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木构古建筑墙体典型残损问题分析

文档作者：周乾文档来源：故宫博物院		点击数：	更新时间： 2025年10月31日
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上一篇：南昌报业大厦高空钢结构施工技术

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12
施工技术
CONSTRUCTION TECHNOLOGY
2015年8月下
第44卷第16期
DOI：10．7672／sgjs2015160012
木构古建筑墙体典型残损问题分析宰
周乾
(故宫博物院，北京100009)
[摘要】木构古建的墙体虽属围护构造，但影响结构的使用功能及抗震能力。为保护古建筑，采取现场勘查与分析
论证相结合的方法，研究了古建墙体的典型残损问题与加固方法。基于墙体分类和受力特点，对其典型残损问题
进行了归纳和汇总，分析了问题产生原因，提出了加固建议。结果表明：古建筑墙体出现的典型残损问题包括开
裂、变形、酥碱、返碱、空鼓等；产生这些残损问题的原因与外力作用、施工质量、自然因素等密切相关；采取局部替
换、拆砌、扒锔拉接、新型材料等方法均可实现墙体的有效加固。
[关键词]墙体；残损；加固；中国古建筑
[中图分类号】TU366．2 [文献标识码]A [文章编号】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
我国古建筑以木结构为主，其构造主体包括基
础、木构架、屋顶及墙体。古建墙体一般是指古建
筑中用砖石材料砌筑而成的围护部分。按处于古
建筑的不同位置，古建墙体可分为槛墙、檐墙、廊
墙、山墙、夹山等种类⋯。其中，槛墙即窗户隔扇之
下的墙体；檐墙即檐檩下侧的围护墙；廊墙即处于
廊子部位的内墙；山墙即建筑两侧的围护墙，处于
桁檩端头下侧；夹山又名隔墙，是与山墙平行的内
墙。从工艺角度讲，古建墙体砌筑方法一般为下碱
(即墙体下部，用以防潮隔碱)多采用干摆或丝缝做
·北京市博士后工作经费资助项目(2013ZZ-04)
[作者简介】周乾，北京工业大学博士后，故宫博物院副研究员，Email：
qianzhou627@hotmail．com
[收稿日期】2014-1I-09
法，上身则糙砌抹灰。干摆即磨砖对缝墙面做法，
砖要经过砍磨加工，后口灌浆，墙表面无明显灰缝，
平整、细致；丝缝即砖经砍磨加工，挂老浆灰砌筑，
后口亦灌浆，表面仅留一条很细的缝怛1。从功能上
讲，古建筑中木构架为承载主体，墙体一般起围护
作用。但从力学角度考虑，墙体仍有一定的结构作
用。如在木构架受到一般静力荷载作用时，墙体可
减小上部额枋产生的竖向挠度及内力(墙体与其上
部额枋之间存在小的间隙，静力作用下，额枋产生
竖向挠度，与墙体接触并传递部分内力给墙体)；在
地震时，由于墙体刚度远大于木构架，因而可约束
木构架的侧移，减小木构架产生倒塌的可能性¨1。
由此可知，墙体的可靠性对古建筑整体的安全性能
有一定影响。图1所示为故宫太和殿墙体照片及墙
万方数据
周乾：木构古建筑墙体典型残损问题分析
体平面分布图。
檐墙
a外立面照片b平面分布
图1太和殿墙体
Fig．1 Wall of Hall of Taihe Palace
由于砖石属脆性材料，且长期暴露在空气中，
在外力及自然因素作用下，难免产生残损问题(即
处于无法正常受力、不能正常使用或濒临破坏的状
态【41)，从而影响建筑整体的正常使用。因此，对古
建墙体进行残损评估并采取可靠加固措施具有重
要意义。本文基于大量勘查及分析结果，探讨古建
墙体的典型残损问题，分析其产生原因，提出相关
加固方案，结果可为古建筑修缮加固提供参考。
1评估内容
参照《古建筑木结构维护与加固技术规范》
GB50165--92第4．1．11规定，墙体的残损问题判定
依据包括如下几个内容。
1)墙体风化墙体风化1m以上的区段内平均
风化深度与墙厚之比p，当墙高H<10m时，p>1／5
或按剩余截面验算不合格则为残损；当Ⅳ>10m时，
Jp>1／6或按剩余截面验算不合格则为残损。
2)倾斜对于单层房屋，H<10m时，△>H／
150或△>B／6记为残损；日>10m时，A>H／150或
A>B／7记为残损，其中△为墙体倾斜尺寸，B为墙
体厚度。
3)裂缝有通长的裂缝则记为残损。
2典型问题
基于对大量古建筑的勘查结果，并参照上述古
建墙体残损点评估内容，可将木构古建墙体典型残
损问题(含产生残损的主要诱因)归纳为如下5个
方面。
1)酥碱墙体(尤其是下部)长期暴露在空气
中，因风化作用，很容易产生酥碱问题。该问题的
主要症状表现为：在空气、水、生物作用下，砖块逐
渐变成碎块或粉末，砖表面一层一层剥落，风化处
砖的颜色变浅。酥碱问题不能得到及时解决时，随
着墙体酥碱范围增大，其有效受力截面尺寸减小，
很可能导致墙体开裂、倒塌等问题发生，进而影响
结构的正常使用。
2)返碱墙面返碱是墙体产生残损的典型诱
因之一。返碱指修缮一新的砖墙表面析出白色的
粉末状或者絮状物质。返碱不仅影响墙体外观，而
且对结构产生破坏不易发现破坏却很大，盐结晶过
程中由于结晶盐不断长大、增多，所产生的内应力
和体积膨胀会导致砖体产生裂纹和破碎，使得砖墙
结构松散，强度及稳定性下降"·。
3)开裂即墙体产生裂缝的问题，常见于下槛
及后檐墙体。裂缝有横向及竖向、间断及贯通等形
式，而竖向贯通裂缝则预示墙体产生破坏。裂缝产
生的因素除与外力作用相关外，温度变化、地基不
均匀沉降均可引起墙体开裂。墙体开裂意味着墙
体承载能力降低，对减轻木构架的变形和内力作用
减弱，虽不至于对木结构稳定性构成威胁，但不利
于木构件抵抗水平或竖向外力作用，很容易产生过
大变形或加剧木构架破坏。因而采取措施减轻或
避免墙体开裂具有一定的意义。
4)空鼓即墙体外皮砖向外鼓出，甚至产生脱
落的问题，常见于下槛部位。墙体鼓闪初期对内层
砖造成的影响不大，这主要与墙体施工工艺密切相
关。墙体鼓闪后，若不及时采取加固措施，则将造
成墙体的有效承载截面不足，很容易导致剩余截面
在外力作用下产生开裂、变形等问题。此外，部分
砖块脱落后，造成雨水入侵，墙体内层部位产生风
化等问题，进而导致墙体对木构架的受力贡献减小
甚至丧失。由此可知，对墙体空鼓问题应及时采取
加固措施。
5)变形正常情况下，古建墙体一般保持为竖
直状态。然而，不同因素作用下，墙体会产生变形。
这既包括地基不均匀沉降造成的竖向变形，也包括
地震作用下沿垂直墙面方向的歪闪，还包括墙体砌
筑材料老化导致自身承载力的降低，进而产生竖向
或扭曲变形。由于墙体属脆性材料，因此其变形过
程往往伴随开裂。墙体变形严重威胁墙体的功能，
主要表现为竖向变形导致墙体产生剪切裂缝，而侧
向变形使墙体属于偏心受力(自重为主)状态，在外
力作用下很容易产生倒塌。
3原因分析
通过分析归纳，可得故宫古建砖瓦产生典型残
损问题的主要原因包括如下几个方面。
1)外力原因墙体产生残损问题的一个重要
原因在于外力过大、构件自身承载力不足或构件之
间的连接强度过低。对于墙体开裂而言，当地基不
均匀沉降对墙体产生较大的剪切力，或木构架倾斜
对墙体产生压力、致使承载力强度不足时，会导致
墙体产生开裂问题；对于墙体鼓闪而言，外层砖与
内部墙体黏结力不强时，在水平或竖向荷载作用下
很容易产生鼓闪、脱落。
万方数据
14 施工技术第44卷
2)施工问题该问题包括施工工艺、施工材
料、施工质量等方面。从工艺角度讲，古建下碱墙
体施工时，一般先糙砌内墙，再细作外层墙(仅1层
砖)，外墙与内墙之间通过灰浆黏结，即灌浆做法。
如图2所示。一方面，糙砌的墙体强度较低；另一方
面，施工时，若黏结材料(即灰浆)强度不足或含量
过低，则墙体外层砖与内部砖之间的黏结力不牢；
上述因素会导致墙体产生空鼓、变形等。此外，墙
体砌筑时灰浆强度低会导致墙体易受外力作用而
产生残损。墙体下基础施工质量较差时会导致墙
体产生不均匀下沉问题。
糙砌做法
图2古建下碱墙体施工常用工艺
Fig．2 The normal technology of the slack wall
in ancient buildings
3)自然因素古建墙体产生酥碱的原因在于
上述材料暴露于空气中，与大气、水及生物接触过
程中产生物理、化学变化而在原地形成松散堆积
物。研究表明怕。：温度的交替变化、水的冻结与融
化使砖坯墙体裂解成碎块；干湿引起的可溶盐的结
晶与潮解以及自然界中的雨水、地面水或地下水、
污染气体等通过溶解、水化、水解、碳酸化、氧化等
方式，使得砖坯墙体表面酥碱粉化。
另对于返碱问题而言，研究表明¨⋯：在造成墙
体返碱的诸多因素中，制作砖所用的黏土等原材料
含可溶性硫酸盐，是造成返碱问题的内因，而水的
迁移作用则为返碱的主要外界因素。目前用于古
建工程的新烧制青砖含有一定量的可溶盐，由于灌
浆材料本身含有大量水，再加上可能存在的灌浆不
饱满、密实度差问题，会加速墙体内水的迁移。水
在迁移过程中，携带了砖体内部的可溶盐，这部分
可溶盐在墙体表面反复溶解、结晶即形成碱。
4加固方法
基于古建墙体的典型残损问题，可采取以下加
固措施。
1)拆砌超过下述情况之一的，应对墙体进行
拆砌"1：碎砖墙的歪闪尺寸≥8em；墙身局部空鼓面
积≥2m2，且凸出尺寸≥5em；墙体空鼓形成两张皮，
墙体歪闪尺寸等≥4em并伴有开裂问题；下碱酥碱
深度≥1／3墙厚；墙体裂缝宽度≥3em；整砖墙的歪
闪程度≥墙厚的1／6或高度的1／10。拆砌旧墙体
要尽量按原型制、原材料、原工艺、原做法。对旧墙
体存在的先天不足，比如碎砖墙、用大泥砌筑，墙体
内外缺少拉接等弊病，在不影响墙体外形的前提
下，可以辅以现代的科学技术手段和措施，如提高
砌筑材料的强度，增强墙体内外拉接等。
拆除原有墙体时，从安全角度考虑，应对墙体
采取支顶措施，以避免墙体倒塌。同时，对于承重
木构架，也应使用杉槁进行支顶，以作为保护措施。
拆除墙体前，应检查柱根是否糟朽，而需要墩接。
其主要原因在于柱子为主要承重构件，其完整程度
对木构架的稳定性影响很大。若需要墩接柱根时，
完成墩接后方可拆除墙体。拆除墙体时应该由上
往下拆，整砖整瓦应予以保留，并按类别存放，以备
重新砌筑墙体用料。
2)托换即对墙体进行临时支顶，将下部掏空
并进行加固，之后恢复原状的加固方法，通常用于
墙体本身完好或墙体附有文物不便拆砌，而主要残
损位置位于墙体下部时的加固措施。如图3所示为
山西长治崇庆寺地藏殿墙体托换照片，其加固背景
为墙体存在开裂、鼓闪等问题(下部严重)，但墙体
又是殿内泥塑文物的支撑和依靠体，仅考虑墙体的
修缮会造成泥塑变形或倒塌。基于此，采取以下具
体加固措施¨0|：首先对墙体进行水平支顶，以防止
墙体外鼓，然后将底部的基石及上部2～3层砖分别
移开，代以千斤顶承重，再采取加固材料对空鼓部
位加固使之牢固，最后将砖层及基石复位。
图3墙体托换
Fig．3 Wall underpinning
3)下碱加固一般来说，墙体下碱表面酥碱深
度在3em以内的墙体，可以采用剔凿挖补的方法进
行维修。方法是：用小铲或凿子将酥碱部分剔除干
净，剔除面积宜为单个整砖的整数倍，从残损砖的
中部开始，向四周剔凿，露出好砖(见图4)。用厚尺
寸的砖块，按原位下肩砖的规格重新砍制，砍磨加
工后按原位镶嵌，用水泥浆粘贴牢固。待干后进行
打点，使之与整体平整一致。当酥碱深度在3em以
上时，可以采取择砌的方法(见图5)。即剔除酥碱
的砖块，将事先准备好的砖块镶砌在墙上。择砌是
用整砖，挖补是用砖片。择砌是针对成片的严重酥
万方数据
周乾：木构古建筑墙体典型残损问题分析
碱或松散的墙面，挖补是针对表面酥碱的墙面或个
别严重酥碱的砖块。两者修补的程度不同¨¨。一图4墙面剔凿
Fig．4 Wall chiseling
圈5择砌
Fig．5 Selective masonry
4)扒锔拉接古建大片墙体有事先加铁扒锔
子防止开裂做法，且外表露明处做成仙鹤、蝙蝠等
动物形状。当裂缝<0．5cm时，可用铁扒锔沿墙缝
拉接，如图6所示。上述扒锔子间距宜小于1m，以
保证拉接效果。当裂缝宽度>0．5cm时，每隔相当
距离，剔除一层砖块，内加扁铁拉固，补砖后将裂缝
用水泥砂浆(1：1或1：2)调砖灰勾缝¨2|。重要建筑
可在缝内灌注水泥浆或环氧树脂。该法为保持裂
缝现状的加固，以防止裂缝继续扩大。一图6扒锔加固
Fig．6 Iron components connection
5)新型材料应用旧1 工程实践表明：墙体灌
浆不充实，浆液与墙体黏结性能差，灌浆材料在雨
水冲刷下大量流失，造成墙体返碱、空鼓等病害。
在古建传统灌浆材料即糯米、桐油浆料基础上加
入高分子材料改性剂，提高了灌浆材料的力学性
能、耐污性能，增强了石灰与砖之间的黏结强度和
耐水性，堵塞了墙体渗水通道，有效地防止水分的
大量迁移，提高了古建砖墙修复的综合性能。故
宫博物院与多家机构研发的聚合物改性的糯米浆-
桐油灌浆料，在故宫午门城墙、神武门城台修缮工
程中得到了应用。经过几年来的监测，该法效果
良好。
6)墙体上身重新抹灰墙体上身一般有抹灰
做法。对于修补后的墙体上身，还应进行抹灰。抹
灰前，先将旧灰皮铲除干净，墙面用水淋湿，然后按
原做法分层，按原厚度抹制，赶压坚实(见图7)。大
墙抹灰有两种做法：钉麻揪和冲筋上杠¨2|。钉麻揪
即在墙面上每约1m见方的面积内，钉麻揪一枚，麻
线长约0．5m，墙面横竖拉线，按规定厚度先顺竖线
抹出方道灰梗与拉线齐平，各条灰梗齐平后开始抹
灰，用平尺板以灰梗找平。冲筋上杠抹灰法用于墩
台等大面积墙面，先在墙面四角拉线找平，将墙面
分为若干大格，沿格线钉扁铁杆，沿铁杆抹砂灰梗，
厚度稍超过铁杆，然后分格抹底灰，用杠尺由上往
下抹，冲过铁杆灰梗，遇有凸凹不平处，加抹罩面灰
1—2道赶光压平。
c基层浇水d重新抹灰
图7墙体上身重新抹灰
Fig．7 Anew plastering of the wall
5 结语
1)古建墙体的典型残损问题包括开裂、变形、
酥碱、空鼓等。
2)墙体产生典型残损问题的主要原因有外力
作用、施工质量、自然因素等。
3)对于开裂墙体，可采用扒锔拉接加固法；风
化酥碱墙体，可采用局部替换方法；对于变形、空鼓
及严重开裂或风化的墙体，宜采用拆砌或托换方
法。拆砌后墙体上身抹灰可采用钉麻揪或冲筋上
杠的施工方法。
4)新型材料的应用，对于减轻古建筑墙体的典
型残损问题有一定的促进作用。
参考文献：
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(下转第50页)
万方数据
50 施工技术第44卷
表2 混凝土预制构件安装允许偏差及检验方法
Table 2 The aHowable deviation and test method
of concrete precast component erection
并未广泛应用，锚固板生产厂家少，检测单位对其
性能检测存在缺项。
4)柱纵向受力钢筋采用定位箍结合定位筋的
方式，确保钢筋的绝对位置；柱牛腿上表面收面时
采用一切测量手段，控制上表面标高及水平度。因
Pc构件过重，无有效可靠支撑点，吊装完毕后采用
其他手段校正粱垂直度、标高不易控制，效率太低。
7经济效益对比
PC结构梁工艺简单、资源投入少、施工效率高、
安全绿色、节约工期，实现未来工业厂房结构施工
工厂化、模块化。如今日益增长的劳动力成本及日
益减少的劳动力问题_．直困扰着建筑业的发展，PC
构件在建筑行业的应用及推广将会越来越普及。
由于中国电信陕西公司智慧云服务基地一期工程
建设项目之动力站工程屋面与3层梁板数量相同，
梁板尺寸相似，故以3层的劳动力投入和施工工期
进行对比。劳动力、工期、机械投入与现浇结构对
比如图8和表3所示。
表3工期对比
Table 3 The comparison of construction period
注：本项目之动力站工程Pc构件为297根，安装时间7d
8 结语
随着社会的发展，工业与民用建筑出现兴盛的
状态，为了适应社会发展以及业主对建筑质量、工
期的高要求，如何能够实现建筑产业工厂化、模块
50
一<40
妄30
臀20
：IlR
10
O
i霸磊橐安装T
I
量ji’1
Pc构件现浇结构
、图8劳动力投入对比
Fig．8 The comparison of labor input
化，是中国建筑业急需解决的问题，PC构件实现了
工厂化、模块化，这样减少劳动力的投人、缩短工
期，并能减少现浇结构由于模板拼接不良、胀模、脚
手架大面积坍塌等问题，能够减少后期的主体修补
量又能保证施工现场的安全性。
参考文献：
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