傳統(tǒng)建筑木結(jié)構(gòu)整體提升工法

范 旭 張 勇 孫茂軍 德才裝飾股份有限公司，青島 266101

1 引言

目前，建筑整體提升大多集中在鋼結(jié)構(gòu)建筑的提升控制上，原因是鋼結(jié)構(gòu)各構(gòu)件或部件之間通常采用焊縫、螺栓或鉚釘連接，具有強度高、強重比大；塑性、韌性好，材質(zhì)均勻，符合力學假定，安全可靠度高，可實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)的精確計算，整體提升過程中可實現(xiàn)有效控制，我國現(xiàn)已形成了較成熟的技術(shù)。而對于古建筑木質(zhì)結(jié)構(gòu)梁架，由于承載力和其它安全穩(wěn)定系數(shù)都不利于準確計算，所以，對這個項目的研究和實踐就很少。

本文為了滿足傳統(tǒng)建筑保護性施工的要求，在深入研究鋼桁架先組裝整體后提升的控制與組織技術(shù)之后，加以借鑒，在做好充分論證的基礎(chǔ)上，對木質(zhì)結(jié)構(gòu)梁架的整體提升做了有益的嘗試。

2 建筑結(jié)構(gòu)整體提升的現(xiàn)狀

現(xiàn)代建筑物由于結(jié)構(gòu)變更或者使用功能變化的要求，對屋面構(gòu)架進行提升較多。由于現(xiàn)代建筑技術(shù)較多采用鋼結(jié)構(gòu)屋架，建筑桁架的整體提升也多應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)。隨著鋼結(jié)構(gòu)采用整體吊裝的工藝的不斷發(fā)展進步，可以將連體鋼結(jié)構(gòu)在地面散件拼裝成整體，一次吊裝就位。大量的建筑實踐結(jié)果表明施工安全，施工質(zhì)量可以保證。

3 工程案例

太乙殿是清朝中后期復(fù)建的傳統(tǒng)建筑，因原有建筑地勢較低，雨水腐蝕嚴重，決定對原太乙殿進行整體提升1.5米，抬高建筑基座，避免以后再遭受雨水（積水）侵蝕。為實現(xiàn)古建筑“在進行修繕、保養(yǎng)、遷移的時候必須遵守不改變文物基本原狀的原則，不損傷原建筑的榫卯結(jié)構(gòu)”的理念，筆者所在公司決定采用整體提升的施工方案。通過查閱相關(guān)的施工文獻和技術(shù)檔案，公司發(fā)現(xiàn)對傳統(tǒng)建筑屋面（木構(gòu)架）的整體提升沒有太多可以參考的技術(shù)與標準。我們轉(zhuǎn)而借鑒鋼結(jié)構(gòu)桁架整體提升技術(shù)進行研究，經(jīng)過反復(fù)計算、論證，請教咨詢傳統(tǒng)建筑修復(fù)的專家、教授，決定實施這個方案。

在施工中，公司注重以現(xiàn)狀測繪研究為依據(jù)，恢復(fù)建筑原有的整體風貌；盡量利用建筑的原有材料，必須換新的部分應(yīng)采用相似的材料及構(gòu)造做法；通常復(fù)原的部分應(yīng)與當時做法基本吻合。

3.1 施工順序

原材料準備→原建加固、保護→腳手架搭設(shè)→提升機具安裝→連接、固定，建筑物與起吊設(shè)備→再次檢查加固太乙殿框架→第一次高度起吊50mm→觀察、檢查、加固→第二次起吊至300mm→檢查、加固、墊塞→調(diào)整腳手架→第三次起吊至800mm→檢查、加固、墊塞→調(diào)整腳手架→第四次起吊1500mm→加固、墊塞、墩接→基礎(chǔ)施工→柱墩安裝→吊機、鋼絲繩拆除。

3.2 施工部署

本工程中太乙殿的整體提升需考慮統(tǒng)一調(diào)配工力，使之工力平衡，在安排工程進度計劃過程中充分考慮本工程的特殊性，并遵循以下部署：

a．為木結(jié)構(gòu)構(gòu)件創(chuàng)造有利條件和工作面，如架子搭設(shè)、拆除恢復(fù)安裝等項工作內(nèi)容。

b．為油漆彩畫工種創(chuàng)造有利條件和工作面，如架子搭設(shè)、拆除恢復(fù)安裝等項工作內(nèi)容。

c．留給油畫充分的干燥時間，在遵循傳統(tǒng)做法的同時也要考慮周期的需要（尤其是地仗項目）盡量避免空氣濕度大的季節(jié)。如若無法實現(xiàn)時，加長地仗的干燥期。

d．由于傳統(tǒng)建筑工程的特點，本工程需在常溫下施工，合理安排工期、工序，遵循先上后下內(nèi)外同時施工的原則，保證工期按計劃進行。

3.3 施工方法

施工前需做以下準備：木材、立柱墊塞木塊，300×500、800×500各24塊，并加工成型。起吊吊機（吊件）按用二備一的方式準備到位，經(jīng)檢查完好。具體數(shù)據(jù)見下表：

序號機械名稱單位數(shù)量功率（k W）序號機械名稱單位數(shù)量功率（kW）1 吊機 臺 22 2.2 1 電焊機 臺 2 1 4 液壓泵 臺 2 1 1 手槍鉆 把 12 5 千斤頂 臺 30 5噸 1 手提鋸 把 15注：照明用電

連接用的100×60的木板1500根，鐵絲鐵碇配足。起吊鋼絲繩300米，20mm麻繩500米。滿堂50厚木腳手板，防止顫動。滅火器、水龍帶、水源電源準備到位。防雨設(shè)備設(shè)施，雨衣、雨披、彩條布、防水帆布等。人員組織到位：總指揮一名（具有古建文物保護及其整體提升專業(yè)技術(shù)且經(jīng)驗豐富者），安排古建專業(yè)技術(shù)人員4名（特聘江蘇古建文物保護及其整體提升技術(shù)人員），固件保護專業(yè)木工8名、普工24名。

整體提升前先對原柱體位置放線，對有垂直度有偏差的柱體，需進行矯正，并做好記錄。

太乙殿初期屋面拆除工作

3.4 工藝原理

桁架的提升采用液壓同步整體提升技術(shù)進行提升。液壓提升系統(tǒng)由油缸系統(tǒng)（千斤頂）、泵站系統(tǒng)、吊機系統(tǒng)三部分組成。油缸系統(tǒng)：油缸系統(tǒng)作為整個提升工作的執(zhí)行機構(gòu)。根據(jù)整個大桁架的重量布置吊點。油缸系統(tǒng)通過上下錨錨具油缸的伸縮來控制錨具的松緊。油缸系統(tǒng)動作應(yīng)統(tǒng)一指揮，動作一致（同時進行錨具的松緊，同時進行油缸伸縮動作等），完成結(jié)構(gòu)構(gòu)件的提升作業(yè)。泵站系統(tǒng)：泵站系統(tǒng)作為整個液壓同步整體提升系統(tǒng)的動力源，向油缸提供工作動力。通過泵站上各種控制閥的動作切換，控制油缸的伸縮及錨具的松緊動作。

3.5 原建加固及保護

首先利用100×60的木枋對原有柱、枋等大木構(gòu)件進行加固連接。相鄰木結(jié)構(gòu)采用斜拉網(wǎng)架支撐形式，采用對拉連接固定的形式，使其固定牢固，防止提升時損壞木結(jié)構(gòu)及原榫卯結(jié)構(gòu)。

保護措施（加固圖紙）

3.6 分段提升

對木作結(jié)構(gòu)提升前，先預(yù)拉吊機，檢驗吊機的承重能力，以保證提升過程中的安全性。提升中分段提升，采用頂部吊機吊拉，底部千斤頂抬升的方式（每一柱位放置一千斤頂），以保證整個木作結(jié)構(gòu)受力均勻。

所有準備工作完成后，首先在專業(yè)技術(shù)人員的指揮下提升50mm，四個專業(yè)技術(shù)人員分別位于太乙殿四角，每個專業(yè)技術(shù)人員配備兩個幫手（8人），在專業(yè)技術(shù)人員的指揮下，每個吊機由兩人操作（24人），將太乙殿慢慢地整體提升，在確認安全的情況下，提升50mm后停止。

提升50mm后，所有人員撤離，由總指揮和4名專業(yè)技術(shù)人員對提升后的建筑進行檢查，并檢查腳手架和吊機系統(tǒng)安全，對不安全點和隱患及時處理。處理完成后，連續(xù)觀察24小時后，再進行第二次提升。

在按第一次提升的方式進行第二次提升，本次提升只更高至離原有地坪標高300mm即結(jié)束，并采用300×500木墊塊墊塞所有柱腳。

柱腳墊塞完成，再次組織檢查、加固，確認安全后，進行腳手架改造，將影響向上提升的連桿上移并增加下部連接。適當增加斜撐和剪刀撐。

然后進行至800mm高第三次提升，在第三次提升結(jié)束后，將下部原有柱礎(chǔ)移開，墊塞完成確認安全后，再按上述步驟進行第四次提升。

木架構(gòu)提升過程及措施

木架構(gòu)提升到要求高度

第四次提升到設(shè)計高度后，采取墊塞、安全穩(wěn)定后，再進行下部基礎(chǔ)施工，施工過程中遇到墊塞或墩接的木料時，采用“偷梁換柱法”將部分木料鋸掉。

木柱墩接完成后，待基礎(chǔ)完成、達到設(shè)計強度后，再調(diào)整標高、水平、安裝柱礎(chǔ)（準確切割需墩接木料）定位。按照原修繕木結(jié)構(gòu)測量圖，先進行施工測量放線，將柱墩安裝到位后，對原木結(jié)構(gòu)進行打牮撥正，將木柱、梁、柱墩中心對齊。將鋼絲繩慢慢落下，對有縫隙的采用鐵鍋片及桐油、環(huán)氧樹脂等塞滿，使柱墩與木柱連接牢固。

太乙殿完成修復(fù)

3.7 對文物保護的技術(shù)措施

工地設(shè)一名技術(shù)人員，負責文物原狀的資料收集工作。具體工作內(nèi)容包括：攝像、照相、文字記錄和實測大樣圖，真實完整地記錄各部位的構(gòu)件尺寸、形式特征、工藝特點、材料做法等內(nèi)容，對所要修繕的部位，修繕前仔細進行測量，做詳細的文字記錄，對測量過程進行攝像或照像，然后根據(jù)記錄資料繪制圖紙，作為修繕復(fù)原的技術(shù)依據(jù)，待工程竣工后留下完整真實的技術(shù)資料存檔，以備專家、學者將來研究考證。具體內(nèi)容包括：細部尺寸列表記錄，工藝作法文字記錄，附于測繪圖后，同時配以照片、錄像、測量過程，最后匯總轉(zhuǎn)錄成光盤存檔。

4 對木架構(gòu)建筑提升與保護的探索發(fā)展

進入20世紀90年代后期，實施住房制度改革后我國房地產(chǎn)業(yè)迎來第一個高速發(fā)展期，城市建設(shè)掀起舊城改造熱潮，一大批歷史街區(qū)和古建筑被夷為平地，高樓林立。進入21世紀，歷史古城的保護和開發(fā)被納入各城市建設(shè)規(guī)劃的最重要內(nèi)容，留住城市歷史的文脈、地脈漸成共識。關(guān)于古建筑保護與利用的觀點也是百花齊放，既有片磚片瓦不能動的“修舊如舊”之說，也有大膽突破傳統(tǒng)的“離經(jīng)叛道”之舉。不可否認，爭鳴代表了古建筑保護與利用進入一個前所未有的重要發(fā)展階段，這也是成就了古建筑保護與古建筑所在地經(jīng)濟發(fā)展相互促進和發(fā)展的階段。上海原“海派”近代石庫門建筑舊區(qū)被注入時尚元素，改造為“新天地”，成為知名的國際休閑、文化、娛樂中心；云南麗江震后大規(guī)模重建、復(fù)建，成功申報成為世界文化遺產(chǎn)，成為聞名遐邇的旅游勝地。由此，古建筑的修復(fù)與保護，不能拘泥于過去簡單的一種模式，一種思路，而應(yīng)該有發(fā)展的眼光，突破舊有的思維，大膽地采用新技術(shù)、新材料。

這次采用的整體屋架提升后抬高基礎(chǔ)底座的方案是一種打破常規(guī)、勇于探索的一次成功經(jīng)驗。利用腳手架平臺，整體采用平面布點（依據(jù)木柱位置放置，每柱位安置一部，使整體結(jié)構(gòu)受力均勻）的方式置放千斤頂，由加壓控制進行統(tǒng)一抬升，既不破壞原有木質(zhì)結(jié)構(gòu)，又一次性解決原地修復(fù)后杜絕雨水（積水）侵蝕的老問題，獲得了國內(nèi)許多業(yè)內(nèi)專家的肯定。