南昌万寿宫超重大木结构立架安装施工技术

余秋鹏

上海市园林工程有限公司 上海 200083

古建筑是我国历史文明传承下来的瑰宝，其中木构建筑的使用历史尤为悠久。过去，在木构建筑施工中，一般采用质地较轻的当地木材，通常会将一榀屋架整体在地面进行拼装后再吊装架立加固，然后进行下一榀屋架的安装固定，最后再将屋架倾斜穿过梁枋，或在拼装梁枋时将木柱倾斜，待梁端榫头对准榫口后再将木柱扶正完成安装。

随着时代的不断发展，施工场地较小、建筑单体大、木柱自重较重的情况越来越多见[1-2]。在新形势下，传统的大木结构安装方式已逐渐不再适用。本文以南昌万寿宫为依托工程，在工程实践中突破传统工艺，开创性地采用了超重大木结构平移法进行安装，可有效解决施工场地小，构件质量大的项目难点，提高施工效率，确保工程质量。

1 项目背景

万寿宫历史文化街区中的铁柱万寿宫位于南昌市中山路以南，船山路以东、以北，翠花路以西，宫殿建筑面积3 000 m2。铁柱万寿宫宫殿群以中轴对称布置，两侧为东西配殿，中间从南向北依次为戏台、山门、真君殿、玉皇殿。其中真君殿（图1）和玉皇殿为单体建筑，建筑层高20 m，木柱采用直径为54 cm的菠萝格。

图1 真君殿效果图

传统木结构的结构材料一般选择杉木或者松木这类质量较轻的木材，但是本依托工程采用直径为54 cm的菠萝格，柱长12.8 m以上，其中最高的柱子达17.4 m。柱子质量均在3.4 t以上，最重的柱子质量达5.8 t。这远远超出传统木结构柱子的质量，且由于大殿遗址做完保护措施后高出基础面1.4 m，南侧为遗址保护区，东、西、北侧紧邻建筑或者施工主要通行道路，故现场施工面极为狭小。

2 超重大木结构立架安装难点分析

1）超重木柱安装风险大。传统古建筑的大木结构采用的木材质量较轻，木柱安装施工时只需要使用单一的汽车吊或者塔吊固定住梁枋，再使其穿入斜靠在脚手架上的木柱的榫口，然后将木柱扶正即可。但本依托工程所采用的木柱、大梁等构件的质量较大，依靠脚手架支撑具有较大的安全风险，加大了施工难度。

2）施工操作难度大。传统仿古建筑在大木结构安装的过程中会先清理场地周边环境，保证充裕的操作空间。但本工程施工场地有限，且工期紧张，需要进行多工作面同时施工，故而增大了操作空间对施工的限制性。

3 技术策略分析

3.1 技术原理

该技术采用平移拼装技术，与仿古建筑大木结构自身构件的施工特点相结合，利用超重大木本身的稳定性，通过平移转换系统牵引木柱移动，将木柱的榫口与事先使用汽车吊定位的梁枋的榫头对接，实现超重大木结构的立架安装。此技术既充分发挥了材料的力学特性，在有效节约操作空间的同时，也提高了构件安装过程中的安全系数。

3.2 平移转换系统设计

为实现超重木柱在立架过程中的拼装工序，必须将鼓凳上的柱子移动开足够梁枋拼装及榫头安装的操作距离，将梁枋榫头对准放入，柱子平移拼装归位后再由木针固定。那么如何将木柱平移即是此技术的核心要素，为此，专门设计了一套平移体系，如图2所示。

图2 平移转换体系设计要点

整个平移转换体系分为3个部分，即平移转换滑轮组、钢质承托活动板及其他配件（千斤顶、特制钢管柱、千斤销、必要的木质垫块等），各部分功能及设计要点如下：

1）平移转换滑轮组。作为平移转换体系中最重要的一个装置，它必须在承受木柱自重的条件下，同时具有立面平移（将木柱转移出去，让出梁枋榫头安装距离）及平面转动（可将木柱在一定范围内转动，以便在梁枋安装时榫头能够对准榫眼）的功能。因此装置在设计时不仅底下要有足够移动的轮子，还要在顶部有可供转动的转盘，两者缺一不可。

标准上，主流平台软件均支持业界成熟标准，除了通过私有协议兼容多种主流品牌的设备接入外，ONVIF和GB/T28181已经成为平台兼容前端以及不同品牌平台互联的主要依据。

2）钢质承托活动板。特制的钢质承托活动板可以看成是平移滑轮组的轨道，由厚不小于4 mm的角钢及钢板焊接而成。角钢焊接于钢板上，向上翻边的角钢必须严格限制距离，使其宽度为平移转换滑轮组的外包距离，这样可以有效限制平移滑轮组的行动轨迹，确保在平移时能够按照计划路线平移；向下翻边的角钢距离也必须严格控制，确保转换钢板底面紧贴鼓凳上表面，不得有空隙。承托活动板的设计必须同时限制上下2个构件的横向距离，确保平移时的轨道正确。在承托活动板的长度设计上，也需要做出限制，即木柱平移出的距离最大值，可设置向上翻边的阻挡角钢。

3）其他配件。整个平移体系的其他配件，依据木柱的体量（确定千斤顶大小）、离地高度（确定木质垫块形式及尺寸）、第1个榫眼高度（确定钢管支撑长度）等信息制作并确定即可。

4 超重大木结构立架安装关键技术

1）专用脚手架搭设。采用符合规范要求的钢管扣件操作架体，搭设过程中需采取严格的安全保证措施，保证施工的安全与质量。立杆立于厚50 mm的条板上，立杆横距1 500 mm，步距1 800 mm，纵距1 500 mm。每步满铺竹笆板，搭设爬梯以方便向上攀登。每步中间架设1道横杆防止坠落。在受力区域需特别加固，如双立杆、斜梁、桁架加固等，具体加固方案根据项目的特点确定。古建材料比较零碎，故在脚手架边缘须满布高18 cm的踢脚板，以防构件运输过程中掉落。位于木柱附近的立杆均为双立杆加固。由柱子围成的空间区域可根据专项方案搭设满堂脚手架，但是有梁枋之处，大横杆不得连通，且外伸立杆距离不小于10 cm，但不得大于15 cm。

2）吊装木柱。将吊装绳穿过木柱上部所开榫口，使用汽车吊钩住吊装绳吊装木柱，将木柱吊装至柱础的中心位置。从明间开始吊装柱子，绑临时撑杆，再依次立好次间、梢间柱子。木柱吊装时，吊装带需准备2根以上，一根作为主吊装带，连接汽车吊与最上部的一个安全榫眼，另一根吊装带作为安全储备，连接汽车吊与下一个安全榫眼处。木柱机就位后，用不小于3道临时钢管抱箍将木柱固定于双立杆处。

3）工字钢梁、钢柱就位。汽车吊采用两点起吊将工字钢梁吊至木柱最下榫口位置。工字钢梁一端插入榫口，将插入榫口的吊绳解除，缓缓将钢梁推入榫内，钢梁从榫口另一边穿出直到钢梁相对于木柱居中。汽车吊吊绳重新绑扎工字钢梁的另一端，缓缓提升钢梁直至钢梁位于榫口顶部为止。在榫口内钢梁下部放置木垫块，解除汽车吊吊绳。使用汽车吊起吊钢柱，将钢柱移至钢梁的下部，钢柱与工字钢梁直接插销固定，使钢柱悬浮于空中（图3）。

图3 工字钢梁、钢柱就位

4）调平、调垂直。观测工字钢梁是否呈水平状态，两侧的钢柱相对于木柱是否平行，木柱和顶升钢柱的垂直度偏差不大于0.1%。对木柱实施临时加固，上下增设纵横向拉杆。

5）顶升。将汽车吊吊绳穿入木柱上部榫口绑扎，预留50 cm的受拉空间。在钢柱两侧底部放置千斤顶顶住钢柱，确保千斤顶顶升处位于钢柱的中心位置，两侧同时对千斤顶施压，使木柱缓缓向上提升20 cm。

6）安全观测。观测此时木柱与紧邻的脚手架钢管的水平垂直关系，确保木柱偏心不超过0.1%。

7）设置转换层。在木柱即将移动的方向，搭设木垫块，至基本与柱础面等高。然后，在柱础面和木垫块上放置用于平移转换滑轮组移动的钢质承托活动板并且放置水平尺，通过调节木垫块以达到钢质承托活动板水平，并在钢质承托活动板上木柱的中心位置放置与梁中线平行的平移转换滑轮组。

8）安全观测。观测平移转换滑轮组是否会发生移动以及钢质承托活动板轨道方向的摆放位置是否与即将移动的方向一致。

9）木柱下放。对两侧千斤顶同时缓缓释压，使木柱平稳地回落于平移转换滑轮组上。

10）脚手架调整。调整柱子四周加固的钢管，将加固柱子的横杆或纵杆沿木柱即将移动的方向平移至木柱即将移动到的终止位置，对即将受拉的钢管加设双横杆。

11）柱子平移。在木柱的上部、榫口处、底部平移转换滑轮组3个位置，用吊装带绑扎系牢并与固定在临时加固的钢管上的手拉葫芦挂钩连接。3处位置同时使用手拉葫芦进行牵引，使木柱按梁方向水平外移，平移距离根据榫头的长度决定。

12）安全观测。观测此时柱子与紧邻排架的垂直度，确保木柱保持垂直，不存在偏心的情况。

13）临时加固。对木柱进行临时加固，增加斜撑以及纵横向拉杆。按上述施工方法平移梁另一端木柱。

14）吊装梁枋。使用汽车吊采用两点吊装，在吊装过程中，一边下放，一边拆除该位置处阻挡的横杆或纵杆，梁下放后再复位。先将最底部大梁吊装至对应木柱的榫口位置。将梁的一端榫头（A）先整个斜向放入木柱榫口（图4），然后矫正梁另一端榫头（B）的位置（图5），对准柱子榫口中心，然后再将梁整个从A向B缓缓平移。

图4 吊装梁A端入榫

图5 吊装梁B端矫正

15）待梁两端均在榫口内，且榫头伸入榫口30 cm左右时，调松绑扎在梁上的吊绳使其有10 cm的空隙。同时，使用绳子将梁两端与木柱绑扎。同一开间内的梁枋重复上述过程依次从下至上吊装。

16）复位木柱。拆除临时加固的钢管。在两侧柱子底部的平移转换滑轮组处、柱中梁与木柱用绳绑扎处、柱子上部3个位置，同时使用手拉葫芦拉动木柱向梁的方向内收，使榫头完全进入榫口，木柱平移复原至柱础的中心位置。观测此时木柱的垂直度，确保木柱不存在偏心的情况。对木柱进行临时加固，增加斜撑以及纵横向拉杆。

5 应用效果

与传统大木结构立架安装工艺相比，超重大木结构立架安装工艺的施工技术能更好地应对建筑材料过重、操作空间小的问题，同时其需要的工具较为常见、易于获取，拼装效率高，可大大缩短工期，降低施工成本。

项目实践证明，超重大木结构立架安装施工技术能有效解决超重大木木柱倾覆力过大的问题，确保安装过程及施工完毕后建筑大木结构的安全性、稳定性，具有很强的现实推广性，对仿古建筑大木结构安装具有重大意义。

6 结语

在仿古建筑发展过程中，施工环境、施工材料等问题接踵而至，使传统工艺不再完全适用，故而须充分结合建筑本身构造特点及现场施工条件，采取科学合理的技术手段，优化传统工艺。本项目利用木柱的自重，采用了大木吊装平移法进行安装，取得了理想的实施效果，促进了古建筑安装技术的发展。