火災后木構古建筑修繕技術探討

劉嘉，王珍，房紹方

(1．西南交通大學環(huán)境學院，四川成都610031;2．山東公安消防總隊菏澤支隊，山東菏澤274000)

中國古代建筑以其卓越的成就和獨特的風格獨樹于世界建筑之林，它凝聚著古代勞動人民的聰明才智。迄今我國已有29處文物古跡、歷史名城和自然景區(qū)被列入世界遺產(chǎn)名錄，成為繼意大利、西班牙之后的第三大遺產(chǎn)國。還有100多個項目被列入遺產(chǎn)預備清單中，居全世界首位，已經(jīng)成為遺產(chǎn)大國。古建筑是文物的一個重要方面。國務院先后分三批公布的全國重點文物保護單位共500處，在這批“國寶”中，明確列入古建筑類的就有216處，占43%。其余284處，雖列入其他各類，但大多同古建筑有關。如列入革命遺址及革命紀念建筑的天安門;列入古墓葬類的明十三陵、清東陵、清西陵;列入石刻其他類的峨眉山圣壽萬年寺等。在我國幅員遼闊的土地上，散布著許多頗具特色的文物和古建筑，如徽州古民居村落、平遙古城、同里古民居村落等，更有被稱為“民居瑰寶”、“東方人類傳統(tǒng)民居的活化石”的韓城黨家村古民居。這些文物和古建筑集建筑藝術與民俗風情為一體，都是祖先留給我們的寶貴文化遺產(chǎn)。這些文物和古建筑是中華民族五千年燦爛文化的積淀和寶貴的文化遺產(chǎn)，是中華文明源遠流長的歷史見證，是不可再生的人文資源;因此，保護好這些文物古建筑，利在今世，功在千秋［1，2］。

本文以木構古建筑火災特點為切入點，借鑒了國內(nèi)外關于古建筑消防的先進理念，探討古建筑的修繕原則，而且進一步剖析了火災后古建筑的修繕技術的具體措施。

1 古建筑結構特點

我國的古代建筑，在建筑材料和結構上大多采用松、柏、楠等木材為主要材料，以木構架為主;屋頂又是由梁、枋、檁、椽、斗拱、望板以及天花、藻井等大量的木構件組成;周圍墻壁、門、窗和屋頂上覆蓋的陶瓦、壓背等圍護材料形成猶如一座爐膛(圖1)。在建筑風格上，古建筑大多以群體建筑為主，無論是宮殿、道觀、王府、衙署和民居，都是以各種各樣的單體建筑為基礎組成各種庭院;大型的建筑，又以庭院為單元，組成各種龐大的建筑群體，具有高大的臺基、寬闊的開間、飛挑的屋檐，高低錯落，疏密相間。古建筑是歷史文化遺產(chǎn)，是國家文明的重要標志，確保古建筑消防安全，是保護珍貴歷史文化遺產(chǎn)的一項任務，而火災后古建筑的修繕問題更是一項緊迫而又重要的新課題［3，4］。

圖1 南禪寺大殿立面

2 木構古建筑火災特點

2.1 燃燒速度快，溫度積聚迅速

木構架建筑在起火以后，必須在15～20 min內(nèi)實施有效施救，否則會出現(xiàn)大面積燃燒，最高溫度可達800～1000℃。

2.2 煙霧生成量大

一般而言，1 kg木材燃燒時可生成20 m3煙霧，體積相當于木材體積的300倍。一座1 000 m2的大殿，如在其中燃燒20 kg木材，數(shù)分鐘內(nèi)，整個大堂將會充滿煙霧。在施救過程中，消防人員難以進入，又不宜施展破拆手段，在一定程度上增大了撲救難度。

2.3 易形成火燒連營

我國古建筑絕大多數(shù)以木材為主要材料，以木構架為主要結構形式，火災荷載遠遠高于現(xiàn)行國家標準所規(guī)定的火災負荷量，火災危險性極大，耐火等級低。絕大多數(shù)古代建筑在布局上很有規(guī)律，即以間為單位構成單座建筑，以單座建筑構成庭院，以庭院為單元組成形式多樣的建筑群，其規(guī)模壯觀，氣勢雄偉。但由于廊道相接，建筑相連，建筑群內(nèi)缺少防火分隔和安全空間，少有消防通道，如果其中一處起火，火勢不能得到有效控制，則相連的建筑很快就會出現(xiàn)大面積燃燒，既不利于安全疏散，又容易形成“火燒連營”，致使古代建筑大面積地被燒毀，甚至整組建筑蕩然無存［5－7］。

2.4 易造成重大損失和影響

古代建筑火災不同于普通建筑火災，火災中往往使價值連城的珍貴文物古跡被毀，造成難以挽回的重大損失。

2.5 初期滅火撲救難

古代建筑單位缺少消防組織，缺乏消防設施和滅火器材，消防自救能力差是多年來存在的問題。特別是一些規(guī)模較大的古代建筑單位，至今未建消防站，消防安全硬件建設投入少，必要的滅火設施器材缺乏，自防自救能力弱。

3 古建筑修繕原則

隨著科學文化水平的提高和國際文化往來事業(yè)的發(fā)展，古建筑受到各界人士的關注。1982年《文物保護法》頒布以后，古建筑的保護工作更加受到各級領導和廣大群眾的重視，參觀和研究古建筑的各界人士與日俱增，參與古建筑修繕和保護工作的社會力量逐漸擴大，諸如城建、園林、旅游、宗教等部門都在著手這方面的工作。但是，古建筑都是保存在地面上的實物，歷經(jīng)幾百年乃至上千年的歲月及大自然的侵襲和人為的損傷，多有不同程度的殘壞，或者幾經(jīng)修補亦非創(chuàng)建或重建時的原狀。保護古代建筑，必須根據(jù)《文物保護法》中第十四條規(guī)定:“核定為文物保護單位的革命遺址、紀念建筑物、古墓葬、古建筑、石窟寺、石刻等(包括建筑物的附屬物)，在進行修繕、保養(yǎng)、遷移的時候，必須遵守不改變文物原狀的原則，中國古建筑的保護修繕，概括起來有五種情況:一是日常保養(yǎng)(即經(jīng)常性的保養(yǎng)維護);二是防護加固;三是現(xiàn)狀整修;四是重點修復;五是原址重建。

4 木構古建筑修復技術

4.1 墩接柱根、包鑲柱根

墩接柱根是木柱修繕中常見的一種做法。木構古建筑柱子一旦被火燒損，其原有承載力就會大幅降低。在這種情況下就需要對燒損部分做局部修繕處理。處理的手段有兩種。一種是柱根包鑲，一種是墩接，需根據(jù)柱根火災燒損的情況而定。一般說來，柱根圓周的一半或一半以上表面燒損，燒損深度不超過柱徑的1/5時，可采取包鑲的方法。包鑲即用鋸、扁鏟等工具將燒損的部分剔除干凈，然后按剔鑿深度、長度及柱子弧度，制備出包鑲料，包在柱心外圍，使之與柱子外徑一樣，平整渾圓，然后用鐵箍將包鑲部分纏箍結實。墩接露明的柱子要支頂相關的梁、柱，確保構架安全和施工安全。墩接墻內(nèi)的柱子要拆掉影響操作的墻體，俗稱“掏柱門子”，令對墻體產(chǎn)生擾動。當柱根燒損嚴重(燒損面積占柱截面1/2以上)時，一般應采用墩接的方法。墩接是將柱子燒損部分截掉，換上新料。常見的做法是做刻半摔墩接，即:將接在一起的柱料各刻去直徑的1/2作為搭接部分，搭接長度一般為柱徑的1.5～2倍，端頭做半撣，以防搭接部分移位，另一種方法是用抄手榫墩接，方法是將柱子截面按十字線鋸作四瓣，各剔去對角兩瓣，然后對角插在一起柱子的墩接高度，如是四面無墻的露明柱，應不超過柱子的1/5，如果是包砌在山墻或檻墻內(nèi)的柱子，應不超過柱高的1/3。接茬部分要用鐵箍2～3道箍牢，以增強其整體性。

4.2 化學材料澆鑄加固

用化學材料澆鑄加固是古代建筑維修采用現(xiàn)代化科學的一種新方法，柱子由于火災發(fā)生燒損時，可以采用不飽和聚酯樹脂澆鑄加固，外面再涂上柱子原本顏色。

4.3 抽換柱子及輔柱

當木柱嚴重燒損或高位損壞，或發(fā)生燒斷，不能用墩接方法進行修繕時，可以采取抽換或加輔柱的方法來解決。所謂“抽換”即通常所說的“偷梁換柱”。是在不拆除與柱有關的構件和構造部分的前提下，用千斤頂或華桿將梁柱支頂起來，將原有柱子撤下來，換上新柱。木柱抽換還會對局部屋面產(chǎn)生擾動，造成屋面、灰背裂縫、松動等，要做善后處理。木柱抽換最重要的是安全問題。事先一定要采取穩(wěn)妥措施，將與柱子相關的梁、柱等構件支頂牢固，構件支起高度要大于檐柱自身高，創(chuàng)造抽出柱子的條件，然后將柱子撤出，換上新柱。抽換構件，在條件允許的情況下方可進行。并不是所有的構件都能抽換，也不是多數(shù)構件都能抽換。只有檐柱、老檐柱等與其他構件穿插較少，構造較簡單的構件才能進行抽換。如遇不能抽換的柱子(如中柱、山柱)發(fā)生燒損折斷，而又不能落架大修時可采取加輔柱的方法進行加固，輔柱一般采取抱柱形式，斷面方形，可在柱的兩個面或三個面加安輔柱，用鐵箍將柱子與輔柱箍牢，使之形成整體。

4.4 更換燒損部件

望板、椽子等部件作為屋面木基層，在古建筑火災中極易被燒損，特別易發(fā)生檐頭部分椽子、望板的燒損。古建筑的翼角部分又是椽、望板中的薄弱部分，更易在火災中被燒毀，所以，全部或局部更換椽子、望板是木結構修繕中經(jīng)常遇到的問題。更換檐頭、望板、翼角(又稱揭瓦檐頭)要拆除檐部的瓦面，揭去望板，拆掉燒毀的飛椽和連檐、瓦口，更換新件。翼角、翹飛部分最易損壞，應根據(jù)情況決定拆換數(shù)量，如角梁下垂或燒毀嚴重，也可一起更換(一般情況下仔角梁更易被燒毀)。換上的角梁其沖出長度和翹起高度要與舊件一致。添配的翹飛椽也應與舊件一致，以便與舊件一起安裝。檐頭部分的連檐、瓦口是最易被燒毀的部分，在更換檐頭椽子、望板時都需要更換新件。更換檐頭燒損構件必須首先揭開瓦面灰背，所以木作與瓦作修繕要同時進行。如果經(jīng)勘查發(fā)現(xiàn)屋面有一半以上望板燒損嚴重，而且檐頭、望板均已燒毀，就應全部挑頂，進行屋面的徹底修繕。

4.5 打華撥正

火災發(fā)生后，當建筑物出現(xiàn)構架歪閃的情況時，可采取打華撥正的方法進行維修。打華撥正即通過打華桿支頂?shù)姆椒?，使木構架重新歸正。大致的工序是:(1)先將歪閃嚴重的建筑支保上俄桿，防止繼續(xù)歪閃傾斜;(2)揭去瓦面，鏟掉泥背、灰背，拆去山墻、檻墻等支頂物，拆掉望板、椽子，露出大木構架;(3)將木構架榫卯處的漲眼料(木楔)、卡口等去掉，有鐵件的，將鐵件松開;(4)在柱子外皮，復上中線、升線(如舊線清晰可辨時，也可用舊線);(5)向構架歪閃的反方向支頂華桿，同時吊直撥正使歪閃的構架歸正;(6)穩(wěn)住俄桿并重新掩上卡口，堵塞漲眼，加上鐵活，墊上柱根，然后掐砌檻墻、砌山墻、釘椽望、苫背瓦瓦。全部工作完成后撤去華桿和俄桿。打華撥正是在建筑物歪閃嚴重，但大木構件尚完好，不需換件或只需個別換件的情況下采取的修繕措施。

4.6 大木拆安

當大木構架部分構件燒損比較嚴重，必須更換構件重行組裝時，常采用拆安的辦法來解決。所謂拆安，是將拔摔的燒損構件重新更換歸位，并進行鐵件加固。拆安是拆開原有構件，使構件落地，經(jīng)整修添配以后再重新組裝。大木拆安，第一步工作是將所有構件打上號，然后拆下對構件進行仔細檢查，燒損輕微的進行整修，燒損嚴重的進行更換。

4.7 裝修修繕

裝修是在古建筑火災易被燒損部位。裝修燒損的情況主要有:大門門板燒損，攢邊門外框松散，裙板開裂缺損，裝修邊抹、根條燒損等等。針對不同的燒損情況，裝修修繕可采取剔補、添配門板、換隔扇邊抹、重新組裝邊框、裙板或門心板嵌縫、裙板絳環(huán)板配換、添配楹子、轉(zhuǎn)軸、栓桿、添配面葉、大門包葉及其他銅鐵飾件、添配門釘、花罩雕飾修補等。裝修修配應要求與原有構件、花紋、斷面尺寸求得一致，保持原有風格。所用木材也應盡量與原有木材一致。特別是內(nèi)檐裝修的修配，要求更加嚴格，不能敷衍馬虎。

4.8 復原工程

建筑物早已焚毀，需要重新復建時，要對原有建筑原狀進行細致的分析考證，取得充分依據(jù)，以恢復到它原來建筑時期的面貌?？甲C和資料收集工作充分以后方可進行復原設計，復原工程要經(jīng)國家主要部審批，要按“四原”，即原形制、原材料、原做法、原工藝進行恢復。

5 結束語

古建筑修繕會遇到各種復雜情況，應在熟悉構造和修繕技術的基礎上因地因事制宜，靈活掌握，不可生搬硬套。要在嚴格遵循國家制定的古建筑文物保護原則的基礎上，發(fā)揮工程技術人員的聰明才智，以較小的投資和代價保護維修好古建筑文物。

［1］吳啟鴻，肖學鋒．論發(fā)展我國以性能為基礎的建筑防火設計技術法規(guī)體系［J］．消防科學與技術，1999(1):4－8

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［3］Chun，S．U．，Science of earth and fire－ancient Korean Metallurgy(2)．Hwahak Sekye，1996，36(5):47－48

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