南昌萬壽宮超重大木結(jié)構(gòu)立架安裝施工技術(shù)

余秋鵬

上海市園林工程有限公司 上海 200083

古建筑是我國歷史文明傳承下來的瑰寶，其中木構(gòu)建筑的使用歷史尤為悠久。過去，在木構(gòu)建筑施工中，一般采用質(zhì)地較輕的當?shù)啬静模ǔ⒁婚菁苷w在地面進行拼裝后再吊裝架立加固，然后進行下一榀屋架的安裝固定，最后再將屋架傾斜穿過梁枋，或在拼裝梁枋時將木柱傾斜，待梁端榫頭對準榫口后再將木柱扶正完成安裝。

隨著時代的不斷發(fā)展，施工場地較小、建筑單體大、木柱自重較重的情況越來越多見[1-2]。在新形勢下，傳統(tǒng)的大木結(jié)構(gòu)安裝方式已逐漸不再適用。本文以南昌萬壽宮為依托工程，在工程實踐中突破傳統(tǒng)工藝，開創(chuàng)性地采用了超重大木結(jié)構(gòu)平移法進行安裝，可有效解決施工場地小，構(gòu)件質(zhì)量大的項目難點，提高施工效率，確保工程質(zhì)量。

1 項目背景

萬壽宮歷史文化街區(qū)中的鐵柱萬壽宮位于南昌市中山路以南，船山路以東、以北，翠花路以西，宮殿建筑面積3 000 m2。鐵柱萬壽宮宮殿群以中軸對稱布置，兩側(cè)為東西配殿，中間從南向北依次為戲臺、山門、真君殿、玉皇殿。其中真君殿（圖1）和玉皇殿為單體建筑，建筑層高20 m，木柱采用直徑為54 cm的菠蘿格。

圖1 真君殿效果圖

傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)材料一般選擇杉木或者松木這類質(zhì)量較輕的木材，但是本依托工程采用直徑為54 cm的菠蘿格，柱長12.8 m以上，其中最高的柱子達17.4 m。柱子質(zhì)量均在3.4 t以上，最重的柱子質(zhì)量達5.8 t。這遠遠超出傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)柱子的質(zhì)量，且由于大殿遺址做完保護措施后高出基礎(chǔ)面1.4 m，南側(cè)為遺址保護區(qū)，東、西、北側(cè)緊鄰建筑或者施工主要通行道路，故現(xiàn)場施工面極為狹小。

2 超重大木結(jié)構(gòu)立架安裝難點分析

1）超重木柱安裝風險大。傳統(tǒng)古建筑的大木結(jié)構(gòu)采用的木材質(zhì)量較輕，木柱安裝施工時只需要使用單一的汽車吊或者塔吊固定住梁枋，再使其穿入斜靠在腳手架上的木柱的榫口，然后將木柱扶正即可。但本依托工程所采用的木柱、大梁等構(gòu)件的質(zhì)量較大，依靠腳手架支撐具有較大的安全風險，加大了施工難度。

2）施工操作難度大。傳統(tǒng)仿古建筑在大木結(jié)構(gòu)安裝的過程中會先清理場地周邊環(huán)境，保證充裕的操作空間。但本工程施工場地有限，且工期緊張，需要進行多工作面同時施工，故而增大了操作空間對施工的限制性。

3 技術(shù)策略分析

3.1 技術(shù)原理

該技術(shù)采用平移拼裝技術(shù)，與仿古建筑大木結(jié)構(gòu)自身構(gòu)件的施工特點相結(jié)合，利用超重大木本身的穩(wěn)定性，通過平移轉(zhuǎn)換系統(tǒng)牽引木柱移動，將木柱的榫口與事先使用汽車吊定位的梁枋的榫頭對接，實現(xiàn)超重大木結(jié)構(gòu)的立架安裝。此技術(shù)既充分發(fā)揮了材料的力學特性，在有效節(jié)約操作空間的同時，也提高了構(gòu)件安裝過程中的安全系數(shù)。

3.2 平移轉(zhuǎn)換系統(tǒng)設(shè)計

為實現(xiàn)超重木柱在立架過程中的拼裝工序，必須將鼓凳上的柱子移動開足夠梁枋拼裝及榫頭安裝的操作距離，將梁枋榫頭對準放入，柱子平移拼裝歸位后再由木針固定。那么如何將木柱平移即是此技術(shù)的核心要素，為此，專門設(shè)計了一套平移體系，如圖2所示。

圖2 平移轉(zhuǎn)換體系設(shè)計要點

整個平移轉(zhuǎn)換體系分為3個部分，即平移轉(zhuǎn)換滑輪組、鋼質(zhì)承托活動板及其他配件（千斤頂、特制鋼管柱、千斤銷、必要的木質(zhì)墊塊等），各部分功能及設(shè)計要點如下：

1）平移轉(zhuǎn)換滑輪組。作為平移轉(zhuǎn)換體系中最重要的一個裝置，它必須在承受木柱自重的條件下，同時具有立面平移（將木柱轉(zhuǎn)移出去，讓出梁枋榫頭安裝距離）及平面轉(zhuǎn)動（可將木柱在一定范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動，以便在梁枋安裝時榫頭能夠?qū)书狙郏┑墓δ?。因此裝置在設(shè)計時不僅底下要有足夠移動的輪子，還要在頂部有可供轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)盤，兩者缺一不可。

標準上，主流平臺軟件均支持業(yè)界成熟標準，除了通過私有協(xié)議兼容多種主流品牌的設(shè)備接入外，ONVIF和GB/T28181已經(jīng)成為平臺兼容前端以及不同品牌平臺互聯(lián)的主要依據(jù)。

2）鋼質(zhì)承托活動板。特制的鋼質(zhì)承托活動板可以看成是平移滑輪組的軌道，由厚不小于4 mm的角鋼及鋼板焊接而成。角鋼焊接于鋼板上，向上翻邊的角鋼必須嚴格限制距離，使其寬度為平移轉(zhuǎn)換滑輪組的外包距離，這樣可以有效限制平移滑輪組的行動軌跡，確保在平移時能夠按照計劃路線平移；向下翻邊的角鋼距離也必須嚴格控制，確保轉(zhuǎn)換鋼板底面緊貼鼓凳上表面，不得有空隙。承托活動板的設(shè)計必須同時限制上下2個構(gòu)件的橫向距離，確保平移時的軌道正確。在承托活動板的長度設(shè)計上，也需要做出限制，即木柱平移出的距離最大值，可設(shè)置向上翻邊的阻擋角鋼。

3）其他配件。整個平移體系的其他配件，依據(jù)木柱的體量（確定千斤頂大?。?、離地高度（確定木質(zhì)墊塊形式及尺寸）、第1個榫眼高度（確定鋼管支撐長度）等信息制作并確定即可。

4 超重大木結(jié)構(gòu)立架安裝關(guān)鍵技術(shù)

1）專用腳手架搭設(shè)。采用符合規(guī)范要求的鋼管扣件操作架體，搭設(shè)過程中需采取嚴格的安全保證措施，保證施工的安全與質(zhì)量。立桿立于厚50 mm的條板上，立桿橫距1 500 mm，步距1 800 mm，縱距1 500 mm。每步滿鋪竹笆板，搭設(shè)爬梯以方便向上攀登。每步中間架設(shè)1道橫桿防止墜落。在受力區(qū)域需特別加固，如雙立桿、斜梁、桁架加固等，具體加固方案根據(jù)項目的特點確定。古建材料比較零碎，故在腳手架邊緣須滿布高18 cm的踢腳板，以防構(gòu)件運輸過程中掉落。位于木柱附近的立桿均為雙立桿加固。由柱子圍成的空間區(qū)域可根據(jù)專項方案搭設(shè)滿堂腳手架，但是有梁枋之處，大橫桿不得連通，且外伸立桿距離不小于10 cm，但不得大于15 cm。

2）吊裝木柱。將吊裝繩穿過木柱上部所開榫口，使用汽車吊鉤住吊裝繩吊裝木柱，將木柱吊裝至柱礎(chǔ)的中心位置。從明間開始吊裝柱子，綁臨時撐桿，再依次立好次間、梢間柱子。木柱吊裝時，吊裝帶需準備2根以上，一根作為主吊裝帶，連接汽車吊與最上部的一個安全榫眼，另一根吊裝帶作為安全儲備，連接汽車吊與下一個安全榫眼處。木柱機就位后，用不小于3道臨時鋼管抱箍將木柱固定于雙立桿處。

3）工字鋼梁、鋼柱就位。汽車吊采用兩點起吊將工字鋼梁吊至木柱最下榫口位置。工字鋼梁一端插入榫口，將插入榫口的吊繩解除，緩緩將鋼梁推入榫內(nèi)，鋼梁從榫口另一邊穿出直到鋼梁相對于木柱居中。汽車吊吊繩重新綁扎工字鋼梁的另一端，緩緩提升鋼梁直至鋼梁位于榫口頂部為止。在榫口內(nèi)鋼梁下部放置木墊塊，解除汽車吊吊繩。使用汽車吊起吊鋼柱，將鋼柱移至鋼梁的下部，鋼柱與工字鋼梁直接插銷固定，使鋼柱懸浮于空中（圖3）。

圖3 工字鋼梁、鋼柱就位

4）調(diào)平、調(diào)垂直。觀測工字鋼梁是否呈水平狀態(tài)，兩側(cè)的鋼柱相對于木柱是否平行，木柱和頂升鋼柱的垂直度偏差不大于0.1%。對木柱實施臨時加固，上下增設(shè)縱橫向拉桿。

5）頂升。將汽車吊吊繩穿入木柱上部榫口綁扎，預(yù)留50 cm的受拉空間。在鋼柱兩側(cè)底部放置千斤頂頂住鋼柱，確保千斤頂頂升處位于鋼柱的中心位置，兩側(cè)同時對千斤頂施壓，使木柱緩緩向上提升20 cm。

6）安全觀測。觀測此時木柱與緊鄰的腳手架鋼管的水平垂直關(guān)系，確保木柱偏心不超過0.1%。

7）設(shè)置轉(zhuǎn)換層。在木柱即將移動的方向，搭設(shè)木墊塊，至基本與柱礎(chǔ)面等高。然后，在柱礎(chǔ)面和木墊塊上放置用于平移轉(zhuǎn)換滑輪組移動的鋼質(zhì)承托活動板并且放置水平尺，通過調(diào)節(jié)木墊塊以達到鋼質(zhì)承托活動板水平，并在鋼質(zhì)承托活動板上木柱的中心位置放置與梁中線平行的平移轉(zhuǎn)換滑輪組。

8）安全觀測。觀測平移轉(zhuǎn)換滑輪組是否會發(fā)生移動以及鋼質(zhì)承托活動板軌道方向的擺放位置是否與即將移動的方向一致。

9）木柱下放。對兩側(cè)千斤頂同時緩緩釋壓，使木柱平穩(wěn)地回落于平移轉(zhuǎn)換滑輪組上。

10）腳手架調(diào)整。調(diào)整柱子四周加固的鋼管，將加固柱子的橫桿或縱桿沿木柱即將移動的方向平移至木柱即將移動到的終止位置，對即將受拉的鋼管加設(shè)雙橫桿。

11）柱子平移。在木柱的上部、榫口處、底部平移轉(zhuǎn)換滑輪組3個位置，用吊裝帶綁扎系牢并與固定在臨時加固的鋼管上的手拉葫蘆掛鉤連接。3處位置同時使用手拉葫蘆進行牽引，使木柱按梁方向水平外移，平移距離根據(jù)榫頭的長度決定。

12）安全觀測。觀測此時柱子與緊鄰排架的垂直度，確保木柱保持垂直，不存在偏心的情況。

13）臨時加固。對木柱進行臨時加固，增加斜撐以及縱橫向拉桿。按上述施工方法平移梁另一端木柱。

14）吊裝梁枋。使用汽車吊采用兩點吊裝，在吊裝過程中，一邊下放，一邊拆除該位置處阻擋的橫桿或縱桿，梁下放后再復位。先將最底部大梁吊裝至對應(yīng)木柱的榫口位置。將梁的一端榫頭（A）先整個斜向放入木柱榫口（圖4），然后矯正梁另一端榫頭（B）的位置（圖5），對準柱子榫口中心，然后再將梁整個從A向B緩緩平移。

圖4 吊裝梁A端入榫

圖5 吊裝梁B端矯正

15）待梁兩端均在榫口內(nèi)，且榫頭伸入榫口30 cm左右時，調(diào)松綁扎在梁上的吊繩使其有10 cm的空隙。同時，使用繩子將梁兩端與木柱綁扎。同一開間內(nèi)的梁枋重復上述過程依次從下至上吊裝。

16）復位木柱。拆除臨時加固的鋼管。在兩側(cè)柱子底部的平移轉(zhuǎn)換滑輪組處、柱中梁與木柱用繩綁扎處、柱子上部3個位置，同時使用手拉葫蘆拉動木柱向梁的方向內(nèi)收，使榫頭完全進入榫口，木柱平移復原至柱礎(chǔ)的中心位置。觀測此時木柱的垂直度，確保木柱不存在偏心的情況。對木柱進行臨時加固，增加斜撐以及縱橫向拉桿。

5 應(yīng)用效果

與傳統(tǒng)大木結(jié)構(gòu)立架安裝工藝相比，超重大木結(jié)構(gòu)立架安裝工藝的施工技術(shù)能更好地應(yīng)對建筑材料過重、操作空間小的問題，同時其需要的工具較為常見、易于獲取，拼裝效率高，可大大縮短工期，降低施工成本。

項目實踐證明，超重大木結(jié)構(gòu)立架安裝施工技術(shù)能有效解決超重大木木柱傾覆力過大的問題，確保安裝過程及施工完畢后建筑大木結(jié)構(gòu)的安全性、穩(wěn)定性，具有很強的現(xiàn)實推廣性，對仿古建筑大木結(jié)構(gòu)安裝具有重大意義。

6 結(jié)語

在仿古建筑發(fā)展過程中，施工環(huán)境、施工材料等問題接踵而至，使傳統(tǒng)工藝不再完全適用，故而須充分結(jié)合建筑本身構(gòu)造特點及現(xiàn)場施工條件，采取科學合理的技術(shù)手段，優(yōu)化傳統(tǒng)工藝。本項目利用木柱的自重，采用了大木吊裝平移法進行安裝，取得了理想的實施效果，促進了古建筑安裝技術(shù)的發(fā)展。