古建筑木構(gòu)件與木質(zhì)文物保護(hù)方法

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摘要：在我國珍貴的歷史文化遺產(chǎn)中，古建筑是獨(dú)一無二的，以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和優(yōu)良的力學(xué)性能而聞名，屹立于神州大地幾百年、幾千年，為后人留下了寶貴的財(cái)富。部分木質(zhì)結(jié)構(gòu)的古建筑在歲月的變遷中遭受風(fēng)吹雨打的侵害，被不斷地腐蝕，進(jìn)而出現(xiàn)不同程度的損害。還有部分古建筑受到戰(zhàn)爭(zhēng)的洗禮、蟲蛀的損害、人為的無知破壞，損害嚴(yán)重，無法修繕。現(xiàn)有的古建筑均存在內(nèi)部木質(zhì)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)損壞的問題，面臨坍塌的嚴(yán)重危險(xiǎn)。這些古建筑的文物價(jià)值隨破壞而降低，失去其精髓和靈魂。因此，對(duì)這些帶有歷史烙印的古建筑進(jìn)行修繕與加固工作是極為重要的。文章針對(duì)我國目前的古建筑木構(gòu)件和木質(zhì)文物的保護(hù)現(xiàn)狀展開闡述，結(jié)合古建筑木構(gòu)件與木質(zhì)文物的保護(hù)方法進(jìn)行分析，以木質(zhì)的結(jié)構(gòu)修復(fù)為切入點(diǎn)，探尋新方法、新工藝在古建筑修復(fù)和保護(hù)中的作用，以期為古建筑加固提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：古建筑；結(jié)構(gòu)；木質(zhì)文物；保護(hù)

1古建筑木構(gòu)件與木質(zhì)文物保護(hù)基礎(chǔ)

1.1概述

伴隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，工業(yè)化進(jìn)程的加快，城市不斷地建設(shè)和發(fā)展，古建筑在現(xiàn)代城市建設(shè)中出現(xiàn)了拆與留的難題，如何保持古建筑的整體風(fēng)貌，帶動(dòng)現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，并做好對(duì)傳統(tǒng)文化的保護(hù)是我們亟須解決的問題。目前，我國因管理不善、隨意破壞導(dǎo)致古建筑殘破。這些都是我們不愿意看到的，也與歷史文化遺產(chǎn)保護(hù)研究背道而馳。因此，我們必須提高人們對(duì)歷史的認(rèn)識(shí)，樹立文化自信，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)文化發(fā)展，保護(hù)歷史文化遺產(chǎn)。1.1.1古建筑木構(gòu)件古建筑是人類在歷史發(fā)展過程中遺留下來的建筑，是具體物質(zhì)的保存，由人類創(chuàng)造并與人類生活息息相關(guān)，且不能重新創(chuàng)造。其在歷史、文化、科技、藝術(shù)、人文等方面表現(xiàn)出很高的研究?jī)r(jià)值。一座保存完整的古木建筑不僅是當(dāng)時(shí)歷史文化的重要體現(xiàn)，而且也是社會(huì)變遷的歷史痕跡。古建筑的木構(gòu)件是古代文化遺產(chǎn)的重要組成部分，是脆弱的，具有不可再生性，一旦造成破壞將無法修復(fù)。因此，保護(hù)它們是刻不容緩的事情。1.1.2木質(zhì)文物木質(zhì)文物更是不可再生的珍貴文物，這類文物反映了人類的生活、社會(huì)、思想等，也反映了當(dāng)時(shí)社會(huì)的發(fā)展程度和社會(huì)生態(tài)環(huán)境狀況，是人類了解歷史的重要物證，更是社會(huì)發(fā)展進(jìn)程中的文化指引。對(duì)文物進(jìn)行保護(hù)管理、科學(xué)研究可以使人類更好地了解歷史，深刻認(rèn)識(shí)人類社會(huì)發(fā)展客觀規(guī)律，更好地服務(wù)于當(dāng)代社會(huì)，利于未來社會(huì)的發(fā)展，具有十分重要的意義。

2我國古木建筑的特點(diǎn)

2.1以木結(jié)構(gòu)體系為主

與西方的古建筑體系相比，我國古木建筑更具特色，古木建筑是獨(dú)立的機(jī)構(gòu)體系。比較來看，我國現(xiàn)存古建筑中木質(zhì)建筑較多，文物木構(gòu)架優(yōu)勢(shì)更加突出。①木構(gòu)架的承重結(jié)構(gòu)與維護(hù)結(jié)構(gòu)是獨(dú)立存在的，而建筑物重量由木構(gòu)架來支撐托起，維護(hù)和分隔空間的卻是墻壁。這樣兩者相輔相成，但又獨(dú)立分開存在。②在任何氣候條件下，木材都可以應(yīng)用。在修建建筑時(shí)可以根據(jù)不同地區(qū)的氣候條件，修建不同的房屋高度、墻壁的厚度，挑選適合的材料，選取門窗的位置和大小。③由于木材本身的特性和紋理構(gòu)造，其可以通過溫度調(diào)節(jié)而自動(dòng)伸縮，在構(gòu)架時(shí)與構(gòu)造節(jié)點(diǎn)時(shí)可以適當(dāng)調(diào)節(jié)，即使在自然災(zāi)害發(fā)生時(shí)墻壁倒塌，也可確保房屋整體不會(huì)坍塌，并減輕地震造成的破壞程度。④人類在建造房屋時(shí)，取木非常方便，不但可以提高施工速度，而且現(xiàn)場(chǎng)加工制作也確保了木材成品的質(zhì)量。尤其是木材較磚石更易于加工制作，所以在修建房屋時(shí)使用十分方便。

2.2多采用構(gòu)架制結(jié)構(gòu)

我國木結(jié)構(gòu)體系一直都采用的是構(gòu)架制的結(jié)構(gòu)原理，使橫梁在四根柱子共同作用下被撐起，豎枋拼裝構(gòu)成“間”型。大部分的普通木質(zhì)建筑都由單數(shù)組成，如三、五、七、九間，數(shù)字越大即開間數(shù)越多，構(gòu)架等級(jí)也越高，也越復(fù)雜。最出名的古木構(gòu)件建筑當(dāng)屬十一開間的紫禁城太和殿，是我國現(xiàn)存等級(jí)最高的古建筑。一般古木建筑里面是由臺(tái)基、屋身、屋頂組成，建筑屋頂?shù)拇笮∫彩侨祟惿矸莸南笳鳎偈浇ㄖ奈蓓攧t顯得體形碩大，因而在屋頂?shù)亩喾N制式中也有等級(jí)之分。

2.3斗拱

中國古木建筑結(jié)構(gòu)中，最關(guān)鍵的構(gòu)件便是斗拱，其主要作用是在柱子上伸出懸臂梁，用懸臂梁承托出檐部位的全部重量。

2.4外部輪廓特異

我國古木建筑的最大特點(diǎn)便是外部輪廓的特異性，有色彩鮮艷的曲線坡面屋頂，有院落式的建筑群，展現(xiàn)出廣闊的空間。

3古木建筑發(fā)展的歷史

在中國歷史上，古木建筑一直占有舉足輕重的地位，木構(gòu)架承重結(jié)構(gòu)是主要的表達(dá)形式。早在西元前春秋時(shí)期，木構(gòu)梁柱系統(tǒng)就已初步完備并廣泛采用，到漢代已經(jīng)相當(dāng)成熟。木構(gòu)結(jié)構(gòu)可分為抬梁式、穿斗式、井干式，使用最普遍的是抬梁式。至唐代，斗拱已成為木構(gòu)架建筑中最特殊的構(gòu)件，從簡(jiǎn)單的墊托、挑檐構(gòu)件發(fā)展為緊密關(guān)聯(lián)的梁枋與柱網(wǎng)上的“井”字格形復(fù)合梁，不僅需要向外挑檐，承托住內(nèi)部天花板的重量，更重要的是確保了木構(gòu)架的整體統(tǒng)一性，是大型古建筑不可或缺的部分。宋代斗拱在木構(gòu)架節(jié)點(diǎn)上使用逐漸減少，更多是增大開間距離，加高了柱身。元、明、清時(shí)期，額枋和隨梁枋在柱頭上大量使用，構(gòu)架的整體性進(jìn)一步加強(qiáng)，斗拱的體型逐漸變小，無須達(dá)到結(jié)構(gòu)的作用，裝飾效果越來越明顯，最后形成等級(jí)差異的裝飾物。

4古建筑木構(gòu)件與木質(zhì)文物的保護(hù)方法

古建筑大部分以木材為根骨，如何對(duì)這些木質(zhì)文物進(jìn)行科學(xué)的保護(hù)，既不損壞文物本身，又傳承了其蘊(yùn)含的價(jià)值，在處理方法上更是將物理和化學(xué)方法融合，運(yùn)用無損檢測(cè)技術(shù)。研究和保護(hù)好現(xiàn)存的古建筑木構(gòu)件與木質(zhì)文物，不僅繼承和弘揚(yáng)我國的民族文化，而且能夠獲得巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

4.1古建筑木構(gòu)件和木質(zhì)文物的自然構(gòu)造及其保護(hù)的阻礙

4.1.1木構(gòu)件和木質(zhì)文物的自然結(jié)構(gòu)古建筑的木構(gòu)件和木質(zhì)文物基本上都是由高分子物質(zhì)和低分子物質(zhì)共同構(gòu)成的天然木材。木材的細(xì)胞壁組成物質(zhì)主要是纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等，它們?cè)谀静目偭恐姓急冗_(dá)到90%，而木材中的一種多孔質(zhì)材料木材油很容易遭受到生物腐蝕和分解。因此，木質(zhì)構(gòu)件和木質(zhì)文物本身的樹種差異也使它們的保護(hù)方法千差萬別，保護(hù)工作更是復(fù)雜、艱巨，對(duì)其物質(zhì)基礎(chǔ)性質(zhì)進(jìn)行研究和把握，才能做到真正的保護(hù)。4.1.2木構(gòu)件和木質(zhì)文物保護(hù)的阻礙①生物性損害。通俗講，生物性的損害以害蟲蛀蝕為主。這些害蟲有蛀食木材的天牛、象鼻蟲、白蟻、蛀木水虱等，尤其是白蟻，不僅種類多，數(shù)量大，隱秘性強(qiáng)，對(duì)古建筑木制構(gòu)件和木質(zhì)文物都有毀滅性的損壞。而蛀木水虱對(duì)古建筑物損害也是非常巨大的，它們把淹沒在水中的木材蛀食出大大小小的孔洞，海浪一沖擊就徹底摧毀。因此，生物性的損害是最具有破壞性的，防蟲和防腐是木質(zhì)文物保護(hù)最重要的措施。②微生物損害。微生物損害也是木材損壞的重要原因之一，其中褐腐菌和白腐菌是對(duì)木材植物性損害最嚴(yán)重的木腐菌，它們分解木材，降解木材中的纖維素、半纖維素、木質(zhì)素，還會(huì)通過變色菌的作用使木構(gòu)件和木質(zhì)文物的顏色發(fā)生變化，木質(zhì)素分解越高，木材腐蝕越嚴(yán)重。③物理性損害。物理性損害也是木材損壞的重要原因之一。受聲音、光、氣候等物理因素影響，木材也會(huì)發(fā)生變化，且物理因素一般不會(huì)單一存在，和化學(xué)、生物因素基本同時(shí)存在。此外物理性損害中，含水量對(duì)木材的影響很大，含水量越高，木材降解速度越快。一般木構(gòu)件和木質(zhì)文物在不受保護(hù)的極端情況下，木材會(huì)因?yàn)楦稍锸湛s整體受到破壞，此破壞是不可逆轉(zhuǎn)的。④化學(xué)性損害。化學(xué)性損害對(duì)古建筑的木構(gòu)件與木質(zhì)文物產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的破壞，主要是金屬、氣體和酸堿鹽溶液對(duì)木材的破壞。由于木構(gòu)件與木質(zhì)文物的濕度在水分溶解的作用下，木材膨脹，降低了化學(xué)強(qiáng)度和木材強(qiáng)度，進(jìn)而使其結(jié)構(gòu)完全被破壞。

4.2木構(gòu)件和木質(zhì)文物保護(hù)的方法

4.2.1物理法①降低木質(zhì)文物里面的含水率。控制木材的含水率在一定程度上保護(hù)了木構(gòu)件和木質(zhì)文物，木材的含水率是重要的物理特性。對(duì)木材防腐、加固處理影響最大的便是硼酸濃度的性質(zhì)，保護(hù)出土文物的首要任務(wù)就是確保文物形狀不變，在木材中快速注入穩(wěn)定的物質(zhì)，確保木材保持合適的含水率，免受木腐菌和害蟲的侵害。②防腐。在木構(gòu)件和木質(zhì)文物的修復(fù)過程中，對(duì)防腐劑的使用都有嚴(yán)格的限制或禁止。在一般情況下都會(huì)采用比較安全的物理方法來消滅木質(zhì)害蟲，檢疫輻射處理手段是目前最好的物理防腐方式。充分利用離子輻射來消除有害生物，有效防止有害生物的擴(kuò)散。這種無毒、無害、無污染的手段，不影響文物的品質(zhì)。目前物理防腐方法有冷凍、加熱處理；二氧化碳、熏蒸、低氧處理，達(dá)到殺死害蟲、保護(hù)古建筑木構(gòu)件和木質(zhì)文物的效果。4.2.2生物防治法生物防治法是利用生物或者生物技術(shù)來消滅有害生物的一種非物理處理方式。在采用生物防治法治蟲害時(shí)，需謹(jǐn)記不能使用有毒的物質(zhì)，避免對(duì)環(huán)境造成污染。這種保護(hù)方式目前因?yàn)榧夹g(shù)、資金等問題在文物保護(hù)中應(yīng)用很少。4.2.3化學(xué)法化學(xué)防腐劑是保護(hù)木材的化學(xué)藥劑，它能使木材免受細(xì)菌和生物的損害。一般殺菌和殺蟲的防腐劑分為有機(jī)和無機(jī)兩大類。無機(jī)藥劑包含了水溶性的堿鹽類，而有機(jī)藥劑包含油類、油溶劑。我們常用的是幾種相互配合的復(fù)合型藥劑，不僅效果好，性能更加優(yōu)化，按照其功能比例大大提升藥性。最特別有效的方法便是木材的氣相硼處理，它融合了傳統(tǒng)的木材防腐處理技術(shù)，不依靠溶劑，將防腐劑有效成分汽化后作用于木材，這樣利于集中硼氣進(jìn)入木材，與之水分形成硼酸，構(gòu)成一種天然的木材防腐劑，沉積于木材里。要結(jié)合木材品種和滲透性做好防腐處理，對(duì)藥劑量進(jìn)行卡控，檢測(cè)防腐劑和滲入度的結(jié)果一般以顏色來判定。4.2.4熏蒸劑法熏蒸劑方法也是一種特殊的防腐保護(hù)法，利用一定濃度的無毒氣體，在密閉環(huán)境下消滅害蟲，達(dá)到防腐效果。但由于木材致密環(huán)境的特殊性，此方法對(duì)于木材中的害蟲、木腐菌無法達(dá)到完全預(yù)防的效果，還需與一些防腐藥劑配合使用。熏蒸劑法也是目前使用廣泛的一種化學(xué)處理方法，在木材中殺蟲滅菌的效果最佳，而且對(duì)木材的傷害最小。在處理過程中，必須要求熏蒸劑處在一定的溫度和壓力下。為提升熏蒸的效果，也可加入適量的增效劑，或者改善熏蒸的現(xiàn)實(shí)條件，確保環(huán)境的密閉性。4.2.5化學(xué)加固法目前，化學(xué)加固法已成為保護(hù)古建筑木構(gòu)件和木質(zhì)文物的重要手段，既可避免木材受到蟲害、機(jī)械損傷，又可保持木材的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，更可提高木材的防腐能力。化學(xué)加固法分為有機(jī)化合物和無機(jī)化合物加固法，常用的方法有真空法、熱化固化法、冷凍干燥法等。其中冷凍干燥法能夠最大限度減少木材開裂和變形，是處理潮濕木材特別常用的方法。4.2.6無損檢測(cè)技術(shù)法在古建筑木構(gòu)件和木質(zhì)文物保護(hù)中，最重要的是確保古建筑的完整性。應(yīng)用無損檢測(cè)技術(shù)可以解決對(duì)木材的殘余強(qiáng)度和木質(zhì)文物內(nèi)部的缺陷部位的探測(cè)問題，尤其是在木材內(nèi)部發(fā)生了腐朽現(xiàn)象時(shí)，就需要應(yīng)用無損檢測(cè)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行實(shí)際的勘察和分析，并做好相應(yīng)措施避免其受損害，也可應(yīng)用應(yīng)力波、超聲波，利用它們傳入木材里的波聲、速度來判定木材腐朽的程度。

5結(jié)語

文化底蘊(yùn)是城市的靈魂，歷史文化是對(duì)古人生活智慧的傳承，也是一個(gè)城市的內(nèi)涵和特色。古建筑正是承載著歷史文化的載體，記錄著時(shí)代變遷的痕跡，蘊(yùn)涵著人文與歷史的內(nèi)容。運(yùn)用高新技術(shù)對(duì)文化價(jià)值較高的古建筑進(jìn)行修繕和原貌恢復(fù)，能夠發(fā)揮古建筑物的使用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，傳承和弘揚(yáng)對(duì)歷史文化，對(duì)每個(gè)時(shí)代的發(fā)展都有重要意義。

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作者：李文龍 單位：大同市古建筑保護(hù)研究院