥堿問題。該問題的
主要癥狀表現為：在空氣、水、生物作用下，磚塊逐
漸變成碎塊或粉末，磚表面一層一層剝落，風化處
磚的顏色變淺。酥堿問題不能得到及時解決時，隨
著墻體酥堿范圍增大，其有效受力截面尺寸減小，
很可能導致墻體開裂、倒塌等問題發生，進而影響
結構的正常使用。
2)返堿墻面返堿是墻體產生殘損的典型誘
因之一。返堿指修繕一新的磚墻表面析出白色的
粉末狀或者絮狀物質。返堿不僅影響墻體外觀，而
且對結構產生破壞不易發現破壞卻很大，鹽結晶過
程中由于結晶鹽不斷長大、增多，所產生的內應力
和體積膨脹會導致磚體產生裂紋和破碎，使得磚墻
結構松散，強度及穩定性下降"·。
3)開裂即墻體產生裂縫的問題，常見于下檻
及后檐墻體。裂縫有橫向及豎向、間斷及貫通等形
式，而豎向貫通裂縫則預示墻體產生破壞。裂縫產
生的因素除與外力作用相關外，溫度變化、地基不
均勻沉降均可引起墻體開裂。墻體開裂意味著墻
體承載能力降低，對減輕木構架的變形和內力作用
減弱，雖不至于對木結構穩定性構成威脅，但不利
于木構件抵抗水平或豎向外力作用，很容易產生過
大變形或加劇木構架破壞。因而采取措施減輕或
避免墻體開裂具有一定的意義。
4)空鼓即墻體外皮磚向外鼓出，甚至產生脫
落的問題，常見于下檻部位。墻體鼓閃初期對內層
磚造成的影響不大，這主要與墻體施工工藝密切相
關。墻體鼓閃后，若不及時采取加固措施，則將造
成墻體的有效承載截面不足，很容易導致剩余截面
在外力作用下產生開裂、變形等問題。此外，部分
磚塊脫落后，造成雨水入侵，墻體內層部位產生風
化等問題，進而導致墻體對木構架的受力貢獻減小
甚至喪失。由此可知，對墻體空鼓問題應及時采取
加固措施。
5)變形正常情況下，古建墻體一般保持為豎
直狀態。然而，不同因素作用下，墻體會產生變形。
這既包括地基不均勻沉降造成的豎向變形，也包括
地震作用下沿垂直墻面方向的歪閃，還包括墻體砌
筑材料老化導致自身承載力的降低，進而產生豎向
或扭曲變形。由于墻體屬脆性材料，因此其變形過
程往往伴隨開裂。墻體變形嚴重威脅墻體的功能，
主要表現為豎向變形導致墻體產生剪切裂縫，而側
向變形使墻體屬于偏心受力(自重為主)狀態，在外
力作用下很容易產生倒塌。
3原因分析
通過分析歸納，可得故宮古建磚瓦產生典型殘
損問題的主要原因包括如下幾個方面。
1)外力原因墻體產生殘損問題的一個重要
原因在于外力過大、構件自身承載力不足或構件之
間的連接強度過低。對于墻體開裂而言，當地基不
均勻沉降對墻體產生較大的剪切力，或木構架傾斜
對墻體產生壓力、致使承載力強度不足時，會導致
墻體產生開裂問題；對于墻體鼓閃而言，外層磚與
內部墻體黏結力不強時，在水平或豎向荷載作用下
很容易產生鼓閃、脫落。
萬方數據
14 施工技術第44卷
2)施工問題該問題包括施工工藝、施工材
料、施工質量等方面。從工藝角度講，古建下堿墻
體施工時，一般先糙砌內墻，再細作外層墻(僅1層
磚)，外墻與內墻之間通過灰漿黏結，即灌漿做法。
如圖2所示。一方面，糙砌的墻體強度較低；另一方
面，施工時，若黏結材料(即灰漿)強度不足或含量
過低，則墻體外層磚與內部磚之間的黏結力不牢；
上述因素會導致墻體產生空鼓、變形等。此外，墻
體砌筑時灰漿強度低會導致墻體易受外力作用而
產生殘損。墻體下基礎施工質量較差時會導致墻
體產生不均勻下沉問題。
糙砌做法
圖2古建下堿墻體施工常用工藝
Fig．2 The normal technology of the slack wall
in ancient buildings
3)自然因素古建墻體產生酥堿的原因在于
上述材料暴露于空氣中，與大氣、水及生物接觸過
程中產生物理、化學變化而在原地形成松散堆積
物。研究表明怕。：溫度的交替變化、水的凍結與融
化使磚坯墻體裂解成碎塊；干濕引起的可溶鹽的結
晶與潮解以及自然界中的雨水、地面水或地下水、
污染氣體等通過溶解、水化、水解、碳酸化、氧化等
方式，使得磚坯墻體表面酥堿粉化。
另對于返堿問題而言，研究表明¨?：在造成墻
體返堿的諸多因素中，制作磚所用的黏土等原材料
含可溶性硫酸鹽，是造成返堿問題的內因，而水的
遷移作用則為返堿的主要外界因素。目前用于古
建工程的新燒制青磚含有一定量的可溶鹽，由于灌
漿材料本身含有大量水，再加上可能存在的灌漿不
飽滿、密實度差問題，會加速墻體內水的遷移。水
在遷移過程中，攜帶了磚體內部的可溶鹽，這部分
可溶鹽在墻體表面反復溶解、結晶即形成堿。
4加固方法
基于古建墻體的典型殘損問題，可采取以下加
固措施。
1)拆砌超過下述情況之一的，應對墻體進行
拆砌"1：碎磚墻的歪閃尺寸≥8em；墻身局部空鼓面
積≥2m2，且凸出尺寸≥5em；墻體空鼓形成兩張皮，
墻體歪閃尺寸等≥4em并伴有開裂問題；下堿酥堿
深度≥1／3墻厚；墻體裂縫寬度≥3em；整磚墻的歪
閃程度≥墻厚的1／6或高度的1／10。拆砌舊墻體
要盡量按原型制、原材料、原工藝、原做法。對舊墻
體存在的先天不足，比如碎磚墻、用大泥砌筑，墻體
內外缺少拉接等弊病，在不影響墻體外形的前提
下，可以輔以現代的科學技術手段和措施，如提高
砌筑材料的強度，增強墻體內外拉接等。
拆除原有墻體時，從安全角度考慮，應對墻體
采取支頂措施，以避免墻體倒塌。同時，對于承重
木構架，也應使用杉槁進行支頂，以作為保護措施。
拆除墻體前，應檢查柱根是否糟朽，而需要墩接。
其主要原因在于柱子為主要承重構件，其完整程度
對木構架的穩定性影響很大。若需要墩接柱根時，
完成墩接后方可拆除墻體。拆除墻體時應該由上
往下拆，整磚整瓦應予以保留，并按類別存放，以備
重新砌筑墻體用料。
2)托換即對墻體進行臨時支頂，將下部掏空
并進行加固，之后恢復原狀的加固方法，通常用于
墻體本身完好或墻體附有文物不便拆砌，而主要殘
損位置位于墻體下部時的加固措施。如圖3所示為
山西長治崇慶寺地藏殿墻體托換照片，其加固背景
為墻體存在開裂、鼓閃等問題(下部嚴重)，但墻體
又是殿內泥塑文物的支撐和依靠體，僅考慮墻體的
修繕會造成泥塑變形或倒塌。基于此，采取以下具
體加固措施¨0|：首先對墻體進行水平支頂，以防止
墻體外鼓，然后將底部的基石及上部2～3層磚分別
移開，代以千斤頂承重，再采取加固材料對空鼓部
位加固使之牢固，最后將磚層及基石復位。
圖3墻體托換
Fig．3 Wall underpinning
3)下堿加固一般來說，墻體下堿表面酥堿深
度在3em以內的墻體，可以采用剔鑿挖補的方法進
行維修。方法是：用小鏟或鑿子將酥堿部分剔除干
凈，剔除面積宜為單個整磚的整數倍，從殘損磚的
中部開始，向四周剔鑿，露出好磚(見圖4)。用厚尺
寸的磚塊，按原位下肩磚的規格重新砍制，砍磨加
工后按原位鑲嵌，用水泥漿粘貼牢固。待干后進行
打點，使之與整體平整一致。當酥堿深度在3em以
上時，可以采取擇砌的方法(見圖5)。即剔除酥堿
的磚塊，將事先準備好的磚塊鑲砌在墻上。擇砌是
用整磚，挖補是用磚片。擇砌是針對成片的嚴重酥
萬方數據
周乾：木構古建筑墻體典型殘損問題分析
堿或松散的墻面，挖補是針對表面酥堿的墻面或個
別嚴重酥堿的磚塊。兩者修補的程度不同¨¨。一圖4墻面剔鑿
Fig．4 Wall chiseling
圈5擇砌
Fig．5 Selective masonry
4)扒鋦拉接古建大片墻體有事先加鐵扒鋦
子防止開裂做法，且外表露明處做成仙鶴、蝙蝠等
動物形狀。當裂縫<0．5cm時，可用鐵扒鋦沿墻縫
拉接，如圖6所示。上述扒鋦子間距宜小于1m，以
保證拉接效果。當裂縫寬度>0．5cm時，每隔相當
距離，剔除一層磚塊，內加扁鐵拉固，補磚后將裂縫
用水泥砂漿(1：1或1：2)調磚灰勾縫¨2|。重要建筑
可在縫內灌注水泥漿或環氧樹脂。該法為保持裂
縫現狀的加固，以防止裂縫繼續擴大。一圖6扒鋦加固
Fig．6 Iron components connection
5)新型材料應用舊1 工程實踐表明：墻體灌
漿不充實，漿液與墻體黏結性能差，灌漿材料在雨
水沖刷下大量流失，造成墻體返堿、空鼓等病害。
在古建傳統灌漿材料即糯米、桐油漿料基礎上加
入高分子材料改性劑，提高了灌漿材料的力學性
能、耐污性能，增強了石灰與磚之間的黏結強度和
耐水性，堵塞了墻體滲水通道，有效地防止水分的
大量遷移，提高了古建磚墻修復的綜合性能。故
宮博物院與多家機構研發的聚合物改性的糯米漿-
桐油灌漿料，在故宮午門城墻、神武門城臺修繕工
程中得到了應用。經過幾年來的監測，該法效果
良好。
6)墻體上身重新抹灰墻體上身一般有抹灰
做法。對于修補后的墻體上身，還應進行抹灰。抹
灰前，先將舊灰皮鏟除干凈，墻面用水淋濕，然后按
原做法分層，按原厚度抹制，趕壓堅實(見圖7)。大
墻抹灰有兩種做法：釘麻揪和沖筋上杠¨2|。釘麻揪
即在墻面上每約1m見方的面積內，釘麻揪一枚，麻
線長約0．5m，墻面橫豎拉線，按規定厚度先順豎線
抹出方道灰梗與拉線齊平，各條灰梗齊平后開始抹
灰，用平尺板以灰梗找平。沖筋上杠抹灰法用于墩
臺等大面積墻面，先在墻面四角拉線找平，將墻面
分為若干大格，沿格線釘扁鐵桿，沿鐵桿抹砂灰梗，
厚度稍超過鐵桿，然后分格抹底灰，用杠尺由上往
下抹，沖過鐵桿灰梗，遇有凸凹不平處，加抹罩面灰
1—2道趕光壓平。
c基層澆水d重新抹灰
圖7墻體上身重新抹灰
Fig．7 Anew plastering of the wall
5 結語
1)古建墻體的典型殘損問題包括開裂、變形、
酥堿、空鼓等。
2)墻體產生典型殘損問題的主要原因有外力
作用、施工質量、自然因素等。
3)對于開裂墻體，可采用扒鋦拉接加固法；風
化酥堿墻體，可采用局部替換方法；對于變形、空鼓
及嚴重開裂或風化的墻體，宜采用拆砌或托換方
法。拆砌后墻體上身抹灰可采用釘麻揪或沖筋上
杠的施工方法。
4)新型材料的應用，對于減輕古建筑墻體的典
型殘損問題有一定的促進作用。
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(下轉第50頁)
萬方數據
50 施工技術第44卷
表2 混凝土預制構件安裝允許偏差及檢驗方法
Table 2 The aHowable deviation and test method
of concrete precast component erection
并未廣泛應用，錨固板生產廠家少，檢測單位對其
性能檢測存在缺項。
4)柱縱向受力鋼筋采用定位箍結合定位筋的
方式，確保鋼筋的絕對位置；柱牛腿上表面收面時
采用一切測量手段，控制上表面標高及水平度。因
Pc構件過重，無有效可靠支撐點，吊裝完畢后采用
其他手段校正粱垂直度、標高不易控制，效率太低。
7經濟效益對比
PC結構梁工藝簡單、資源投入少、施工效率高、
安全綠色、節約工期，實現未來工業廠房結構施工
工廠化、模塊化。如今日益增長的勞動力成本及日
益減少的勞動力問題_．直困擾著建筑業的發展，PC
構件在建筑行業的應用及推廣將會越來越普及。
由于中國電信陜西公司智慧云服務基地一期工程
建設項目之動力站工程屋面與3層梁板數量相同，
梁板尺寸相似，故以3層的勞動力投入和施工工期
進行對比。勞動力、工期、機械投入與現澆結構對
比如圖8和表3所示。
表3工期對比
Table 3 The comparison of construction period
注：本項目之動力站工程Pc構件為297根，安裝時間7d
8 結語
隨著社會的發展，工業與民用建筑出現興盛的
狀態，為了適應社會發展以及業主對建筑質量、工
期的高要求，如何能夠實現建筑產業工廠化、模塊
50
一<40
妄30
臀20
：IlR
10
O
i霸磊橐安裝T
I
量ji’1
Pc構件現澆結構
、圖8勞動力投入對比
Fig．8 The comparison of labor input
化，是中國建筑業急需解決的問題，PC構件實現了
工廠化、模塊化，這樣減少勞動力的投人、縮短工
期，并能減少現澆結構由于模板拼接不良、脹模、腳
手架大面積坍塌等問題，能夠減少后期的主體修補
量又能保證施工現場的安全性。
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