余秋鵬

上海市園林工程有限公司 上海 200083

古建筑是我國(guó)歷史文明傳承下來的瑰寶，其中木構(gòu)建筑的使用歷史尤為悠久。過去，在木構(gòu)建筑施工中，一般采用質(zhì)地較輕的當(dāng)?shù)啬静模ǔ?huì)將一榀屋架整體在地面進(jìn)行拼裝后再吊裝架立加固，然后進(jìn)行下一榀屋架的安裝固定，最后再將屋架傾斜穿過梁枋，或在拼裝梁枋時(shí)將木柱傾斜，待梁端榫頭對(duì)準(zhǔn)榫口后再將木柱扶正完成安裝。

隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，施工場(chǎng)地較小、建筑單體大、木柱自重較重的情況越來越多見[1-2]。在新形勢(shì)下，傳統(tǒng)的大木結(jié)構(gòu)安裝方式已逐漸不再適用。本文以南昌萬壽宮為依托工程，在工程實(shí)踐中突破傳統(tǒng)工藝，開創(chuàng)性地采用了超重大木結(jié)構(gòu)平移法進(jìn)行安裝，可有效解決施工場(chǎng)地小，構(gòu)件質(zhì)量大的項(xiàng)目難點(diǎn)，提高施工效率，確保工程質(zhì)量。

1 項(xiàng)目背景

萬壽宮歷史文化街區(qū)中的鐵柱萬壽宮位于南昌市中山路以南，船山路以東、以北，翠花路以西，宮殿建筑面積3 000 m2。鐵柱萬壽宮宮殿群以中軸對(duì)稱布置，兩側(cè)為東西配殿，中間從南向北依次為戲臺(tái)、山門、真君殿、玉皇殿。其中真君殿（圖1）和玉皇殿為單體建筑，建筑層高20 m，木柱采用直徑為54 cm的菠蘿格。

圖1 真君殿效果圖

傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)材料一般選擇杉木或者松木這類質(zhì)量較輕的木材，但是本依托工程采用直徑為54 cm的菠蘿格，柱長(zhǎng)12.8 m以上，其中最高的柱子達(dá)17.4 m。柱子質(zhì)量均在3.4 t以上，最重的柱子質(zhì)量達(dá)5.8 t。這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)柱子的質(zhì)量，且由于大殿遺址做完保護(hù)措施后高出基礎(chǔ)面1.4 m，南側(cè)為遺址保護(hù)區(qū)，東、西、北側(cè)緊鄰建筑或者施工主要通行道路，故現(xiàn)場(chǎng)施工面極為狹小。

2 超重大木結(jié)構(gòu)立架安裝難點(diǎn)分析

1）超重木柱安裝風(fēng)險(xiǎn)大。傳統(tǒng)古建筑的大木結(jié)構(gòu)采用的木材質(zhì)量較輕，木柱安裝施工時(shí)只需要使用單一的汽車吊或者塔吊固定住梁枋，再使其穿入斜靠在腳手架上的木柱的榫口，然后將木柱扶正即可。但本依托工程所采用的木柱、大梁等構(gòu)件的質(zhì)量較大，依靠腳手架支撐具有較大的安全風(fēng)險(xiǎn)，加大了施工難度。

2）施工操作難度大。傳統(tǒng)仿古建筑在大木結(jié)構(gòu)安裝的過程中會(huì)先清理場(chǎng)地周邊環(huán)境，保證充裕的操作空間。但本工程施工場(chǎng)地有限，且工期緊張，需要進(jìn)行多工作面同時(shí)施工，故而增大了操作空間對(duì)施工的限制性。

3 技術(shù)策略分析

3.1 技術(shù)原理

該技術(shù)采用平移拼裝技術(shù)，與仿古建筑大木結(jié)構(gòu)自身構(gòu)件的施工特點(diǎn)相結(jié)合，利用超重大木本身的穩(wěn)定性，通過平移轉(zhuǎn)換系統(tǒng)牽引木柱移動(dòng)，將木柱的榫口與事先使用汽車吊定位的梁枋的榫頭對(duì)接，實(shí)現(xiàn)超重大木結(jié)構(gòu)的立架安裝。此技術(shù)既充分發(fā)揮了材料的力學(xué)特性，在有效節(jié)約操作空間的同時(shí)，也提高了構(gòu)件安裝過程中的安全系數(shù)。

3.2 平移轉(zhuǎn)換系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為實(shí)現(xiàn)超重木柱在立架過程中的拼裝工序，必須將鼓凳上的柱子移動(dòng)開足夠梁枋拼裝及榫頭安裝的操作距離，將梁枋榫頭對(duì)準(zhǔn)放入，柱子平移拼裝歸位后再由木針固定。那么如何將木柱平移即是此技術(shù)的核心要素，為此，專門設(shè)計(jì)了一套平移體系，如圖2所示。

圖2 平移轉(zhuǎn)換體系設(shè)計(jì)要點(diǎn)

整個(gè)平移轉(zhuǎn)換體系分為3個(gè)部分，即平移轉(zhuǎn)換滑輪組、鋼質(zhì)承托活動(dòng)板及其他配件（千斤頂、特制鋼管柱、千斤銷、必要的木質(zhì)墊塊等），各部分功能及設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：

1）平移轉(zhuǎn)換滑輪組。作為平移轉(zhuǎn)換體系中最重要的一個(gè)裝置，它必須在承受木柱自重的條件下，同時(shí)具有立面平移（將木柱轉(zhuǎn)移出去，讓出梁枋榫頭安裝距離）及平面轉(zhuǎn)動(dòng)（可將木柱在一定范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，以便在梁枋安裝時(shí)榫頭能夠?qū)?zhǔn)榫眼）的功能。因此裝置在設(shè)計(jì)時(shí)不僅底下要有足夠移動(dòng)的輪子，還要在頂部有可供轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)盤，兩者缺一不可。

標(biāo)準(zhǔn)上，主流平臺(tái)軟件均支持業(yè)界成熟標(biāo)準(zhǔn)，除了通過私有協(xié)議兼容多種主流品牌的設(shè)備接入外，ONVIF和GB/T28181已經(jīng)成為平臺(tái)兼容前端以及不同品牌平臺(tái)互聯(lián)的主要依據(jù)。

2）鋼質(zhì)承托活動(dòng)板。特制的鋼質(zhì)承托活動(dòng)板可以看成是平移滑輪組的軌道，由厚不小于4 mm的角鋼及鋼板焊接而成。角鋼焊接于鋼板上，向上翻邊的角鋼必須嚴(yán)格限制距離，使其寬度為平移轉(zhuǎn)換滑輪組的外包距離，這樣可以有效限制平移滑輪組的行動(dòng)軌跡，確保在平移時(shí)能夠按照計(jì)劃路線平移；向下翻邊的角鋼距離也必須嚴(yán)格控制，確保轉(zhuǎn)換鋼板底面緊貼鼓凳上表面，不得有空隙。承托活動(dòng)板的設(shè)計(jì)必須同時(shí)限制上下2個(gè)構(gòu)件的橫向距離，確保平移時(shí)的軌道正確。在承托活動(dòng)板的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)上，也需要做出限制，即木柱平移出的距離最大值，可設(shè)置向上翻邊的阻擋角鋼。

3）其他配件。整個(gè)平移體系的其他配件，依據(jù)木柱的體量（確定千斤頂大?。㈦x地高度（確定木質(zhì)墊塊形式及尺寸）、第1個(gè)榫眼高度（確定鋼管支撐長(zhǎng)度）等信息制作并確定即可。

4 超重大木結(jié)構(gòu)立架安裝關(guān)鍵技術(shù)

1）專用腳手架搭設(shè)。采用符合規(guī)范要求的鋼管扣件操作架體，搭設(shè)過程中需采取嚴(yán)格的安全保證措施，保證施工的安全與質(zhì)量。立桿立于厚50 mm的條板上，立桿橫距1 500 mm，步距1 800 mm，縱距1 500 mm。每步滿鋪竹笆板，搭設(shè)爬梯以方便向上攀登。每步中間架設(shè)1道橫桿防止墜落。在受力區(qū)域需特別加固，如雙立桿、斜梁、桁架加固等，具體加固方案根據(jù)項(xiàng)目的特點(diǎn)確定。古建材料比較零碎，故在腳手架邊緣須滿布高18 cm的踢腳板，以防構(gòu)件運(yùn)輸過程中掉落。位于木柱附近的立桿均為雙立桿加固。由柱子圍成的空間區(qū)域可根據(jù)專項(xiàng)方案搭設(shè)滿堂腳手架，但是有梁枋之處，大橫桿不得連通，且外伸立桿距離不小于10 cm，但不得大于15 cm。

2）吊裝木柱。將吊裝繩穿過木柱上部所開榫口，使用汽車吊鉤住吊裝繩吊裝木柱，將木柱吊裝至柱礎(chǔ)的中心位置。從明間開始吊裝柱子，綁臨時(shí)撐桿，再依次立好次間、梢間柱子。木柱吊裝時(shí)，吊裝帶需準(zhǔn)備2根以上，一根作為主吊裝帶，連接汽車吊與最上部的一個(gè)安全榫眼，另一根吊裝帶作為安全儲(chǔ)備，連接汽車吊與下一個(gè)安全榫眼處。木柱機(jī)就位后，用不小于3道臨時(shí)鋼管抱箍將木柱固定于雙立桿處。

3）工字鋼梁、鋼柱就位。汽車吊采用兩點(diǎn)起吊將工字鋼梁吊至木柱最下榫口位置。工字鋼梁一端插入榫口，將插入榫口的吊繩解除，緩緩將鋼梁推入榫內(nèi)，鋼梁從榫口另一邊穿出直到鋼梁相對(duì)于木柱居中。汽車吊吊繩重新綁扎工字鋼梁的另一端，緩緩提升鋼梁直至鋼梁位于榫口頂部為止。在榫口內(nèi)鋼梁下部放置木墊塊，解除汽車吊吊繩。使用汽車吊起吊鋼柱，將鋼柱移至鋼梁的下部，鋼柱與工字鋼梁直接插銷固定，使鋼柱懸浮于空中（圖3）。

圖3 工字鋼梁、鋼柱就位

4）調(diào)平、調(diào)垂直。觀測(cè)工字鋼梁是否呈水平狀態(tài)，兩側(cè)的鋼柱相對(duì)于木柱是否平行，木柱和頂升鋼柱的垂直度偏差不大于0.1%。對(duì)木柱實(shí)施臨時(shí)加固，上下增設(shè)縱橫向拉桿。

5）頂升。將汽車吊吊繩穿入木柱上部榫口綁扎，預(yù)留50 cm的受拉空間。在鋼柱兩側(cè)底部放置千斤頂頂住鋼柱，確保千斤頂頂升處位于鋼柱的中心位置，兩側(cè)同時(shí)對(duì)千斤頂施壓，使木柱緩緩向上提升20 cm。

6）安全觀測(cè)。觀測(cè)此時(shí)木柱與緊鄰的腳手架鋼管的水平垂直關(guān)系，確保木柱偏心不超過0.1%。

7）設(shè)置轉(zhuǎn)換層。在木柱即將移動(dòng)的方向，搭設(shè)木墊塊，至基本與柱礎(chǔ)面等高。然后，在柱礎(chǔ)面和木墊塊上放置用于平移轉(zhuǎn)換滑輪組移動(dòng)的鋼質(zhì)承托活動(dòng)板并且放置水平尺，通過調(diào)節(jié)木墊塊以達(dá)到鋼質(zhì)承托活動(dòng)板水平，并在鋼質(zhì)承托活動(dòng)板上木柱的中心位置放置與梁中線平行的平移轉(zhuǎn)換滑輪組。

8）安全觀測(cè)。觀測(cè)平移轉(zhuǎn)換滑輪組是否會(huì)發(fā)生移動(dòng)以及鋼質(zhì)承托活動(dòng)板軌道方向的擺放位置是否與即將移動(dòng)的方向一致。

9）木柱下放。對(duì)兩側(cè)千斤頂同時(shí)緩緩釋壓，使木柱平穩(wěn)地回落于平移轉(zhuǎn)換滑輪組上。

10）腳手架調(diào)整。調(diào)整柱子四周加固的鋼管，將加固柱子的橫桿或縱桿沿木柱即將移動(dòng)的方向平移至木柱即將移動(dòng)到的終止位置，對(duì)即將受拉的鋼管加設(shè)雙橫桿。

11）柱子平移。在木柱的上部、榫口處、底部平移轉(zhuǎn)換滑輪組3個(gè)位置，用吊裝帶綁扎系牢并與固定在臨時(shí)加固的鋼管上的手拉葫蘆掛鉤連接。3處位置同時(shí)使用手拉葫蘆進(jìn)行牽引，使木柱按梁方向水平外移，平移距離根據(jù)榫頭的長(zhǎng)度決定。

12）安全觀測(cè)。觀測(cè)此時(shí)柱子與緊鄰排架的垂直度，確保木柱保持垂直，不存在偏心的情況。

13）臨時(shí)加固。對(duì)木柱進(jìn)行臨時(shí)加固，增加斜撐以及縱橫向拉桿。按上述施工方法平移梁另一端木柱。

14）吊裝梁枋。使用汽車吊采用兩點(diǎn)吊裝，在吊裝過程中，一邊下放，一邊拆除該位置處阻擋的橫桿或縱桿，梁下放后再?gòu)?fù)位。先將最底部大梁吊裝至對(duì)應(yīng)木柱的榫口位置。將梁的一端榫頭（A）先整個(gè)斜向放入木柱榫口（圖4），然后矯正梁另一端榫頭（B）的位置（圖5），對(duì)準(zhǔn)柱子榫口中心，然后再將梁整個(gè)從A向B緩緩平移。

圖4 吊裝梁A端入榫

圖5 吊裝梁B端矯正

15）待梁兩端均在榫口內(nèi)，且榫頭伸入榫口30 cm左右時(shí)，調(diào)松綁扎在梁上的吊繩使其有10 cm的空隙。同時(shí)，使用繩子將梁兩端與木柱綁扎。同一開間內(nèi)的梁枋重復(fù)上述過程依次從下至上吊裝。

16）復(fù)位木柱。拆除臨時(shí)加固的鋼管。在兩側(cè)柱子底部的平移轉(zhuǎn)換滑輪組處、柱中梁與木柱用繩綁扎處、柱子上部3個(gè)位置，同時(shí)使用手拉葫蘆拉動(dòng)木柱向梁的方向內(nèi)收，使榫頭完全進(jìn)入榫口，木柱平移復(fù)原至柱礎(chǔ)的中心位置。觀測(cè)此時(shí)木柱的垂直度，確保木柱不存在偏心的情況。對(duì)木柱進(jìn)行臨時(shí)加固，增加斜撐以及縱橫向拉桿。

5 應(yīng)用效果

與傳統(tǒng)大木結(jié)構(gòu)立架安裝工藝相比，超重大木結(jié)構(gòu)立架安裝工藝的施工技術(shù)能更好地應(yīng)對(duì)建筑材料過重、操作空間小的問題，同時(shí)其需要的工具較為常見、易于獲取，拼裝效率高，可大大縮短工期，降低施工成本。

項(xiàng)目實(shí)踐證明，超重大木結(jié)構(gòu)立架安裝施工技術(shù)能有效解決超重大木木柱傾覆力過大的問題，確保安裝過程及施工完畢后建筑大木結(jié)構(gòu)的安全性、穩(wěn)定性，具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)推廣性，對(duì)仿古建筑大木結(jié)構(gòu)安裝具有重大意義。

6 結(jié)語

在仿古建筑發(fā)展過程中，施工環(huán)境、施工材料等問題接踵而至，使傳統(tǒng)工藝不再完全適用，故而須充分結(jié)合建筑本身構(gòu)造特點(diǎn)及現(xiàn)場(chǎng)施工條件，采取科學(xué)合理的技術(shù)手段，優(yōu)化傳統(tǒng)工藝。本項(xiàng)目利用木柱的自重，采用了大木吊裝平移法進(jìn)行安裝，取得了理想的實(shí)施效果，促進(jìn)了古建筑安裝技術(shù)的發(fā)展。