郭運(yùn)勇，徐 帥

(1.德州德達(dá)城市建設(shè)投資運(yùn)營(yíng)有限公司，山東德州 253000；2.建筑經(jīng)濟(jì)雜志社，北京 100044))

安全性鑒定與評(píng)估是保護(hù)古建筑木結(jié)構(gòu)這類文化遺產(chǎn)的重要舉措。古建筑木結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)中，一般會(huì)存在部分構(gòu)件受檢測(cè)設(shè)備、空間條件等因素影響而無(wú)法進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)，一般會(huì)因工作量、人員和設(shè)備數(shù)量等原因而采用抽樣檢測(cè)。因此，古建筑木結(jié)構(gòu)一般都是以有限的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行安全性評(píng)估。當(dāng)前，古建筑木結(jié)構(gòu)安全性評(píng)估方法主要有殘損點(diǎn)法[1]、評(píng)級(jí)法[2]和評(píng)分法[3]等，這些方法均從構(gòu)件殘損點(diǎn)開(kāi)始，逐步評(píng)估得出建筑物的安全等級(jí)。將抽樣檢測(cè)結(jié)果和安全性評(píng)估方法有機(jī)結(jié)合起來(lái)，對(duì)于利用有限檢測(cè)結(jié)果對(duì)古建筑木結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全性評(píng)估并獲得可靠的評(píng)估結(jié)果有著重要意義。

本文通過(guò)對(duì)現(xiàn)有古建筑木結(jié)構(gòu)安全性評(píng)估方法的評(píng)估流程及要點(diǎn)進(jìn)行剖析，給出應(yīng)用抽樣檢測(cè)和安全性評(píng)估方法對(duì)古建筑木結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全評(píng)估的建議。

1 抽樣檢測(cè)和安全性評(píng)估

影響評(píng)估結(jié)果可靠性的因素主要有：

(1)檢測(cè)項(xiàng)目及評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)；

(2)受檢構(gòu)件數(shù)量、類別和所在位置；

(3)是否考慮檢測(cè)設(shè)備和操作等引起的誤差；

(4)是否考慮不同構(gòu)件對(duì)整體安全性的貢獻(xiàn)差異；

(5)是否考慮不同殘損類型及殘損程度對(duì)構(gòu)件安全性的影響差異；

(6)是否考慮無(wú)法檢測(cè)構(gòu)件的健康狀況對(duì)整體安全性的影響；

(7)是否對(duì)充分考慮檢測(cè)結(jié)果對(duì)整體安全性的影響。

采用抽樣檢測(cè)方法，古建筑木結(jié)構(gòu)安全性評(píng)估就轉(zhuǎn)化為用樣本安全性去估計(jì)總體安全性的問(wèn)題。上述因素1和因素2決定樣本空間的可靠性，因素3決定檢測(cè)手段的可靠性，因素4～因素7決定評(píng)估方法的可靠性，因此，采用抽樣檢測(cè)方法評(píng)估古建筑木結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵在于：樣本、檢測(cè)手段和評(píng)估方法。

2 鑒定因子安全性評(píng)估

目前古建筑木結(jié)構(gòu)安全性評(píng)估方法主要有：殘損點(diǎn)法、評(píng)級(jí)法和評(píng)分法。這些評(píng)估方法均以定性鑒定為主，以定量鑒定為主，將建筑物劃分為不同級(jí)別和不同類別的鑒定因子，先分別對(duì)鑒定因子進(jìn)行安全性評(píng)估，再綜合得出建筑物的安全等級(jí)。因此，抽樣檢測(cè)和評(píng)估的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是利用有限的檢測(cè)結(jié)果對(duì)鑒定因子的安全等級(jí)做出合理的評(píng)價(jià)。

2.1 構(gòu)件的安全性評(píng)估

2.1.1 評(píng)定方法

構(gòu)件安全等級(jí)的評(píng)定方法主要有:

(1)根據(jù)檢測(cè)項(xiàng)目的最壞殘損程度評(píng)定構(gòu)件的安全等級(jí)；

(2)根據(jù)達(dá)到各殘損程度的檢測(cè)項(xiàng)目數(shù)量評(píng)定構(gòu)件的安全等級(jí)；

(3)分別指定各檢測(cè)項(xiàng)目一個(gè)權(quán)重，根據(jù)各檢測(cè)項(xiàng)目的殘損程度評(píng)分求構(gòu)件的綜合安全評(píng)估值，評(píng)定其安全等級(jí)。這些方法對(duì)抽樣檢測(cè)的適用性為方法1>方法2>方法3。

2.1.2 評(píng)定注意要點(diǎn)

對(duì)于構(gòu)件的安全等級(jí)評(píng)定應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

(1)同一檢測(cè)項(xiàng)目的同一殘損程度(除au級(jí)外)對(duì)于不同受力狀態(tài)構(gòu)件的安全性的影響是不同的；不同構(gòu)件的同一安全等級(jí)(除Au級(jí)外)所對(duì)應(yīng)的同一檢測(cè)項(xiàng)目的殘損程度應(yīng)是不同的。例如裂縫對(duì)于梁構(gòu)件的影響要遠(yuǎn)大于柱，因此梁構(gòu)件安全等級(jí)為Cu級(jí)所對(duì)應(yīng)的裂縫殘損程度與柱構(gòu)件安全等級(jí)為Cu級(jí)所對(duì)應(yīng)的裂縫殘損程度應(yīng)該是不相同的。因此構(gòu)件的各個(gè)檢測(cè)項(xiàng)目殘損程度應(yīng)根據(jù)構(gòu)件的類型設(shè)定不同的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。

(2)若按單一檢測(cè)項(xiàng)目進(jìn)行安全性評(píng)定，均得到同一安全等級(jí)，那么這些檢測(cè)項(xiàng)目的殘損程度對(duì)構(gòu)件安全性的影響應(yīng)是等價(jià)的；當(dāng)構(gòu)件達(dá)到某一殘損程度(除au級(jí)外)的檢測(cè)項(xiàng)目達(dá)到某一數(shù)量時(shí)，會(huì)使構(gòu)件的安全性繼續(xù)降低。例如對(duì)于承重柱構(gòu)件，殘損程度均為cu級(jí)的開(kāi)裂和腐朽等檢測(cè)項(xiàng)目，應(yīng)分別能夠使構(gòu)件安全性達(dá)到Cu級(jí)，但當(dāng)殘損程度達(dá)到cu級(jí)的檢測(cè)項(xiàng)目達(dá)到某一數(shù)量時(shí)，宜讓構(gòu)件的安全等級(jí)降至Du級(jí)。因此，在構(gòu)件安全性評(píng)估時(shí)應(yīng)考慮檢測(cè)項(xiàng)目類型、數(shù)量及殘損程度對(duì)其安全等級(jí)的綜合影響。

(3)對(duì)于未檢測(cè)的殘損類型，應(yīng)不計(jì)入其殘損程度對(duì)構(gòu)件安全等級(jí)的影響。當(dāng)采用抽樣檢測(cè)或受到檢測(cè)設(shè)備、檢測(cè)條件等限制而部分檢測(cè)項(xiàng)目無(wú)法檢測(cè)時(shí)，在評(píng)定構(gòu)件的安全等級(jí)時(shí)，可認(rèn)為這些殘損類型不存在殘損點(diǎn)而不計(jì)其影響。

2.2 子單元的安全性評(píng)估

2.2.1 評(píng)定方法

子單元安全等級(jí)的評(píng)定方法主要有：

(1)根據(jù)構(gòu)件的最低安全等級(jí)評(píng)定子單元的安全等級(jí)；

(2)根據(jù)處于各安全等級(jí)的構(gòu)件的數(shù)量或比重評(píng)定子單元的安全等級(jí)；

(3)指定各構(gòu)件一個(gè)權(quán)重，根據(jù)構(gòu)件的綜合安全評(píng)估值求子單元的綜合安全評(píng)估值，評(píng)定其安全等級(jí)。這些方法對(duì)抽樣檢測(cè)的適用性為方法3>方法2>方法1。

2.2.2 評(píng)定注意要點(diǎn)

對(duì)于子單元的安全性評(píng)定應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

(1)不同構(gòu)件的同一安全等級(jí)(除Au級(jí)外)對(duì)于同一子單元安全等級(jí)的影響是不同的。例如對(duì)于承重木構(gòu)架，安全等級(jí)為Cu級(jí)的承重柱和隨梁枋對(duì)承重木構(gòu)架的安全性影響不同。因此，在子單元的安全性評(píng)定中，可將構(gòu)件按其對(duì)結(jié)構(gòu)承載能力和變形能力的影響程度分為重要構(gòu)件、一般構(gòu)件或構(gòu)造等，也可通過(guò)指定權(quán)重來(lái)反映這一點(diǎn)。

(2)同一構(gòu)件的同一安全等級(jí)對(duì)不同結(jié)構(gòu)形式的同類子單元的影響可能不同。如穿斗式木結(jié)構(gòu)中的枋對(duì)結(jié)構(gòu)整體性和承載能力的影響要大于抬梁式木結(jié)構(gòu)中的枋。因此，在子單元的安全性評(píng)定中，可根據(jù)不同結(jié)構(gòu)類型的建筑物劃定不同的重要構(gòu)件集、一般構(gòu)件集，或建立不同的權(quán)重向量。

(3)當(dāng)采用抽樣檢測(cè)時(shí)，宜計(jì)入未檢測(cè)構(gòu)件的安全等級(jí)對(duì)子單元安全等級(jí)的影響(尤其是當(dāng)未檢測(cè)構(gòu)件為重要構(gòu)件時(shí))，未檢測(cè)的構(gòu)件應(yīng)按不低于所檢測(cè)構(gòu)件的最低安全等級(jí)和不高于Bu級(jí)處理。若不考慮未檢測(cè)構(gòu)件的安全等級(jí)，則評(píng)估結(jié)果具有很強(qiáng)的片面性。木結(jié)構(gòu)古建筑均年代久遠(yuǎn)，構(gòu)件的安全等級(jí)基本不會(huì)達(dá)到au級(jí)；對(duì)于未檢測(cè)構(gòu)件來(lái)說(shuō)，其安全等級(jí)的下限取值不應(yīng)低于已檢測(cè)構(gòu)件的最低安全等級(jí)，從而保證鑒定和檢測(cè)的必要性和合理性。本文建議，未檢測(cè)構(gòu)件的安全等級(jí)可取其相鄰或接近的相同受力狀態(tài)的構(gòu)件中的最高安全等級(jí)，但不宜為au級(jí)。

2.3 鑒定單元的安全性評(píng)估

鑒定單元安全等級(jí)宜取子單元中的最低安全等級(jí)。一般地，鑒定單元可劃分為承重子單元和非承重子單元，鑒定單元的安全等級(jí)宜主要由承重子單元的安全等級(jí)決定，而非承重子單元的安全等級(jí)宜用于修正最后的評(píng)估結(jié)果。

3 工程案例

本文選用工程為某皇陵隆恩門(mén)。隆恩門(mén)為五開(kāi)間兩進(jìn)七架梁木構(gòu)架，重檐歇山黃琉璃頂，有斗栱鋪?zhàn)鲗?，山墻為下肩腰線石干擺上身城磚糙砌抹灰，臺(tái)基為青白色石須彌座，南北各連三連面六級(jí)垂帶踏跺，立面圖見(jiàn)圖1。

隆恩門(mén)于1953年揭瓦屋頂維修，1979年裝修明柱，2010年檐柱、中柱表層清理，并補(bǔ)做脫落缺失地仗。

圖1 隆恩門(mén)南立面

3.1 檢測(cè)和評(píng)估方案

本文以隆恩門(mén)整棟建筑物為1個(gè)鑒定單元，再分為地基和臺(tái)基、承重木構(gòu)架和圍護(hù)結(jié)構(gòu)3個(gè)子單元，本次檢測(cè)以構(gòu)件的殘損為主。根據(jù)初步調(diào)查情況發(fā)現(xiàn)，木構(gòu)件的殘損類型主要為材質(zhì)糟朽疏松、干縮裂縫，部分構(gòu)件缺失，存在少量脫榫和偏移情況。所以構(gòu)件取糟朽疏松、開(kāi)裂和偏移作為檢測(cè)項(xiàng)目，木構(gòu)架的整體性根據(jù)構(gòu)件的脫榫、缺失等情況進(jìn)行判定，由于當(dāng)前還沒(méi)有關(guān)于古建筑木結(jié)構(gòu)的安全性評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，因此按GB 50292-1999《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》[2]中關(guān)于木構(gòu)件安全等級(jí)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)和鑒定。

現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)設(shè)備有卡尺、橡皮錘、FAKOPP應(yīng)力波、ILM阻抗儀(進(jìn)針?biāo)俣?00)、三維激光掃描儀等。受檢測(cè)設(shè)備和檢測(cè)空間的限制，只對(duì)柱、七架梁、五架梁等構(gòu)件使用儀器進(jìn)行檢測(cè)。斗栱、檁、椽的安全等級(jí)依據(jù)相鄰構(gòu)件的安全等級(jí)和現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)情況進(jìn)行判斷。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果

現(xiàn)場(chǎng)部分檢測(cè)結(jié)果列于表1。

表1 檢測(cè)結(jié)果

3.3 安全評(píng)估結(jié)果

采用評(píng)分法計(jì)算承重木構(gòu)架的綜合安全評(píng)估值。按1為完好無(wú)損、0.9為存在不影響功能的殘損、0.7為輕度殘損、0.5為中度殘損、0.3為重度殘損、0.1為喪失功能、0為破壞或缺失的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)對(duì)構(gòu)件的安全性進(jìn)行打分，安全等級(jí)與評(píng)分值的對(duì)應(yīng)關(guān)系為[0.9，1]-au級(jí)、[0.7，0.9)-bu級(jí)、[0.3，0.7)-cu級(jí)、[0，0.3)-du級(jí)。

取構(gòu)件集空間(角柱，檐柱，金柱，七架梁，五架梁，三架梁，平身科斗拱，柱頭科斗拱，角科斗拱，檐檁，下金檁，上金檁，脊檁)，每個(gè)構(gòu)件集中最低評(píng)分分別為(0.7，0.3，0.9，0.5，0.7，0.9，0.5，0.3，0.3，0.9，0.9，0.9，0.9)，根據(jù)標(biāo)度法求得各構(gòu)件集的權(quán)重分別為(0.12，0.10，0.10，0.08，0.07，0.05，0.05，0.07，0.8，0.08，0.07，0.07，0.08)，按加權(quán)求和法計(jì)算得承重木構(gòu)架的綜合安全評(píng)估值為0.66，安全等級(jí)為Cu級(jí)，與殘損點(diǎn)法和評(píng)級(jí)法的評(píng)估結(jié)果相同。上述計(jì)算過(guò)程中，構(gòu)件集的劃分越細(xì)，結(jié)果的可靠性越高。

根據(jù)地基和臺(tái)基和圍護(hù)結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況，均未出現(xiàn)顯著影響其承載功能和變形功能的殘損，因此均評(píng)為Bu級(jí)，則隆恩門(mén)的安全等級(jí)為Csu級(jí)。

3.4 加固維修建議

本次檢測(cè)發(fā)現(xiàn)部分柱根部木材疏松槽朽嚴(yán)重，建議進(jìn)行墩接；部分梁的鐵箍上的銷(xiāo)釘脫落，建議補(bǔ)全，并對(duì)梁表面的裂縫進(jìn)行嵌補(bǔ)或注膠修復(fù)。存在瓜柱碎裂，應(yīng)替換新構(gòu)件。還應(yīng)補(bǔ)全缺失的兩根枋和斗拱上的零件。對(duì)槽朽的椽條，應(yīng)進(jìn)行替換。

4 結(jié)論

(1)當(dāng)采用抽樣檢測(cè)方法對(duì)古建筑木結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全性鑒定和評(píng)估時(shí)，樣本空間、檢測(cè)手段和評(píng)估方法地選擇對(duì)安全性評(píng)估結(jié)果的可靠性影響較大。

(2)采用抽樣檢測(cè)時(shí)，檢測(cè)項(xiàng)目應(yīng)根據(jù)相關(guān)資料和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研選擇容易出現(xiàn)殘損點(diǎn)的殘損類型；構(gòu)件應(yīng)選取對(duì)建筑物整體安全性影響較大且易于檢測(cè)的構(gòu)件。