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古都风韵 “偷梁换柱”修古建

来源:朋友圈生活 时间:2023年09月01日 10:44

原标题:古都风韵 “偷梁换柱”修古建

“偷梁换柱”一词原为贬义,是指以假代真,暗中改变事物的本质,更换事物原有关键内容,使其不能发挥作用,比如《红楼梦》第九十七回“偏偏凤姐想出一条偷梁换柱之计”,即薛宝钗替换林黛玉。在我国古建筑工程领域,“偷梁换柱”却属于一种科学实用的修缮加固方法。

抽柱

糟朽柱根 1. 实为“托梁换柱”之戏称

古人在长期的建筑工程实践中,逐渐形成了较为系统的“偷梁换柱”方法。而所谓“偷梁换柱”实为“托梁换柱”的戏称。

我国有着悠久的建筑史,考古研究表明,早在距今7000年的仰韶文化时期,我国黄河中游地区就出现了房屋和聚落。“梁”“柱”作为建筑核心构件,随着房屋的出现而出现。战国时期的《考工记》载:“匠人营国,方九里,旁三门,国中九经九纬,经涂九轨,左祖右社,面朝后市。”可反映周朝已有比较成熟的宫城与建筑规划制度。关于“梁”“柱”的较早史料记载,可见《史记》卷三之“殷本纪第三”:“纣倒曳九牛,抚梁易柱也。”这句话的意思就是:商朝纣王力大无穷,可以拽着九头牛,能够手托着梁换柱子。也就是说,“托梁换柱”这样的建筑修缮加固方法,至少在商朝时期就出现了。

2. “横梁竖柱”缺一不可

在我国古建筑领域中,梁、柱均为核心受力构件。其中梁是截面形状为长方形的木料,水平向放置,主要用于承担建筑上部构件及屋顶的全部重量,并把这些重量向下传给柱子;柱是截面形状为圆形或方形的木料,竖向放置,主要用于承担上部梁传来的重量,并向下传递给下部的梁,或直接传至地面。“横梁竖柱”可形容梁、柱的放置特点,梁、柱均为我国木构古建筑的核心受力、传力构件,缺一不可。

从大木构架的梁与柱位置关系来看,位于屋架内的若干梁在竖向被层层往上“抬”,上下梁之间由短柱支撑,最底部的梁由立于地面的立柱支撑。而从传力顺序看,屋顶重量由上层梁传给短柱,然后由短柱传递给下层梁。这样由梁往下传递给柱子,依次层层往下传递,最终由底部的立柱传至地面。

3. “偷梁换柱”古已有之

位于地面上的立柱,或因长期承受上部结构传来的重量而产生开裂残损,或因柱底部位长期受到地面潮气影响而出现糟朽残损,使得木柱强度下降,无法正常支撑梁。在上述情况下,可采用“偷(托)梁换柱”的加固方法。首先将“假柱”(临时的竖向支撑构件)安装在梁底部、原柱(原有立柱)旁边,该过程称为“偷梁”;其次是抽去原柱,使得梁传来的重量由“假柱”承担,且“假柱”将该重量向下传给地基,该过程称为“抽柱”;然后是安装新柱,新柱的材料、尺寸及安装位置与原有立柱相同,该过程称为“换柱”;最后将“假柱”移去。

清代官员平步青撰写的《霞外攟屑》卷四“夫栘山馆戢闻”中,有“偷梁换柱”的记载:“谓柱将损坏而易之,而惜费不肯改作,以他木旁承之,乃易去其柱,谚曰为偷梁换柱。”意思是说,当房屋的某根原柱损坏需要更换时,为节省工料并没有对原柱进行原位替换,而是在原柱旁边设一根新柱,再撤去原柱,这种加固方式俗称为“偷梁换柱”。尽管该文献记载的立柱加固措施并不完善(新柱并非原位替换原柱),但可以说明在我国古代的房屋修缮工程中,早已有“偷梁换柱”的做法。

4. 加固方法十分科学

完善的“偷梁换柱”加固方法具有科学性,可有效地用于残损木柱加固,其原理主要包括以下三个方面:

其一,从梁的角度而言,其为水平受力构件,把外力向下传给立柱。梁只有保持水平稳定状态,才能保证整个大木结构的稳定。在加固古建筑时,由原柱、“假柱”、新柱分别支托梁,且整个过程中梁始终受到支托,因而能始终保持水平稳定状态。

其二,从柱的角度而言,其为竖向支撑构件,并最终把上部构件的重量传给地面。立柱只有具备充足的承载力,且与梁有可靠连接时,才能有效承担梁传来的作用力。“换柱”加固过程中,技术人员虽然将原柱抽去,但是预先将“假柱”设立于原柱附近,让“假柱”代替原柱发挥支撑作用,因而“换柱”过程对结构整体的稳定基本无影响。“换柱”完成后,新柱与原柱因是同样的材料、尺寸,且与梁有着相同的可靠连接方式,完全能够代替原柱发挥支撑作用,因而可以将“假柱”移去。

其三,从梁柱结构整体角度而言,“偷梁换柱”方法对其扰动小,且能达到良好的加固效果:原柱被新柱原位替换;新柱不仅有很好的支撑作用,而且与梁仍有可靠连接;“假柱”仅用于加固过程的临时支撑,且在原柱被抽取后,能够与梁组成临时稳定的结构体系。因此,在“偷梁换柱”过程中,梁柱结构整体始终处于稳定状态。

5. 太和殿曾“偷梁换柱”

“偷梁换柱”的加固技术在我国古建筑保护维修中得到了充分运用,其典型工程实例即为故宫太和殿某立柱的加固。故宫太和殿是我国现存体量最大、建筑等级最高的宫殿建筑,是明清帝王举行国家重要礼仪活动的场所。2004年工程技术人员在对太和殿进行勘查时,发现有一根立柱的下部出现了糟朽问题,糟朽的主要原因是,立柱被砌筑在墙体内,柱子周边潮气长时间排不出去,再加上柱底部与地面接触,地下潮气长期渗入立柱底部,因而造成柱子下部糟朽。施工人员采取了“偷梁换柱”方法对该立柱进行了加固。

第一步,揭露:使出现问题的立柱“暴露”出来,以利于下一步加固工序的操作。这根立柱位于太和殿西北角,且被砌筑在墙体内。立柱的直径约为1米,由若干木料包镶在一起,再用铁箍约束成一个整体。建筑施工人员揭去表皮砖层后,发现立柱下部1/3的位置出现了严重糟朽,且原有约束立柱的铁箍也严重锈蚀。

第二步,偷梁:使用“假柱”托住原柱上部的梁。“假柱”为完好的木料,被安装在原有立柱附近,用于临时支撑梁。本工程中,原有立柱支撑了两根梁,因而施工人员使用了两根“假柱”进行支托。这样一来,即使原柱被移去,上部的梁架也不会因此受到明显的影响。梁及其上部构架的重量,已由“假柱”承担,并通过“假柱”把重量向下传至地面。另“假柱”顶面与梁底接触位置增设了一块面积较大的木板,以利于梁传来的重量均匀地传至木柱顶面。

第三步,抽柱:把柱子底部糟朽部分抽去,以便于用新柱代替。原柱糟朽部分去掉后,剩余的部分做成巴掌形:底部伸出柱子直径1/2的截面、柱子直径1.5倍的长度,用作与新柱搭接。

第四步,换柱:用新柱替换原柱的糟朽部分。新柱与被抽去的糟朽部分同材料、同形状、同尺寸,且顶部亦做成巴掌榫形状。这样一来,新柱与原柱的剩余部分搭接后,不仅仅在外观形成一个整体的立柱,而且在竖向形成一定长度的搭接面。随后,施工人员在搭接长度范围内用铁箍箍牢立柱,有利于新柱、原柱之间相互挤紧,协同发挥支撑作用。换柱后,再把“假柱”拆除,即完成了原有立柱的加固。

“偷梁换柱”不仅加固效果好,而且对古建筑结构整体的稳定性影响很小,因此成为我国古建筑加固方法的科学运用,也是我国古代工匠建筑智慧的反映。(作者单位:故宫博物院故宫学研究所  周乾)

(原标题:“偷梁换柱”修古建)

来源:北京日报

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