古建筑修復(fù)如何偷梁換柱?
偷梁換柱是一個與古建筑相關(guān)的成語,其語義與《史記》卷三中殷本紀第三的內(nèi)容密切相關(guān)。原文包括:紂倒九牛,撫梁易柱也,意思是紂王力大無窮,能拉九頭牛,能手握梁換柱。后世偷梁換柱多指所施手段。據(jù)《史記》第87卷《李斯列傳》第27卷記載,秦始皇原本打算立長子扶蘇為皇太子,但丞相李斯與宦官趙高、秦始皇十八子胡亥密謀,決定將詔書篡改為立胡亥為皇太子篡改詔書是偷梁換柱的做法。
《偷梁換柱》一詞在中國古代文獻中完全記載,早在曹雪芹(1715-1763年)寫的《紅樓夢》第97次見過。其中有:偏偏鳳姐想出了偷梁換柱的計劃。賈寶玉想娶林黛玉,王熙鳳用薛寶釵代替林黛玉。易知,“偷梁換柱”的一般含義為以假代真,暗中改變事物的本質(zhì),從而更換事物原有關(guān)鍵內(nèi)容,使其不能發(fā)揮作用。但在我國古建筑領(lǐng)域,偷梁換柱是一種科學(xué)實用的修補加固方法。
梁柱屬于我國古建筑的大木構(gòu)件。梁位于水平面內(nèi),主要用于承受上部構(gòu)件和屋頂重量,并向下傳遞給支撐構(gòu)件。柱是梁底部的垂直支撐構(gòu)件。立柱位于地面上方和梁下方,或因長期承受上部結(jié)構(gòu)的重量而開裂,或因柱底部長期受地面水分影響而腐爛,降低木柱強度,無法正常支撐梁。在上述情況下,可采用偷梁換柱的加固方法。該法典型工程應(yīng)用實例為故宮太和殿某柱加固。2004年,工程技術(shù)人員在調(diào)查太和殿時,發(fā)現(xiàn)柱下部有腐爛問題,采用偷梁換柱的加固方法,包括曝光、偷梁、抽柱、換柱等。
暴露是為了暴露有問題的立柱。
偷梁是支撐梁的諧音,即用假柱支撐原柱上部的梁。“假柱”為完好的木料,被安裝在原有立柱附近,用于臨時支撐梁。本工程原立柱上方有兩根梁,施工人員分別采用上下兩根假柱進行支撐。這樣,即使原柱被移除,上梁架也不會受到明顯影響。其主要科學(xué)機制是,梁及其上框架的重量已由假柱承擔(dān),并通過假柱將重量下傳至基礎(chǔ)。
抽柱是將柱底部的腐爛部分取出,以便用新柱代替。去除原柱的腐爛部分后,剩余部分做成手掌形:將柱直徑的1/2截面伸出底部,柱直徑的1.5倍長度與新柱連接。抽柱后,原柱處于架空狀態(tài),不能工作,但不影響上部結(jié)構(gòu)的安全。主要原因是假柱支撐梁起支撐(偷)梁的作用。
換柱是用新柱代替原柱的爛部分。新柱的材質(zhì)、形狀、尺寸與抽出的爛部分相同,頂部也做成巴掌榫。這樣,新柱與原柱的剩余部分重疊后,不僅在外觀上形成整個柱,而且在垂直上形成一定長度的重疊面。隨后,施工人員在搭接長度范圍內(nèi)用鐵箍將固立柱,有利于新立柱與原立柱相互擠壓,共同發(fā)揮支撐作用。換柱后,拆除假柱,即原柱加固完成。
偷梁換柱的加固方法對原梁柱干擾小。從梁的角度來看,它是一個水平受力構(gòu)件,兩端向下傳遞外力。梁只有保持水平穩(wěn)定,才能保證整個大木結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。在加固古建筑時,偷梁實際上是支撐梁,即原柱、假柱和新柱分別支撐梁,梁在整個過程中始終得到支撐,從而始終保持水平穩(wěn)定。從柱的角度來看,它是垂直支撐構(gòu)件,最終將上部構(gòu)件的重量傳遞給基礎(chǔ)。只有當(dāng)柱具有足夠的承載力和可靠的連接梁時,才能有效地承受梁的作用力。在換柱加固過程中,雖然技術(shù)人員將原柱拔出,但假柱提前設(shè)置在原柱附近,使假柱取代原柱發(fā)揮支撐作用。因此,換柱過程基本上不影響整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。更換柱完成后,新柱具有與原柱相同的材料、尺寸和與梁相同的可靠連接方式,因此可以完全替代原柱發(fā)揮支撐作用。
從上面可以看出,偷梁換柱作為中國古代成語,原意包含貶義內(nèi)容,但在古代建筑領(lǐng)域,它是用于加固損壞木柱的科學(xué)方法。偷梁換柱的方法不僅加固效果好,而且對整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性影響不大。因此,偷梁換柱是中國古代建筑加固方法的科學(xué)應(yīng)用,也是中國古代工匠建筑智慧的體現(xiàn)。