上海历史建筑木结构
无损检测实践与适用性分析
本文主要介绍上海历史建筑木结构无损检测实践与适用性分析，以杨树浦路670号和张园等历史建筑中木结构无损检测实例，对几种常用的木结构无损检测技术的特点和适用性进行分析总结，为历史建筑木结构的保护和研究提供参考。
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01
杨树浦路 670 号木结构检测概况
房屋概况
杨树浦路670号建于1909年左右，是上海开埠后外商在沪开设的第一家纱厂——英商怡和纱厂旧址。2021 年，结合杨浦滨江整体功能提升，杨树浦路670号优秀历史建筑启动保护和更新利用工程。
厂区内共有六幢优秀历史建筑保护本体，其中，2#原废纺车间和3#原仓库内的木梁柱、木屋架等构件为重点保护构件，代表了当时比较典型的木结构做法。
2#原废纺车间建筑面积约3000m²，保护要求三类。单层砖木结构，外围由砌体墙承重，内部木柱承重。木柱采用洋松和硬木松，沿柱高设钢片箍。木柱和砖柱上设木梁、木屋架或工字钢钢梁。
△ 3# 原仓库木结构修缮中
3#原仓库建筑面积约2969m²，保护要求四类。二层砖木结构，外围由砌体墙承重，设有壁柱，内部木柱承重，木柱为硬木松，沿柱高设有钢片箍，柱顶处沿主梁方向设托木，楼面主木梁为松木。
木构件状况检测
为了给修缮工程提供充分依据，对2#原废纺车间和3#原仓库内的木结构损伤情况进行了全数检查。经检测，房屋木结构构件因年久失修，主要损伤状况为：木柱底部潮湿腐朽普遍，中部干裂明显，大量木柱存在蚁蛀，部分木柱发生扭转等；木梁侧面干裂严重，屋架搁置端蚁蛀痕迹明显，部分屋架上下弦错位等。
针对木结构的检测，根据受损程度以及保护要求，可采用不同的检测手法和检测技术。经过包括杨树浦路670号在内的多项保护修缮工程的检测经验，针对无损检测的方法和技术进行总结。
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02
木结构的无损检测方法与技术
X 射线法检测木结构内部缺陷
为了准确了解木结构内部的损伤情况，可采用X射线检测法对房屋木结构内部缺陷进行检测。
X射线法是利用X射线穿透木材的特性，根据木材内部不同结构对X射线吸收程度的差异，在成像板或探测器上形成影像。通过分析这些影像，可以清晰地观察到木材内部的纹理、节疤、腐朽、虫蛀以及内部连接件的状况等信息，能够在不破坏木材整体结构完整性的前提下，精准地检测出隐藏在木材内部的缺陷和异常情况。
X射线影像可清晰展示内部金属件和木节疤，但白蚁蛀蚀不严重时，影像不明显。
钻入阻抗法检测
钻入阻抗法是采用专门的设备，在钻入木材过程中测量探针所受到的阻力变化。当探针遇到木材中的腐朽部分、空洞或密度异常区域时，探针的阻抗会发生改变。通过记录和分析这些阻抗数据，能够绘制出木材内部结构变化的曲线，进而判断木材内部是否存在缺陷以及缺陷的大致位置、范围和严重程度，为木结构的质量评估和维护决策提供重要依据。
根据钻入阻抗法检测到的阻力曲线，可合理反映既有建筑木结构缺陷的位置和几何尺寸。如木柱内部腐朽、开裂位置，受火木柱内部碳化部位的位置和程度。
△ 阻抗法检测开裂木柱示意
△ 阻抗法检测受火木柱示意
内窥镜法
内窥镜法是通过在木结构表面钻取微小的观察孔，将细长的内窥镜探头插入其中。内窥镜能够传输木材内部的实时图像，检测人员可以直观地查看木材内部的状况，如是否有腐朽迹象、虫蛀通道、内部连接件的松动或损坏等。这种方法可以直接观察到局部内部细节，对于精准定位和识别一些特定的内部问题具有独特的优势，并且对木材结构的整体影响极小。
内窥镜法可用于检测木构件和木节点内部缺陷种类，测量内部缺陷几何尺寸，如测量腐朽深度、裂缝深度等。
X 射线成像法
X射线成像法可检测木结构中的金属件和节疤等，以及较大的裂缝和孔洞。
03
各种木结构无损检测技术比较
上述三种木结构无损检测技术的优缺点比较如下。
无损检测技术 | 优点 | 缺点 |
钻入阻抗法 | 可测得缺陷在钻入路径上的位置和长度。 | 只能检测到钻入路径上的缺陷； 当内部缺陷较大时，为获得较准确的缺陷情况，需要测试多条钻入路径。 |
内窥镜法 | 可清晰看出内部缺陷种类； 可测得内部缺陷或节点内部几何尺寸。 | 测试前需要钻孔，对构件造成损伤。 |
X射线成像法 | 可看出木构件内部金属件、节疤、较大尺寸的裂缝和内部孔洞。 | 检测时需要保证足够的安全距离（拍摄方向30m）。 |
综上所述，X射线法、钻入阻抗法和内窥镜法各有优缺点，相互补充。在实际应用中，专业人员需要根据木结构的类型、检测目的和预算等因素，选择合适的检测方法或组合多种方法进行综合检测。这样不仅能够全面、准确地了解木结构的内部质量状况，还能够为木结构建筑或制品的安全性、可靠性与耐久性提供有力的保障，为历史建筑的保护和利用发挥重要作用。
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素材：上海市建筑科学研究院有限公司
编辑：上海市历史建筑保护事务中心
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