古木建筑的修繕保護策略研究
——以應縣木塔為例

■ 左偉琛 Zuo Weichen 王 薇 Wang Wei

0 引言

古建筑是一個國家歷史文明的傳承與見證，是先人留給子孫后代的一筆珍貴財富。保護古建筑可以表達愛國熱情、能夠激發民族自信，是發展旅游業的物質基礎，同時為歷史文化研究提供有力依據。目前，我國古建筑都普遍存在地基沉降、磚石建材風化、木結構腐朽損壞嚴重和人為保護不當等現狀。隨著城市化進程的加快，以及一些不可避免的自然災害，使得大部分古建筑都不同程度地受到了破壞，因此古建筑的保護工作正面臨著嚴峻的挑戰。筆者以歷史上對應縣木塔結構修繕加固為例，提出了木塔現狀修繕加固的重點及可行的方法，以其對今后古代木建筑的修繕保護有所啟發。

1 應縣木塔

1.1 應縣木塔簡介

山西應縣木塔建造于公元1 0 5 6年，高為 6 7.3 1 m，是世界現存的唯一保存完好的木結構樓閣式寶塔（圖1)。木塔位于山西大同盆地地震帶，有發生多次地震的背景。近1 0 0 0年來，木塔經受多次強烈地震和人為破壞，變形、結構損壞日益嚴重，本身性質發生變化，承載力降低，如遇突發性自然災害，將嚴重危及木塔自身安全。

1.2 歷史上的維修加固

圖1 應縣木塔

歷史上對應縣木塔維修加固總結歸為兩類：一種是裝修彩繪，小修小補。這一類的修補是為了防護自然、生物侵蝕。從現存明清時代的部分牌匾題記載，此項修補多為善男信女還愿布施，工程以彩畫妝佛等，時長約為3 0～6 0年。另一種是比較大的工程，兼加固和整修的作用，具有較強的針對性。有的是在木塔部分損壞相當嚴重的情況下，有的是在政治上或是社會上有特殊要求時而采取加固措施。

2 修繕保護措施

1964年，陳明達先生編著了第一部有關著作《應縣木塔》[1]，其主要目的是試圖通過對木塔在建筑技術上的分析，對塔身進行了系統地歸納整理，研究我國古代建筑各時期建筑技術發展中存在的問題。李世溫先生的課題組自2 0世紀7 0年代開始，對應縣木塔各個結構特性、所用木材的力學與物理性能都分別進行了系統地研究[2-4]，考察分析了應縣木塔所處地塊的地震史與木塔殘損之間的聯系，同時對木塔的現狀進行可靠的科學評估。從建筑思想、人文地理、藝術風俗、結構組成以及設計懸念等多角度全方位地剖析了應縣木塔抗震和殘損情況[5]。

2.1 木塔的抗震

在對木塔的修繕保護工作中，主要考慮因素有主體抗震設防標準、采取措施與其可靠性的科學評價和各自階段可承受的風險概率預估。具體涵蓋對木塔修繕前的現狀、修繕中和修繕后三個階段內的抗震問題，以及抗震設防、修繕可靠性的評價等。

2.2 構件的變形

木塔構件及整體的水平和豎向殘留變形已嚴重影響了木塔的可靠性，特別是2層平座層殘留變形及變形分布狀況，將使其成為抵抗側力的薄弱層。目前修繕加固的主要內容就是減小殘損變形。

2.3 構件的承載力

各類構件可靠性等級的劃分是依據變形殘損、構件承載能力及修繕的難易程度等內容，分析了木塔各個構件的分布特征和殘損狀態。實測結論顯示：3層及以下各層殘損均較為嚴重，4層及以上各層相對殘損較輕，從承載力的角度，木塔修繕應以3層以下為主[5]。

2.4 構件的塑性

由于古代木建筑的構造方法、構件連接都與現代的不同。木塔現狀的塑性變形是長年累月積攢的結果,現存情況的復雜性與多樣性是不可預估的，所以不僅要研究適合于古建筑木結構的塑性結構的分析方法，還要有科學的對古建筑木材性能的確定方法[5]。

3 我國木建筑修繕加固原則與策略

戰爭、自然災害等對古建筑的破壞嚴重，其中木制建筑尤為明顯。木質材料在克服其本身的老化、腐朽、蟲蛀、地震等自然災害帶來的巨大損壞的同時，還要面對一些人為破壞。

現有的很多規范、對結構的分析及計算方法等都不能直接被采用。而對于文物保護的要求是做到“修舊如舊”，就是達到最大程度地保留歷史文化信息。要使這些降低了的要素恢復，顯然小修小補是遠遠達不到的。修繕工作要考慮到是否易于操作、與文物保護是否相抵觸、整個修繕過程經濟是否合理等，此外，修繕方案中取舍的關鍵還在于尋找文物保護與結構修繕之間的結合點。因此，修繕工程是一項要求考慮全面的工作，根據風險預估、技術經濟等各項綜合分析后才可以做出相應科學的決策。目前對于木建筑修繕加固主要有以下3種技術。

3. 1 修繕加固地基基礎

針對現存于山頂或是山下的古木建筑，修繕加固一般多采用石砌護坡或擋土墻的方法加固，使古建筑在不改變原狀的基礎上對結構加固，工藝技術得以完整保存。地基基礎的加固，可以增強基礎承受力，另一方面也可以防止因為地殼活動對建筑整體性的破壞，盡可能的從結構上延長建筑壽命。

現行我國《建筑地基處理技術規范》（J G J 7 9—2 0 0 2）對地基的處理方法進行了系統、詳細的敘述。方法包括有灰土擠密樁法、土擠密樁法和地基換填墊層法等十多種對于地基的處理方法，從它們原理上看，基本都是按照古代原有的地基處理方法改良而得。均采用人工方法對原有建筑地基軟弱土層的滲透、變形性質進行改善，提高底層地基承載力的目的是為了確保上層結構的穩定和安全。

3.2 修繕加固建筑節點

從對木建筑的各個相關數據分析可得，不同的構造節點受力不同，在整體建筑中扮演的角色也不盡相同。木建筑的結構復雜，構件種類繁多，且大多均為獨立整體，所以可以考慮部分構件重建來替換原裝。各構件因長期受力或部分節點位置嚴重腐蝕，造成節點松動，影響上部結構的穩定性，可以選用扒釘、扁鋼外包固定節點，提高木建筑的整體穩定性。

例如在對古木樓閣飛云樓的修繕加固中，主體結構中的節點加固主要有：梁－梁、梁－柱、柱－柱節點連接加固3種類型。如圖2所示其連接部位加固方法，在連接疊梁時存在高度不同的情況，于是選擇沿著梁身方向以釘鋼條的方式加強節點連接，在正交的方向則使用“Ω”形鋼條固定上、下疊梁位置。當存在梁端缺陷或支撐長度不足時，增設支撐保護構件[6]。

3.3 修繕柱體開裂

由于部分構件的木材在制作過程中未處理完整，仍帶有較多水分，其表面在陽光、風力等作用下，比內部更易干燥，此外木纖維的自身內外收縮是不一致，會造成內外受力不均，歷時長久會因為木料本身收縮而開裂。柱體開裂的現象在古木建筑中隨處可見，例如安徽省黃山市歙縣的鮑氏宗祠中支撐柱（圖3）。

木材如果從內部破裂，其作為構件的壽命會迅速減短，造成的質變也將是不可逆轉的。應減少傳統意義上的利用玻璃鋼等約束材料，多應采用木材易吸收的納米材料對裂縫填塞，或是在預防階段在其表面涂抹保護層。

圖2 節點加固方式

圖3 柱體開裂現狀

4 結語

綜上所述，在對古建筑的修繕加固中需要技術科學的不斷更新，在秉持古建筑的修復原則上，盡可能地保持修復前后的一致性，減少人為修繕中不必要的破壞。以應縣木塔這些急需解決的各類問題為例，目前要認可一種準確的計算木塔結構實際狀況的分析法，制定相應的施工規范，使木塔整體修繕做到有章可循。僅憑對單層或某幾層的修繕經驗，來對木塔進行大范圍改造的方法是不可取的。

隨著大力發展新型城鎮化，古建筑的保護這一項目也越發得到了國家與政府的高度重視。作為國家文明的象征，古建筑對于我國各個領域的影響極為深遠，同時也對社會發展有著積極作用。做好古建筑的傳承和保護再利用，不僅可以彰顯地域建筑文化特色，同時也為實現地域新型特色城鎮化發展提供可借鑒路徑。

參考文獻：

[1]陳明達.應縣木塔[M].北京:文物出版社, 2 0 0 1.

[2]太原工學院,山西省文物局.應縣木塔木材取樣試驗報告[R].太原工學院, 1 9 7 9.

[3]杜雷鳴,李海旺,薛飛,秦冬祺.應縣木塔抗震性能研究[J].土木工程學報.2 0 1 0(s 1):3 6 3-3 7 0.

[4]李世溫,陳正廷.應縣木塔荷載研究[R].太原理工大學,2 0 0 0.

[5]李鐵英,魏劍偉,張善元,等.高層古建筑木結構——應縣木塔現狀結構評價[J].土木工程學報,2 0 0 5,3 8(2):5 1-5 8。

[6]喬冠峰,李鐵英.古木樓閣飛云樓的修繕加固[J].工業建筑,2 0 1 6,4 6(9):1 7 5-1 7 8.