具有普適性的文物建筑研究性保護(hù)模式芻議

摘 要：文物保護(hù)工程作為文物建筑的主要保護(hù)手段，重“工程”而輕“研究”，文章以嘉祥寺保護(hù)工程為案例，在工程實(shí)施過程中開展材料工藝、建筑形制、寺院格局變遷、結(jié)構(gòu)安全性評(píng)估等研究工作，旨在為文物建筑研究性保護(hù)探索思路和方法。

關(guān)鍵詞：研究性保護(hù)；嘉祥寺；文物保護(hù)工程

DOI：10.20005/j.cnki.issn.1674-8697.2023.18.006

0 引言

自20世紀(jì)30年代建筑遺產(chǎn)成為文物的一員開始，至今近百年，文物建筑的保護(hù)理念不斷推陳出新，修繕工程卻一直是保護(hù)工作的最主要手段。如今，文物保護(hù)工程的實(shí)施基本以招投標(biāo)為主，而這種模式在文物保護(hù)領(lǐng)域表現(xiàn)出了一定程度的“水土不服”。文物建筑保護(hù)的本質(zhì)是延續(xù)建筑蘊(yùn)含的歷史、藝術(shù)及科學(xué)價(jià)值，修繕工程則是不得已為之的干預(yù)措施，必須建立在對(duì)保護(hù)對(duì)象足夠認(rèn)知和深刻研究的基礎(chǔ)上，即便如此也不可避免地會(huì)導(dǎo)致文物信息和價(jià)值的損失。在這種共識(shí)下，文物保護(hù)行業(yè)內(nèi)逐漸開始探索“研究性保護(hù)”之路，為文物建筑量身打造新的保護(hù)模式，其中，故宮博物院開展的養(yǎng)心殿研究性保護(hù)項(xiàng)目①是極為重要的一次實(shí)踐，提供了大量值得學(xué)習(xí)和借鑒的成功經(jīng)驗(yàn)。但是，由于養(yǎng)心殿項(xiàng)目“特事特辦”的屬性，很難將其工作模式在當(dāng)前文物保護(hù)工程體制下廣泛復(fù)制。因此，在嘉祥寺保護(hù)修繕工程實(shí)施之際，針對(duì)嘉祥寺保護(hù)進(jìn)行專題研究，試圖在探索具有普適性的文物建筑研究性保護(hù)之路上拋磚引玉。

1 項(xiàng)目概況

嘉祥寺（圖1）位于山西省晉城市高平市三甲鎮(zhèn)赤祥村，為第七批全國(guó)重點(diǎn)文物保護(hù)單位，寺院坐北朝南，中軸線上分布有天王殿（前殿）、毗盧殿（中殿）及大雄寶殿（后殿），兩側(cè)耳房、廂房齊備。寺院布局完整，各建筑呈現(xiàn)了從金到清的時(shí)代特征，更存有五代后周經(jīng)幢兩座，歷史信息豐富。嘉祥寺保存狀況相對(duì)較好，中軸線三殿主體結(jié)構(gòu)仍保留歷代營(yíng)建信息，是研究晉東南地區(qū)五代佛教歷史、金至清建筑技藝演變史以及明清時(shí)期寺院建筑布局的重要遺存，但關(guān)于嘉祥寺的研究成果卻極少，制約了對(duì)其開展科學(xué)管理、保護(hù)及活化利用的工作。嘉祥寺保護(hù)修繕工程按現(xiàn)行《文物保護(hù)工程管理辦法》，經(jīng)項(xiàng)目立項(xiàng)、勘察設(shè)計(jì)、招投標(biāo)、施工按部就班地開展了工作，工程范圍涵蓋寺院全部文物本體及院落。在山西省文物局科研課題支持下，山西省古建筑與彩塑壁畫保護(hù)研究院成立專項(xiàng)小組，配合保護(hù)工程的實(shí)施對(duì)嘉祥寺進(jìn)行研究。

2 嘉祥寺研究性保護(hù)路線

研究圍繞“文物價(jià)值挖掘”和“結(jié)構(gòu)安全評(píng)估”兩條主線展開。工程分為三個(gè)階段實(shí)施，覆蓋保護(hù)工程前、中、后全期，并與勘察設(shè)計(jì)、施工單位及時(shí)溝通，為保護(hù)工程提供支撐（圖2）。

3 文物價(jià)值挖掘

文物價(jià)值應(yīng)從三個(gè)角度挖掘：一是針對(duì)構(gòu)件材料及工藝做法做深入的專項(xiàng)研究；二是深入了解文物本體所蘊(yùn)含的信息，包括選址、院落布局、建筑體量及結(jié)構(gòu)形制；三是研究與文物相關(guān)的文字記載，包括歷史文獻(xiàn)記錄和文物本體上的墨書題記。在研究所獲得的各類信息之間尋找共時(shí)性、歷時(shí)性特征，與文字記載建立關(guān)聯(lián)關(guān)系，并與相近地域、時(shí)代的其他古建筑做結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的對(duì)比分析，從而推斷文物本體不見于文字記錄的營(yíng)修經(jīng)歷。同時(shí)，所得出的可靠的結(jié)構(gòu)構(gòu)件時(shí)代性特征可以作為推斷相似文物建筑營(yíng)修時(shí)代的證據(jù)。

3.1 嘉祥寺的相關(guān)材料研究

在現(xiàn)場(chǎng)簡(jiǎn)要分析時(shí)代特征的基礎(chǔ)上，選擇三大殿木構(gòu)件的破損部位及保護(hù)工程替換木構(gòu)件，取樣進(jìn)行材種鑒定及碳十四測(cè)年數(shù)據(jù)分析，構(gòu)件覆蓋柱、梁、檁、枋、斗拱等不同位置，共檢測(cè)樣本30份。木材樣本切片后在顯微鏡下觀察解剖形態(tài)，對(duì)照相關(guān)木材解剖圖譜得出鑒定結(jié)果，并根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《中國(guó)主要木材名稱》（GB/T 16734—1997）確定材種名稱。碳十四測(cè)年委托北京大學(xué)科技考古實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)試，通過年輪校正，給出各樣本校正后日歷年代分布區(qū)間及概率②。根據(jù)材種鑒定及測(cè)年結(jié)果繪制構(gòu)件樣本時(shí)代材種分布圖，如圖3所示。

嘉祥寺歷史上經(jīng)歷多次維修，用材均為本地木材，與同區(qū)域其他古建筑遺存差別不大，材種鑒定結(jié)果包含楊木、櫟木、榆木、泡桐、硬木松及檜柏6種木材。從鑒定結(jié)果可以推斷，嘉祥寺在五代應(yīng)經(jīng)歷大修或者重建，使用了櫟木與硬木松，未見使用楊木；金代維修使用楊木頗多，但在蜀柱、斗等受壓力較大的構(gòu)件的選材上也適當(dāng)根據(jù)需要使用了抗壓性能較好的榆木和硬木松；明代維修擴(kuò)建，檜柏、楊木、硬木松均有使用，可見也是因地制宜、材盡其用；到清代對(duì)中殿、后殿的修繕及前殿的重建，則基本使用了楊木?？梢娒耖g地方寺院的營(yíng)建與維修因受限于成本多就地取材，尤其是用材碩大的梁栿類構(gòu)件，多用易于成材但力學(xué)性能相對(duì)較差的楊木。

3.2 嘉祥寺測(cè)繪記錄及建筑形制研究

通過現(xiàn)代儀器測(cè)繪技術(shù)和傳統(tǒng)手段對(duì)嘉祥寺內(nèi)的文物進(jìn)行了詳細(xì)的測(cè)繪?，F(xiàn)代儀器測(cè)繪分工程前、后兩次測(cè)繪，工程前對(duì)中軸線三座大殿進(jìn)行三維掃描，對(duì)兩座經(jīng)幢和中殿進(jìn)行攝影測(cè)量，盡可能記錄文物本體修繕前的信息，為其建立精細(xì)化的檔案。工程后再次進(jìn)行三維掃描，并對(duì)比前后數(shù)據(jù)，作為保護(hù)工程的補(bǔ)充資料留檔。傳統(tǒng)測(cè)繪在工程前、中兩個(gè)階段實(shí)施。開工前，對(duì)勘察設(shè)計(jì)方案進(jìn)行深入研究，制定補(bǔ)充勘察方案進(jìn)行專題測(cè)繪，本次測(cè)繪主要是針對(duì)斗拱和石柱進(jìn)行詳勘；工程中，主要針對(duì)隱蔽部位進(jìn)行詳勘，尤其針對(duì)墻內(nèi)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的尺寸及連接方式。

通過分析測(cè)繪結(jié)論，對(duì)大木尺度進(jìn)行推算③結(jié)果如下：前殿營(yíng)造尺為320毫米，斗拱斗口95毫米，折合3寸，合清式五等材。跳高190毫米，折合6寸，出跳289毫米，折合9寸。明間面闊2730毫米，折合8.5尺；次間面闊2565毫米，折合8尺；進(jìn)深4460毫米，折合14尺。中殿營(yíng)造尺為300毫米，材高180毫米，折合6寸，合宋式六等材。跳高270毫米，折合9寸；出跳400毫米，折合1.33尺。明間面闊及進(jìn)深3740毫米，折合13.75尺；次間面闊及進(jìn)深2780毫米，折合9.25尺。后殿營(yíng)造尺為300毫米，材高180毫米，折合6寸，合宋式六等材。跳高240毫米，折合8寸；出跳375毫米，折合1.25尺。明、次間面闊3100毫米，折合10.33尺；稍間面闊2700毫米，折合9尺；進(jìn)深9300毫米，折合13尺。

3.3 嘉祥寺的格局演變研究

我們對(duì)嘉祥寺相關(guān)史料及檔案進(jìn)行了詳細(xì)梳理，包括各時(shí)代的地方志、出版書籍、發(fā)表論文、寺內(nèi)所有碑刻題記以及附近寺院相關(guān)碑刻的記載。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，唐天寶九年（750）《大周澤州高平縣故李君墓志銘并序》碑文提及嘉祥寺所在位置有“伽藍(lán)”一座，推斷嘉祥寺始建當(dāng)不晚于其時(shí)。前殿發(fā)現(xiàn)清康熙四十五年（1706）題記兩處、后殿發(fā)現(xiàn)康熙四十三年（1704）題記兩處，證明當(dāng)時(shí)對(duì)嘉祥寺整個(gè)寺院都有過大規(guī)模的修繕。碳十四測(cè)年發(fā)現(xiàn)中、后兩殿各有一個(gè)構(gòu)件在北宋太平興國(guó)四年（979）之前，推測(cè)五代后周廣順三年（953）建經(jīng)幢時(shí)，對(duì)建筑也有建設(shè)或者維修；碳十四測(cè)年還發(fā)現(xiàn)大量構(gòu)件在北宋淳化二年（991）至金正大元年（1224）之間，證實(shí)在金正大元年（1224）之前，嘉祥寺也有一次較大規(guī)模的維修。這幾次營(yíng)修并不記載于碑刻和文獻(xiàn)之中，綜合嘉祥寺已有的史料信息分析得出以下結(jié)論：

嘉祥寺始建年代不詳，至晚在唐天寶九年（750）便已存在。五代后周廣順三年（953）前后對(duì)寺院進(jìn)行維修，并建經(jīng)幢兩通，其時(shí)寺院規(guī)模尚不可知。金正大元年（1224）之前寺院有一次較大規(guī)模的維修，形成兩進(jìn)院落布局，周圍走廊環(huán)繞。明成化年間（1465—1487）增修三進(jìn)院，建七佛殿與十王殿。清康熙四十三年（1704）至四十五年（1706）間有較大維修工程，重建天王殿，維修毗盧殿、大雄寶殿。清乾隆二十二年（1757）修建東偏院；清乾隆五十六年（1791）于寺院西側(cè)建立西林書院。據(jù)1992版《高平縣志》記載，七佛殿仍存，而西林書院不存?，F(xiàn)狀為主院兩進(jìn)院落，東側(cè)一座偏院。

4 嘉祥寺結(jié)構(gòu)安全評(píng)估

對(duì)文物建筑結(jié)構(gòu)安全運(yùn)用兩種思路進(jìn)行評(píng)估：一是現(xiàn)場(chǎng)原位檢測(cè)，通過傳統(tǒng)病害勘察和現(xiàn)代材料檢測(cè)兩種手段，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)、構(gòu)件進(jìn)行普查和重點(diǎn)檢查，準(zhǔn)確記錄殘損點(diǎn)數(shù)量、位置及程度等信息，為保護(hù)工程的實(shí)施提供數(shù)據(jù)支撐；二是有限元模擬分析，建立結(jié)構(gòu)的有限元模型，進(jìn)行靜力和動(dòng)力特性分析，以彈性常數(shù)的折減模擬材料劣化對(duì)結(jié)構(gòu)帶來的影響，并施加自重荷載和地震動(dòng)，評(píng)估其在不同荷載下的表現(xiàn)，探究結(jié)構(gòu)安全性。

4.1 傳統(tǒng)手段病害勘察

在設(shè)計(jì)單位已編制《嘉祥寺保護(hù)修繕工程設(shè)計(jì)方案》并對(duì)文物建筑進(jìn)行勘察的前提下，本次研究針對(duì)中軸三大殿補(bǔ)充開展兩項(xiàng)專題病害勘察：一項(xiàng)針對(duì)前期無法勘察的隱蔽部位，隨著保護(hù)工程的開展逐步進(jìn)行；一項(xiàng)針對(duì)古建筑最容易出現(xiàn)病害的節(jié)點(diǎn)部位。對(duì)病害進(jìn)行詳細(xì)的圖文記錄，并評(píng)估殘損等級(jí)。

4.2 現(xiàn)代技術(shù)手段檢測(cè)

在傳統(tǒng)勘察手段的基礎(chǔ)上，對(duì)無法判斷表面深度及初判內(nèi)部有損傷但不確定損傷程度的構(gòu)件，進(jìn)一步使用儀器進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)中軸線三座主殿進(jìn)行動(dòng)力特性測(cè)試。

采用ArborSonic 3D層析掃描系統(tǒng)④，通過檢測(cè)應(yīng)力波在木構(gòu)件內(nèi)部的傳播時(shí)間，結(jié)合木構(gòu)件截面及傳播路徑換算應(yīng)力波波速，再通過數(shù)學(xué)矩陣變換和模型圖像重構(gòu)，以二維彩色圖像定量直觀地顯示木構(gòu)件內(nèi)部殘損位置分布及大小。深綠色區(qū)域表示木材完好，紅色區(qū)域表示木材疏松強(qiáng)度有所下降，而藍(lán)色區(qū)域表示該區(qū)域有空鼓或者裂縫。以后殿明間西四椽栿為例，如圖4所示，下部有6厘米的空洞，左側(cè)有4厘米木材材質(zhì)劣化。

采用IML-RESI PD400阻抗儀，通過微型探針（直徑約1.5毫米）以一定速率鉆入木構(gòu)件內(nèi)部，根據(jù)探針阻力大小來評(píng)估木構(gòu)件材質(zhì)劣化及內(nèi)部殘損情況，連續(xù)深綠色波形表示木材密實(shí)度良好，間斷波形則表示木材密實(shí)度差。中殿東四椽栿檢測(cè)結(jié)果如圖5所示，紅色間斷區(qū)域表示從表面起17～32厘米處有直徑約15厘米的心腐。

4.3 有限元模擬分析

采用ABAQUS軟件對(duì)中殿和后殿結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析，梁架和柱架采用B31梁?jiǎn)卧?，之間的非線性力學(xué)單元斗拱層位于屋架層和柱架層之間，采用Connector軟件進(jìn)行模擬。結(jié)構(gòu)柱為石柱，斗拱和梁架皆為木構(gòu)架，按以下參數(shù)進(jìn)行基本設(shè)定：石材密度2600千克每立方米，泊松比0.2，彈性模量30000兆帕；木材密度450千克每立方米，泊松比0.3，彈性模量10000兆帕；考慮材料退化，將彈性模量依次折減至初始值90%。通過現(xiàn)場(chǎng)勘察對(duì)屋面荷載進(jìn)行估算，中殿屋面自重310千牛，后殿屋面自重為572千牛，計(jì)算模擬在靜力荷載下結(jié)構(gòu)的反應(yīng)。結(jié)果表明兩殿內(nèi)柱為受力最大的構(gòu)件，四椽栿為受拉力最大的構(gòu)件。中殿水平位移最大值為9.81毫米，豎向位移最大值為3.08毫米；后殿X軸水平位移最大值0.87毫米，Z軸水平位移最大值0.3毫米，豎向位移最大值為1.81毫米。山西高平抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.05重力加速度，為有限元模型施加El-Centro地震波，計(jì)算模擬在地震荷載下結(jié)構(gòu)的響應(yīng)，結(jié)果表明，中殿梁架相對(duì)最大位移為10.50毫米，后殿梁架相對(duì)最大位移為11.16毫米。

從有限元分析結(jié)果來看，嘉祥寺中殿、后殿結(jié)構(gòu)合理，其應(yīng)力水平仍有一定的裕度，結(jié)構(gòu)整體表現(xiàn)出較好的完整度，只要?dú)垞p構(gòu)件經(jīng)過修復(fù)提供應(yīng)有的抗力，整體結(jié)構(gòu)即處于安全狀態(tài)。

5 結(jié)語(yǔ)

文物建筑不可再生，保護(hù)工作應(yīng)研究先行。首先應(yīng)該深入認(rèn)識(shí)文物本身，挖掘價(jià)值，才能知道保的是什么；其次應(yīng)該全面掌握文物病害，研究產(chǎn)生原因，針對(duì)性提出保護(hù)方法，才能知道怎么保。本文以嘉祥寺為案例，探索適用于一般文物建筑研究性保護(hù)的思路和方法，針對(duì)中軸線三座大殿開展了價(jià)值挖掘和安全性評(píng)估等研究工作，但受時(shí)間、成本及自身能力的限制，部分工作還不夠深入，更有諸如寺院社會(huì)影響范圍分析、地下遺存調(diào)查研究等值得實(shí)施卻未曾開展的工作，希望有更多資源能投入文物保護(hù)工程的研究中，建立完善的研究性保護(hù)機(jī)制，真正地保護(hù)好文物建筑，保護(hù)好其中蘊(yùn)含的優(yōu)秀傳統(tǒng)文化。

注釋

①單霽翔.建立故宮古建筑研究性保護(hù)機(jī)制的實(shí)踐：寫在養(yǎng)心殿研究性保護(hù)項(xiàng)目開工之際[J].建筑學(xué)報(bào)，2018（10）：12-17.

②徐怡濤.山西萬榮稷王廟[M].南京：東南大學(xué)出版社，2016.

③劉暢，汪治，包媛迪.晉城青蓮上寺釋迦殿大木尺度設(shè)計(jì)研究[J].建筑史，2014（1）：36-54.

④戴儉，常麗紅，錢威，等.古建筑木構(gòu)件殘損特征及其內(nèi)部空洞的應(yīng)力波無損檢測(cè)[J].北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2016（2）：236-244.