古建筑中木構件的修繕與保護措施

范達

在歷史長河中，古建筑見證了朝代的更迭、社會的變遷，是歷史的記錄者，同時也是我國絢麗的瑰寶，是中華文化的重要載體。我國古代建筑在世界建筑之林中居于重要地位，其結構特殊、技藝水平高，以榫卯結構為主要結構。古建筑多以木頭為建筑材料，通過榫卯結構將木材料穿插組合成一個整體，由于木材容易受到侵蝕、磨損和腐爛，修繕和保護古建筑中的木構件尤其重要，從而讓精美絕倫的古建筑和獨特的榫卯結構得以傳承，豐富中華寶庫。

古建筑中木構件修繕與保護的意義

古建筑在我國歷史文化寶庫和世界民族之林中均居于重要地位，保護古建筑就是保護我國豐富的歷史文化，是國家文化傳承與發(fā)展不可或缺的關鍵點。古代未調配出復合材料，古建筑多以木結構為主，木材的耐腐蝕性、結構硬度和強度等均相對較低，受到自然環(huán)境和人為活動的影響，古建筑的木構件存在殘破、損壞、結構不穩(wěn)定等問題，降低古建筑的安全性的審美價值。修繕與保護古建筑中的木構件對我國建筑技藝的傳承、古代文化的發(fā)展以及現(xiàn)代旅游業(yè)的發(fā)展等均具有實際意義。

古建筑修建于各朝各代，受到當地社會環(huán)境、國家政策和文化的影響，不僅在現(xiàn)代具有較高的審美價值，還可作為歷史考證的依據，輔助考古人員追溯古代，考證當時的社會環(huán)境、國家政治、外交、經濟、文化等。保護古建筑就是保護民族、世界文化的重要舉措。古建筑的木構件是最為容易損壞的位置，受到雨雪、地震等自然環(huán)境以及人類活動的影響，以及木材本身使用壽命的限制，隨著建筑年齡的增加，其破損、坍塌的風險大大增加，給社會帶來一定的安全隱患。古建筑修繕與保護技術人員，定期評估古建筑木構件的硬度、強度和穩(wěn)定性，更換、加固古建筑木構件，能保證古建筑結構穩(wěn)定，有效提升古建筑的安全性，在現(xiàn)代社會以多種形式展現(xiàn)古建筑的精絕技藝、整體美感。

簡而言之，修繕和保護古建筑就是保護中華文化，是文化、建筑技藝保護、傳承和發(fā)展的重要舉措，在世界舞臺上展現(xiàn)中華民族建筑技藝和文化之魅力，對建筑領域發(fā)展、文物考古以及文化傳承等均具有重要意義。

古建筑中木構件結構分析

古建筑中的木構件以木材為主要材料，榫卯機構是木構件形成的主要技藝。板門、窗、天花、柱、梁、枋、斗拱、椽、飛檐等均是古建筑中的主要木構件，對木構件的修繕和保護不能一概而論，要落實到相應位置和結構，根據該結構在建筑中起到的功能、位置、尺寸以及破損程度進行針對性的材料更換、結構修繕與保護。

古建筑中的板門、窗、天花。板門位于建筑入口，若存在裂縫則需要根據裂縫的大小進行針對性處理，裂縫大增加木條，裂縫小鑲縫處理。門板是建筑內外連接的主體結構之一，且具有活動性的特點，是古建筑修繕頻次較高的重點。窗也是連接建筑內外的一個結構，窗框由木材按照一定尺寸構成，受到雨水等自然因素的影響，容易發(fā)生變形。若窗發(fā)生變形，在修繕時應對變形窗結構進行全面拆除，另外增加木條等，讓窗結構恢復設計尺寸；重點關注連接處，及時剔除腐朽物，而后補齊相應尺寸。天花是建筑頂梁的裝飾，在木材上雕刻成不同的形狀、圖案，裝飾建筑頂梁，又名藻井，具有遮蔽頂梁部位、遮擋灰塵的作用。天花由木材雕刻而成，圖案根據設計者的需求，形式豐富多樣，在天花修繕時，工作人員要依據歷史資料，對已經模糊或損壞的天花紋路等進行補充、修繕，并在天花底部增加木條對其進行支撐，修繕整體坍塌的天花，根據實際情況，決定是否釘拉鐵板。

古建筑中的柱、梁、枋、斗拱。柱、梁、枋、斗拱都是古建筑的主體結構，對建筑起到支撐作用。若以上四個木構件出現(xiàn)損壞，建筑的整體穩(wěn)定性和安全性將受到較大影響，甚至造成建筑整體坍塌，是古建筑修繕和保護的重點內容。

在中國古代建筑中經常聽到“四梁八柱”的說法，即，靠四根梁、八根柱支撐整個建筑，梁、柱的數量確定，并作為建筑的主體結構。梁以外觀為依據可分為直梁和月梁兩類，前者的正投影的上下兩邊為兩條平行的直線；月梁梁肩呈弧線、梁底略上凹、梁側為琴面，外觀秀巧。梁作為建筑整體的橫向結構，在建筑修繕與保護工作中至關重要。工作人員要從梁開裂程度、表面以及梁榫殘損情況、梁表面受損程度、是否發(fā)生變形等方面，對古建筑的梁結構進行評估后修繕。柱垂直于地面，是垂直面支撐建筑的重要結構，承受建筑的整體重量，該結構的穩(wěn)定性直接決定了建筑的質量。

枋具有多種類型，不同類型的枋其功能存在差異性，如，額枋、平板枋、承椽枋、燕尾枋、箍頭枋，并在此基礎上進行更加細致的劃分，是古建筑的角梁構件之一。若枋構件的破損程度較輕，可使用局部剜補法進行修復；若承椽枋受到外力影響而發(fā)生變形，可附加壓椽枋進行加固。斗拱在建筑中的應用具有承重、裝飾等作用，斗拱起到承上啟下的作用，承受上部屋檐，將其重量集中在柱上，或納至額枋上轉移到柱上。榫卯結構是斗拱的主要結構，將斗、拱、昂等構件在不使用外部工具的情況下，穿插在一起，形成緊密的承重和裝飾結構。

古建筑中的椽、飛檐。古建筑中的椽是位于建筑頂部榫卯結構的一部分，對屋檐起到支撐作用。飛檐是建筑頂部一種可被直接看到的造型，具體指建筑屋角檐部向上翹起，呈現(xiàn)飛舉之勢，普遍用于亭、臺、樓、閣、宮殿、廟宇等建筑屋頂的轉角處，外形如同展翅高飛的鳥。在木構件修繕與保護工作中，可根據椽、飛檐等位置的損壞程度，對其進行修補，或更換新的椽條，飛檐的修繕則要根據雕刻的圖案，進行針對性修復，保留其原有的圖案、形狀等，遵循古建筑完整性和歷史性的修繕原則。

古建筑木構件修繕與保護措施

木構件的修繕與保護是加固古建筑、提升建筑安全性的重要舉措。古建筑整體由木構件組合而成，不同類型、不同位置的木構件，其在建筑中起到的作用不同，受到自然環(huán)境影響的受損程度不同。在木構件修繕與保護工作中，需要工作人員根據木構件所在的位置、建筑功能以及受損程度，進行針對性的選材、修繕與保護，必要的情況下，可根據實際需求更換相應位置的木構件。同時，以計算機為載體的BIM技術可為工作人員提供技術層面的支持，掃描古建筑外形，對古建筑的整體外形和木構件結合當地的自然環(huán)境、氣候條件等進行數據分析，輔助工作人員制定針對性建筑修繕與保護方案。

BIM技術在古建筑木構件修繕與保護中整體運用。BIM技術以計算機為載體，在信息收集、分析、數據處理、操作以及應用等方面均顯現(xiàn)出優(yōu)勢，將其應用于古建筑修繕與保護工作中，能更加全面地滿足工作人員的實際需求，提高古建筑信息收集與整理、模型搭建與演示、參數調整與改進等工作效率，在掃描設備、互聯(lián)網平臺、虛擬現(xiàn)實技術的支持下，輔助工作人員進行古建筑修繕、檢查預警、管理、保護。

以古建筑飛檐的修繕為例，各朝代的飛檐外形、名稱等均存在一定差異性，飛檐修繕的重點是復原飛檐原有的紋路、圖案等。部分年代較為久遠的古建筑的飛檐受到外界環(huán)境的影響，磨損較為嚴重，原有的圖案模糊不清，給工作人員造成較大的工作困難。將BIM技術應用于該環(huán)節(jié)，將掃描形成的圖紙、建筑上傳至互聯(lián)網平臺，且與考古單位聯(lián)合，獲取與該建筑相關的文獻資料，了解同時期建筑飛檐的圖案，從歷史、文化、社會以及建筑等方面，全面分析建筑的飛檐結構、外形以及圖案等信息，輔助工作人員找準飛檐修復的方向，在最大程度上還原古建筑飛檐的外形、紋路。

在建筑修繕過程中，工作人員還需依據古建筑畫出圖紙，全面了解古建筑的整體結構、空間分布等，在掃描設備和BIM計算機程序的支持下，工作人員可通過掃描、測量將古建筑的各項數據錄入系統(tǒng)，并生成信息化建筑模型，向工作人員全面展示古建筑的空間分布信息，如，古建筑的內部空間關系、位置、形狀、區(qū)域空間結構等，以VR技術呈現(xiàn)由CAD繪制的建筑信息模型，輔助工作人員進一步明確古建筑修繕要求，各單位均能對建筑信息模型進行確認，確保最終形成的修繕工作方案內容完整、針對古建筑實際情況。

例如，建筑修繕單位與考古單位聯(lián)合開展古建筑修復工作，在設計考古專業(yè)知識時，考古單位可從歷史考證的角度，協(xié)助工作人員落實古建筑修建朝代，體現(xiàn)古建筑在不同時期的結構、外形特點。以古建筑的額枋結構為例，宋代建筑的額枋分為額、闌額，檐柱插入枋兩端；清代建筑的額枋結構包括大小額枋、額墊板三個構件，建筑修繕單位將設計的修繕建筑信息模型傳送給考古單位，考古單位從歷史專業(yè)角度，對修繕單位設計的修繕圖紙進行審核、確認，確保古建筑修復能真實還原不同朝代的建筑特點。

基于不同木構件，進行針對性修繕與保護。古建筑不同木構件的修繕原則不同，除了盡可能還原古建筑的原有結構、外形、色彩和圖案，還要重點關注每個木構件的功能，在必要的情況下，可更換原有木構件。在對古建筑進行修繕與保護過程中，工作人員要始終堅持針對性原則，將修繕方案和技藝落實到具體某一木構件，根據當地的自然環(huán)境、氣候變化，科學選擇修繕材料。

針對性選材?！霸沃啤⒃Y構、原材料、原工藝”是古建筑修繕的基本原則。當古建筑某一木構件損壞、腐朽、病害不得不更換時，要選擇與原木構件相同的木材作為替換材料。當不存在相同木材時，所選擇木材的物理性質、顏色應與原構件使用的木材保持一致或近似。以甘肅省靜寧縣清真寺為例，對建筑進行整體考察可知，清真寺的主要材料為松木，在木構件修繕時，選擇強度等級為TC13的紅木，且控制木材的含水率≤13%，防止在當地氣候環(huán)境的影響下，木材在構件中脫水嚴重，構件尺寸發(fā)生變化，構件功能、建筑整體性受到影響。同時，不同構件材料的選擇應根據其破損程度、速度進行適當調整。如，梁柱木材的選擇完全不同，具體見表1。

由表1可知，梁柱位置的木構件對木材的選擇不同，梁構件不可選用樹木髓心、存在蟲蛀損傷的木材，而柱構件則可根據修復要求選擇髓心，并按照要求選擇具有蟲蛀問題的木材。梁、柱分別從橫向、縱向兩個方向支撐建筑的整體結構和重量，其對木材的硬度、強度、穩(wěn)定性均要求較高。

此外，靜寧縣清真寺古建筑修繕時，對柱、梁、檀枋位置的木構件進行選材，應將木材的含水率控制在以下范圍：當地木材年平均含水率，2%≤木材含水率≤當地木材年平均含水率+2%。

針對性修繕。在修繕古建筑柱子時，若柱子的干縮裂縫深度≤直徑的30%，對其進行嵌補修補，如，對于干縮裂縫寬度＜3毫米的柱子使用膩子勾實；對于裂縫寬度在3～30毫米范圍內，使用防水膠嵌入木條修補；若干縮裂縫的寬度＞30毫米，對裂縫進行兩步處理，一般先使用木條嵌補，而后在開裂處使用鐵質箍子加固2～3道。若柱子表面破損，柱心狀態(tài)良好，工作人員需清除表層糟朽，對清理位置進行防腐處理，而后使用相同木材補齊柱子表面清理形成的缺陷，并使用環(huán)氧樹脂將木材粘實。

與現(xiàn)代建筑的施工工藝不同，古建筑的地基打入土壤深層，未進行水泥固定，長年累月，土壤地基受到環(huán)境的影響，古建筑往往發(fā)生整體偏斜等問題，地基不穩(wěn)，建筑重心偏移，對建筑進行整體糾偏復位刻不容緩。打牮撥正是我國古建筑整體糾偏的重要技藝，工作人員在古建筑外合適的位置，設立牮桿，即，杠桿結構，以牽拉力使傾斜的木結構復位，杠桿、拉索裝置的使用，可復位傾斜、拔榫卯的木構件。打牮撥正技藝不僅可對建筑木構件施加牽拉力，還可對建筑施加水平頂推力，或將兩種力結合在一起，改變傾斜的木構件的重心，讓古建筑整體復位。

古建筑是歷史的見證者，佇立于世界民族之林，是中華傳統(tǒng)文化的承載者。修繕和保護古建筑的木構件，是保護民族文化與瑰寶的重要舉措。古建筑以木構件為主要結構，隨著建筑年齡的增加，建筑木構件表面破損、內部腐朽、位置偏移等，均是古建筑不可避免的問題，也是古建筑修繕的重點內容。古建筑木構件的修繕與保護應堅持“原形制、原結構、原材料、原工藝”的原則，在信息技術的支持下，提高古建筑信息收集、整理、分析、利用效率，并依托建筑信息模型，從古建筑整體結構，優(yōu)化木構件修繕、保護方案，針對不同木構件的位置、功能、材質、磨損情況等進行針對性修繕，合理選材、控制木材含水率，針對古建筑木構件存在的問題，科學選擇修繕技藝，分別修復木構件，并從整體上加固古建筑結構、夯實地基、糾正偏移，有效修繕與保護古建筑。