打牮撥正——木架構古建築糾偏工藝的傳承與發展

何為「打牮撥正」工藝？

木構架古建築是人類寶貴的文化遺產，具有重要的文物保護和科學研究價值。從新石器時期的干欄式木屋到明清時期的宏偉殿堂，中國的木構架建築在幾千年的發展歷程中形成了完善的結構體系和獨特的建築風格。

中國傳統木構架建築大多採用橫向樑柱結構為承重構架，在每兩個構架之間用檁、椽連成整體，構件之間的連接採用榫卯結合。由於榫卯節點為非整體性連接，木構架建築的抗變形剛度較弱，在地震、強風或地基沉陷的作用下易發生節點鬆脫和構架歪閃。中國現存的木構架古建築，大都存在不同程度的歪閃變形；對歪閃變形的木構架進行糾偏加固，是我國今後一段時期古建築修繕加固的重點工作。

按照《古建築木結構維護與加固技術規範》（GB50165-92），木構架的整體修繕與糾偏加固工程，可根據其殘損程度分別採用下列工藝方法：（1）落架大修：全部或局部拆落木構架，修整、更換殘損嚴重的構件，再重新安裝，並在安裝時進行整體加固。（2）打牮撥正：在不拆落木構架的情況下，使傾斜、扭轉、拔榫的構架複位，再進行整體加固；同時對個別殘損嚴重的構件進行更換或採取其他修補加固措施。（3）修整加固：在不揭除瓦頂和不拆動構架的情況下，直接對木構架的主要承重構件進行修整加固、補強或更換。

由於「落架大修」需要拆卸木構架，將損失較多的歷史文物信息、佔用較大的構件存放場地，僅適用於少量瀕臨損毀的古建築；「修整加固」也僅適用於木構架變形較小、構件位移不大的維修工程；而「打牮撥正」可較多地保存古建築的歷史信息，又能基本解除木結構存在的隱患，是變形木構架糾偏加固優選的傳統工藝方法。

自新中國成立以來，隨著經濟建設和社會文明的發展，大量的中國古建築得到了整體修繕。「打牮撥正」工藝方法被廣泛地用於重點建築遺產的糾偏加固工程中，並取得了較好的效果。根據文獻統計，在中國木構架古建築保存量最多的山西省，於1949年~2005年期間，共完成了200多項古建築修繕加固工程；其中，「落架大修」工程約20項，佔全部工程的10%；「打牮撥正」工程約140項，佔全部工程的70%。

經過長期的工程實踐經驗的積累，「打牮撥正」工藝方法已形成了一套較為合理的施工程序和技術控制要求，目前依然廣泛地運用於木構架古建築的修繕工程中。為了適應科學技術發展和文物保護的要求，應在歸納工程經驗的基礎上，加強對木構架糾偏工藝的工作機理研究，提出傳統工藝的改進和優化方法。傳統木構架「打牮撥正」工藝方法的科學提升，關鍵在於研製新型適用的機械化裝置，引入現代測試技術和數值模擬技術，以進一步提高工藝的有效性和結構的安全性。

「打牮撥正」的整體複位工藝

傳統的「打牮撥正」通常包含兩項基本工藝（圖1）：其一是「打牮」，是用「牮桿」（槓桿或千斤頂）抬起下沉的構件或支頂傾斜的構件，使其複位；其二是「撥正」，是用「拉索」（手動起重葫蘆或花籃螺栓拉索）牽引傾斜、脫榫的構件，使其複位。對變形木構架進行整體糾偏加固時，「打牮」和「撥正」兩項工藝可綜合運用，按照完整的工藝進行設計。

圖1傳統「打牮撥正」工藝示意圖

對整體變形木構架的「打牮撥正」，可根據糾偏複位力系的布置和不同機械裝置的運用，採用「水平頂推複位」、「水平張拉複位」、「頂推-張拉複位」、「頂升-撐拉複位」等工藝方法。

「水平頂推複位」工藝

「水平頂推複位」工藝，是在木構架的傾斜一側設置具有一定剛度的支撐剛架，作為複位裝置的支座或反力架（如圖2所示）；採用千斤頂作為頂推裝置，布置在木構架的柱頂部位；通過對柱頂施加水平推力，使整個構架恢復到正確的位置。

圖2「水平頂推複位」工藝示意圖

該工藝的複位力系簡捷、工序簡單，便於控制木構架的複位效果；但對支撐剛架的剛度和布置空間有較高的要求，通常適用於單層古建築、且木構架傾斜一側有較大的空間場地的情況。

「水平張拉複位」工藝

「水平張拉複位」工藝的原理與「水平頂推複位」工藝基本相同，但施加的複位力為水平拉力；張拉裝置通常採用鋼絲繩拉索，一端固定於柱頂，另一端安置在木構架需複位一側的載入剛架上；通過對柱頂施加水平拉力，使整個構架恢復到正確的位置（圖3）。

圖3「水平張拉複位」工藝示意圖

考慮到變形木構架的節點鬆弛，宜將張拉力系的作用點布置在木構架傾斜一側的柱頂上（如圖3中B軸的柱頂）；以帶動整個構架複位。

由於張拉力系的傳遞不受拉索長度的限制，其載入剛架不必緊貼著木構架布置，該工藝對有較大基座或外廊構架的古建築較為適用。工程上通常利用施工腳手架兼作載入剛架，並採用斜拉索增加其剛度和穩定性，這對於兩層或多層木構架古建築更具實用性。

對於單層或體型較小的古建築，也可將張拉鋼索傾斜布置（如圖1b所示），以簡易的張拉裝置代替較為複雜的載入剛架。

「頂推-張拉複位」工藝

木構架古建築的結構為樑柱排架體系，易發生整體傾斜，且構件之間具有一定的牽連作用；將頂推裝置與張拉裝置綜合運用，成對地布置在傾斜柱架之間，對兩側的柱子同時施加複位力系，可獲得較為顯著的複位效果。

某種「頂推-張拉複位」組合裝置的示意圖如圖4所示，該裝置由花籃螺栓拉索、千斤頂撐桿、節點套箍和鋼板箍組成。花籃螺栓拉索安裝在柱間的兩側，千斤頂撐桿沿柱間軸線布置；其中，花籃螺栓拉索用於張拉向外傾斜的柱子，千斤頂撐桿用於支頂向內傾斜的柱子。節點套箍用於連接千斤頂撐桿和花籃螺栓拉索，並防止木柱節點受力部位損壞。鋼板箍安裝在柱腳與地栿之間，用於固定柱底，保證柱頂有效複位。

圖4 「頂推-張拉複位」裝置

由於「頂推-張拉複位」裝置可以布置在柱架之間，因此「頂推-張拉複位」工藝具有在建築物內部實施複位的優點；其施工作業不受建築物外部場地的制約，且可以對多層木構架建築進行逐層複位施工。但需要注意的是，「頂推-張拉複位」裝置以柱腳作為固定點施加複位力，應採取有效的措施保證柱腳部位及其下部結構的穩定和安全。

「頂升-撐拉複位」工藝

對於具有大型屋蓋體系的古建築或多層樓閣式古建築，作用在傾斜柱架上的豎向荷重較大，施工時施加在柱架上的複位力也相應地增大，且易使柱架節點部位的損傷加劇。「頂升-撐拉複位」工藝是利用施工中的滿堂腳手架作為支座，在其上安裝「頂升-撐拉」複位裝置，通過豎向頂升裝置支承全部或部分上部結構傳遞給柱架的荷重，以減少水平頂推或張拉裝置施加的水平複位力，減輕柱架節點的局部應力。

用於「頂升-撐拉複位」工藝的複位-安保多功能支架示意圖如圖5所示，其支架採用單體剛架和工作台板組裝，可根據建築物的空間位置和複位要求靈活布置，形成穩定的施工平台和安全支撐；複位裝置由豎向千斤頂、水平撐-拉杆和水平滾軸導向板組合而成，安裝在工作台板上，能有效地提供木構架複位所需的豎向和水平作用力，實現複位施工的精確控制。

圖5複位-安保支架立面示意圖

施工時，先用豎向千斤頂（編號3）支頂柱頭上的梁（編號8）；然後，用水平撐-拉杆（編號5）對傾斜的柱子（編號7）實施複位操作。由於豎向千斤頂安置在局部安全支架內（編號4），支頂操作時不會傾覆；且在局部安全支架和工作台板（編號2）之間安裝了水平滾軸導向板，能顯著地減少複位摩阻力，便於柱架複位。柔性材料（編號6）用於包裹梁的頂升部位，以減輕頂升力對木材的局部損傷。

「頂升-撐拉複位」工藝具有在建築物內部實施複位的優點，適用於大型單層木構架古建築的複位和修繕工程。對於多層木構架古建築，宜根據樓層變形情況自下而上逐層複位，並應在下層木構架複位穩定之後再繼續施工。

《打牮撥正：木構架古建築糾偏工藝的傳承與發展》

作者：袁建力，楊韻

責編：惠雪，沈旭

北京：科學出版社，2017.4

ISBN：978-7-03-052414-0

中國木構架古建築是世界建築遺產的重要組成部分，具有寶貴的歷史、藝術和科學研究價值。《打牮撥正：木構架古建築糾偏工藝的傳承與發展》結合文物保護和現代科學技術發展的需要，基於科學研究和工程實踐成果，對木構架古建築的傳統糾偏工藝進行了系統的理論歸納和應用拓展。

全書由7章組成，在分析木構架古建築構造與變形特徵的基礎上，介紹結構可靠性鑒定和構架糾偏的基本方法；以「打牮撥正」工藝為重點，論述木構架糾偏工藝的基本程序和技術要領，並給出應用實例；以「整體構架有效複位且構件應力增量最小」為目標，介紹木構架糾偏工藝的模型試驗、計算機模擬和方案優選的方法；針對複位效率和施工安全性的要求，提供木構架糾偏新型裝置的專利成果。書中論述的木構架古建築糾偏工藝的基本理論和應用方法，遵循了文物保護和結構安全的原則，體現了傳統工藝和現代科技的兼容性，可推廣至磚木古建築以及傳統木構架民居建築的保護性研究和修繕加固工程。

（本期責編：李文超）

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