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“偷梁換柱”修古建

2023-08-31 07:00:14來源:北京日報

“偷梁換柱”一詞原為貶義,是指以假代真,暗中改變事物的本質,更換事物原有關鍵內容,使其不能發揮作用,比如《紅樓夢》第九十七回“偏偏鳳姐想出一條偷梁換柱之計”,即薛寶釵替換林黛玉。在我國古建筑工程領域,“偷梁換柱”卻屬于一種科學實用的修繕加固方法。


(相關資料圖)

1.

實為“托梁換柱”之戲稱

古人在長期的建筑工程實踐中,逐漸形成了較為系統的“偷梁換柱”方法。而所謂“偷梁換柱”實為“托梁換柱”的戲稱。

我國有著悠久的建筑史,考古研究表明,早在距今7000年的仰韶文化時期,我國黃河中游地區就出現了房屋和聚落?!傲骸薄爸弊鳛榻ㄖ诵臉嫾?,隨著房屋的出現而出現。戰國時期的《考工記》載:“匠人營國,方九里,旁三門,國中九經九緯,經涂九軌,左祖右社,面朝后市?!笨煞从持艹延斜容^成熟的宮城與建筑規劃制度。關于“梁”“柱”的較早史料記載,可見《史記》卷三之“殷本紀第三”:“紂倒曳九牛,撫梁易柱也?!边@句話的意思就是:商朝紂王力大無窮,可以拽著九頭牛,能夠手托著梁換柱子。也就是說,“托梁換柱”這樣的建筑修繕加固方法,至少在商朝時期就出現了。

2.

“橫梁豎柱”缺一不可

在我國古建筑領域中,梁、柱均為核心受力構件。其中梁是截面形狀為長方形的木料,水平向放置,主要用于承擔建筑上部構件及屋頂的全部重量,并把這些重量向下傳給柱子;柱是截面形狀為圓形或方形的木料,豎向放置,主要用于承擔上部梁傳來的重量,并向下傳遞給下部的梁,或直接傳至地面。“橫梁豎柱”可形容梁、柱的放置特點,梁、柱均為我國木構古建筑的核心受力、傳力構件,缺一不可。

從大木構架的梁與柱位置關系來看,位于屋架內的若干梁在豎向被層層往上“抬”,上下梁之間由短柱支撐,最底部的梁由立于地面的立柱支撐。而從傳力順序看,屋頂重量由上層梁傳給短柱,然后由短柱傳遞給下層梁。這樣由梁往下傳遞給柱子,依次層層往下傳遞,最終由底部的立柱傳至地面。

3.

“偷梁換柱”古已有之

位于地面上的立柱,或因長期承受上部結構傳來的重量而產生開裂殘損,或因柱底部位長期受到地面潮氣影響而出現糟朽殘損,使得木柱強度下降,無法正常支撐梁。在上述情況下,可采用“偷(托)梁換柱”的加固方法。首先將“假柱”(臨時的豎向支撐構件)安裝在梁底部、原柱(原有立柱)旁邊,該過程稱為“偷梁”;其次是抽去原柱,使得梁傳來的重量由“假柱”承擔,且“假柱”將該重量向下傳給地基,該過程稱為“抽柱”;然后是安裝新柱,新柱的材料、尺寸及安裝位置與原有立柱相同,該過程稱為“換柱”;最后將“假柱”移去。

清代官員平步青撰寫的《霞外攟屑》卷四“夫栘山館戢聞”中,有“偷梁換柱”的記載:“謂柱將損壞而易之,而惜費不肯改作,以他木旁承之,乃易去其柱,諺曰為偷梁換柱。”意思是說,當房屋的某根原柱損壞需要更換時,為節省工料并沒有對原柱進行原位替換,而是在原柱旁邊設一根新柱,再撤去原柱,這種加固方式俗稱為“偷梁換柱”。盡管該文獻記載的立柱加固措施并不完善(新柱并非原位替換原柱),但可以說明在我國古代的房屋修繕工程中,早已有“偷梁換柱”的做法。

4.

加固方法十分科學

完善的“偷梁換柱”加固方法具有科學性,可有效地用于殘損木柱加固,其原理主要包括以下三個方面:

其一,從梁的角度而言,其為水平受力構件,把外力向下傳給立柱。梁只有保持水平穩定狀態,才能保證整個大木結構的穩定。在加固古建筑時,由原柱、“假柱”、新柱分別支托梁,且整個過程中梁始終受到支托,因而能始終保持水平穩定狀態。

其二,從柱的角度而言,其為豎向支撐構件,并最終把上部構件的重量傳給地面。立柱只有具備充足的承載力,且與梁有可靠連接時,才能有效承擔梁傳來的作用力。“換柱”加固過程中,技術人員雖然將原柱抽去,但是預先將“假柱”設立于原柱附近,讓“假柱”代替原柱發揮支撐作用,因而“換柱”過程對結構整體的穩定基本無影響。“換柱”完成后,新柱與原柱因是同樣的材料、尺寸,且與梁有著相同的可靠連接方式,完全能夠代替原柱發揮支撐作用,因而可以將“假柱”移去。

其三,從梁柱結構整體角度而言,“偷梁換柱”方法對其擾動小,且能達到良好的加固效果:原柱被新柱原位替換;新柱不僅有很好的支撐作用,而且與梁仍有可靠連接;“假柱”僅用于加固過程的臨時支撐,且在原柱被抽取后,能夠與梁組成臨時穩定的結構體系。因此,在“偷梁換柱”過程中,梁柱結構整體始終處于穩定狀態。

5.

太和殿曾“偷梁換柱”

“偷梁換柱”的加固技術在我國古建筑保護維修中得到了充分運用,其典型工程實例即為故宮太和殿某立柱的加固。故宮太和殿是我國現存體量最大、建筑等級最高的宮殿建筑,是明清帝王舉行國家重要禮儀活動的場所。2004年工程技術人員在對太和殿進行勘查時,發現有一根立柱的下部出現了糟朽問題,糟朽的主要原因是,立柱被砌筑在墻體內,柱子周邊潮氣長時間排不出去,再加上柱底部與地面接觸,地下潮氣長期滲入立柱底部,因而造成柱子下部糟朽。施工人員采取了“偷梁換柱”方法對該立柱進行了加固。

第一步,揭露:使出現問題的立柱“暴露”出來,以利于下一步加固工序的操作。這根立柱位于太和殿西北角,且被砌筑在墻體內。立柱的直徑約為1米,由若干木料包鑲在一起,再用鐵箍約束成一個整體。建筑施工人員揭去表皮磚層后,發現立柱下部1/3的位置出現了嚴重糟朽,且原有約束立柱的鐵箍也嚴重銹蝕。

第二步,偷梁:使用“假柱”托住原柱上部的梁?!凹僦睘橥旰玫哪玖?,被安裝在原有立柱附近,用于臨時支撐梁。本工程中,原有立柱支撐了兩根梁,因而施工人員使用了兩根“假柱”進行支托。這樣一來,即使原柱被移去,上部的梁架也不會因此受到明顯的影響。梁及其上部構架的重量,已由“假柱”承擔,并通過“假柱”把重量向下傳至地面。另“假柱”頂面與梁底接觸位置增設了一塊面積較大的木板,以利于梁傳來的重量均勻地傳至木柱頂面。

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:底部伸出柱子直徑1/2的截面、柱子直徑1.5倍的長度,用作與新柱搭接。

第四步,換柱:用新柱替換原柱的糟朽部分。新柱與被抽去的糟朽部分同材料、同形狀、同尺寸,且頂部亦做成巴掌榫形狀。這樣一來,新柱與原柱的剩余部分搭接后,不僅僅在外觀形成一個整體的立柱,而且在豎向形成一定長度的搭接面。隨后,施工人員在搭接長度范圍內用鐵箍箍牢立柱,有利于新柱、原柱之間相互擠緊,協同發揮支撐作用。換柱后,再把“假柱”拆除,即完成了原有立柱的加固。

“偷梁換柱”不僅加固效果好,而且對古建筑結構整體的穩定性影響很小,因此成為我國古建筑加固方法的科學運用,也是我國古代工匠建筑智慧的反映。(作者單位:故宮博物院故宮學研究所)

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