传统建筑木结构整体提升工法

范 旭 张 勇 孙茂军 德才装饰股份有限公司，青岛 266101

1 引言

目前，建筑整体提升大多集中在钢结构建筑的提升控制上，原因是钢结构各构件或部件之间通常采用焊缝、螺栓或铆钉连接，具有强度高、强重比大；塑性、韧性好，材质均匀，符合力学假定，安全可靠度高，可实现对结构的精确计算，整体提升过程中可实现有效控制，我国现已形成了较成熟的技术。而对于古建筑木质结构梁架，由于承载力和其它安全稳定系数都不利于准确计算，所以，对这个项目的研究和实践就很少。

本文为了满足传统建筑保护性施工的要求，在深入研究钢桁架先组装整体后提升的控制与组织技术之后，加以借鉴，在做好充分论证的基础上，对木质结构梁架的整体提升做了有益的尝试。

2 建筑结构整体提升的现状

现代建筑物由于结构变更或者使用功能变化的要求，对屋面构架进行提升较多。由于现代建筑技术较多采用钢结构屋架，建筑桁架的整体提升也多应用于钢结构。随着钢结构采用整体吊装的工艺的不断发展进步，可以将连体钢结构在地面散件拼装成整体，一次吊装就位。大量的建筑实践结果表明施工安全，施工质量可以保证。

3 工程案例

太乙殿是清朝中后期复建的传统建筑，因原有建筑地势较低，雨水腐蚀严重，决定对原太乙殿进行整体提升1.5米，抬高建筑基座，避免以后再遭受雨水（积水）侵蚀。为实现古建筑“在进行修缮、保养、迁移的时候必须遵守不改变文物基本原状的原则，不损伤原建筑的榫卯结构”的理念，笔者所在公司决定采用整体提升的施工方案。通过查阅相关的施工文献和技术档案，公司发现对传统建筑屋面（木构架）的整体提升没有太多可以参考的技术与标准。我们转而借鉴钢结构桁架整体提升技术进行研究，经过反复计算、论证，请教咨询传统建筑修复的专家、教授，决定实施这个方案。

在施工中，公司注重以现状测绘研究为依据，恢复建筑原有的整体风貌；尽量利用建筑的原有材料，必须换新的部分应采用相似的材料及构造做法；通常复原的部分应与当时做法基本吻合。

3.1 施工顺序

原材料准备→原建加固、保护→脚手架搭设→提升机具安装→连接、固定，建筑物与起吊设备→再次检查加固太乙殿框架→第一次高度起吊50mm→观察、检查、加固→第二次起吊至300mm→检查、加固、垫塞→调整脚手架→第三次起吊至800mm→检查、加固、垫塞→调整脚手架→第四次起吊1500mm→加固、垫塞、墩接→基础施工→柱墩安装→吊机、钢丝绳拆除。

3.2 施工部署

本工程中太乙殿的整体提升需考虑统一调配工力，使之工力平衡，在安排工程进度计划过程中充分考虑本工程的特殊性，并遵循以下部署：

a．为木结构构件创造有利条件和工作面，如架子搭设、拆除恢复安装等项工作内容。

b．为油漆彩画工种创造有利条件和工作面，如架子搭设、拆除恢复安装等项工作内容。

c．留给油画充分的干燥时间，在遵循传统做法的同时也要考虑周期的需要（尤其是地仗项目）尽量避免空气湿度大的季节。如若无法实现时，加长地仗的干燥期。

d．由于传统建筑工程的特点，本工程需在常温下施工，合理安排工期、工序，遵循先上后下内外同时施工的原则，保证工期按计划进行。

3.3 施工方法

施工前需做以下准备：木材、立柱垫塞木块，300×500、800×500各24块，并加工成型。起吊吊机（吊件）按用二备一的方式准备到位，经检查完好。具体数据见下表：

序号机械名称单位数量功率（k W）序号机械名称单位数量功率（kW）1 吊机 台 22 2.2 1 电焊机 台 2 1 4 液压泵 台 2 1 1 手枪钻 把 12 5 千斤顶 台 30 5吨 1 手提锯 把 15注：照明用电

连接用的100×60的木板1500根，铁丝铁碇配足。起吊钢丝绳300米，20mm麻绳500米。满堂50厚木脚手板，防止颤动。灭火器、水龙带、水源电源准备到位。防雨设备设施，雨衣、雨披、彩条布、防水帆布等。人员组织到位：总指挥一名（具有古建文物保护及其整体提升专业技术且经验丰富者），安排古建专业技术人员4名（特聘江苏古建文物保护及其整体提升技术人员），固件保护专业木工8名、普工24名。

整体提升前先对原柱体位置放线，对有垂直度有偏差的柱体，需进行矫正，并做好记录。

太乙殿初期屋面拆除工作

3.4 工艺原理

桁架的提升采用液压同步整体提升技术进行提升。液压提升系统由油缸系统（千斤顶）、泵站系统、吊机系统三部分组成。油缸系统：油缸系统作为整个提升工作的执行机构。根据整个大桁架的重量布置吊点。油缸系统通过上下锚锚具油缸的伸缩来控制锚具的松紧。油缸系统动作应统一指挥，动作一致（同时进行锚具的松紧，同时进行油缸伸缩动作等），完成结构构件的提升作业。泵站系统：泵站系统作为整个液压同步整体提升系统的动力源，向油缸提供工作动力。通过泵站上各种控制阀的动作切换，控制油缸的伸缩及锚具的松紧动作。

3.5 原建加固及保护

首先利用100×60的木枋对原有柱、枋等大木构件进行加固连接。相邻木结构采用斜拉网架支撑形式，采用对拉连接固定的形式，使其固定牢固，防止提升时损坏木结构及原榫卯结构。

保护措施（加固图纸）

3.6 分段提升

对木作结构提升前，先预拉吊机，检验吊机的承重能力，以保证提升过程中的安全性。提升中分段提升，采用顶部吊机吊拉，底部千斤顶抬升的方式（每一柱位放置一千斤顶），以保证整个木作结构受力均匀。

所有准备工作完成后，首先在专业技术人员的指挥下提升50mm，四个专业技术人员分别位于太乙殿四角，每个专业技术人员配备两个帮手（8人），在专业技术人员的指挥下，每个吊机由两人操作（24人），将太乙殿慢慢地整体提升，在确认安全的情况下，提升50mm后停止。

提升50mm后，所有人员撤离，由总指挥和4名专业技术人员对提升后的建筑进行检查，并检查脚手架和吊机系统安全，对不安全点和隐患及时处理。处理完成后，连续观察24小时后，再进行第二次提升。

在按第一次提升的方式进行第二次提升，本次提升只更高至离原有地坪标高300mm即结束，并采用300×500木垫块垫塞所有柱脚。

柱脚垫塞完成，再次组织检查、加固，确认安全后，进行脚手架改造，将影响向上提升的连杆上移并增加下部连接。适当增加斜撑和剪刀撑。

然后进行至800mm高第三次提升，在第三次提升结束后，将下部原有柱础移开，垫塞完成确认安全后，再按上述步骤进行第四次提升。

木架构提升过程及措施

木架构提升到要求高度

第四次提升到设计高度后，采取垫塞、安全稳定后，再进行下部基础施工，施工过程中遇到垫塞或墩接的木料时，采用“偷梁换柱法”将部分木料锯掉。

木柱墩接完成后，待基础完成、达到设计强度后，再调整标高、水平、安装柱础（准确切割需墩接木料）定位。按照原修缮木结构测量图，先进行施工测量放线，将柱墩安装到位后，对原木结构进行打牮拨正，将木柱、梁、柱墩中心对齐。将钢丝绳慢慢落下，对有缝隙的采用铁锅片及桐油、环氧树脂等塞满，使柱墩与木柱连接牢固。

太乙殿完成修复

3.7 对文物保护的技术措施

工地设一名技术人员，负责文物原状的资料收集工作。具体工作内容包括：摄像、照相、文字记录和实测大样图，真实完整地记录各部位的构件尺寸、形式特征、工艺特点、材料做法等内容，对所要修缮的部位，修缮前仔细进行测量，做详细的文字记录，对测量过程进行摄像或照像，然后根据记录资料绘制图纸，作为修缮复原的技术依据，待工程竣工后留下完整真实的技术资料存档，以备专家、学者将来研究考证。具体内容包括：细部尺寸列表记录，工艺作法文字记录，附于测绘图后，同时配以照片、录像、测量过程，最后汇总转录成光盘存档。

4 对木架构建筑提升与保护的探索发展

进入20世纪90年代后期，实施住房制度改革后我国房地产业迎来第一个高速发展期，城市建设掀起旧城改造热潮，一大批历史街区和古建筑被夷为平地，高楼林立。进入21世纪，历史古城的保护和开发被纳入各城市建设规划的最重要内容，留住城市历史的文脉、地脉渐成共识。关于古建筑保护与利用的观点也是百花齐放，既有片砖片瓦不能动的“修旧如旧”之说，也有大胆突破传统的“离经叛道”之举。不可否认，争鸣代表了古建筑保护与利用进入一个前所未有的重要发展阶段，这也是成就了古建筑保护与古建筑所在地经济发展相互促进和发展的阶段。上海原“海派”近代石库门建筑旧区被注入时尚元素，改造为“新天地”，成为知名的国际休闲、文化、娱乐中心；云南丽江震后大规模重建、复建，成功申报成为世界文化遗产，成为闻名遐迩的旅游胜地。由此，古建筑的修复与保护，不能拘泥于过去简单的一种模式，一种思路，而应该有发展的眼光，突破旧有的思维，大胆地采用新技术、新材料。

这次采用的整体屋架提升后抬高基础底座的方案是一种打破常规、勇于探索的一次成功经验。利用脚手架平台，整体采用平面布点（依据木柱位置放置，每柱位安置一部，使整体结构受力均匀）的方式置放千斤顶，由加压控制进行统一抬升，既不破坏原有木质结构，又一次性解决原地修复后杜绝雨水（积水）侵蚀的老问题，获得了国内许多业内专家的肯定。