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榫卯结构|千年国宝应县木塔扭曲变形，专家谈“病灶”及木质建筑保护

作者 |袁一雪
近日 ， 位于山西省朔州市的千年木塔应县木塔 ， 被推上舆论的风口浪尖 ， 因为已经扭曲的塔体一直没有被“修正” 。
【榫卯结构|千年国宝应县木塔扭曲变形，专家谈“病灶”及木质建筑保护】这座建于辽代清宁二年（公元1056年）的木塔 ， 历经千年的自然灾害与战争 ， 已经出现扭曲变形 。
据媒体报道 ， 自20世纪90年代初木塔修缮正式立项以来 ， 修缮方案“难产”近30年 。
修缮方案“难产”的原因是什么？究竟是方案难还是决策难？网络上的声音各有主张 。
榫卯结构|千年国宝应县木塔扭曲变形，专家谈“病灶”及木质建筑保护
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应县木塔 袁一雪摄
木质结构脆弱还是坚固？
应县木塔建于1056年 ， 直径30米 ， 高60余米 ， 平面八角 ， 外观五层 ， 是一座楼阁式佛塔 。
为了增强木塔的坚固性 ， “木塔脚下以高台防涝 ， 木柱脚下再以致密石础隔潮 ， 头顶之上以瓦屋盖遮雨 ， 使所有木构件能始终处于干燥环境 。 这是木结构长寿的要诀 。 ”厦门大学建筑与土木工程学院副教授张鹏程告诉《中国科学报》 。
1926年 ， 应县木塔遭受到军阀炮击 ， 尽管木塔既未燃烧 ， 也未倒塌 ， 但炮弹却让木塔的二层西南面向内倾斜 ， 形成至今最令人担忧的“病灶” 。
“如果二层的‘木平台’塌陷 ， 必然造成上部随之坍塌 。 ”张鹏程坦言 。
1933年 ， 战事稍缓 ， 当地士绅为减轻木塔上部对倾斜之处的压力 ， 遂将各层泥墙拆去 ， 换为了木格窗 。 尽管这一做法暂时缓解了压垮危局 ， 但也削弱了木塔的防火能力 。
张鹏程解释说 ， 力学验算表明 ， 其实木塔内部木构件实际受力都很小 ， 远达不到每个构件所能承担的极限荷重（底层柱上的压重不到其最大承载力的十分之一） ， 木构件的受力都有很大的安全储备；而且 ， 木塔每层木柱之间均采用木骨泥墙 ， 即木构件表面用拌和草筋的泥土封实 ， 既隔绝氧气 ， 又阻止温度升高到燃点 。
但是1933年的维修却破坏了这一点 。
“对修复木塔需要的工程技术缺乏研究”和“对木塔结构认知不清”是张鹏程眼中的难点 。
而且 ， 长期以来 ， 文物保护从业人员偏文史研究的较多 ， 偏工程的较少 。
“现代工程结构学科仅开设‘钢筋混凝土框架结构’相关的课程 ， 被请去分析木塔结构的现代工程专家往往先被奇妙的斗栱搞得无法下手 。 而即便是现代盛行的混凝土框架结构的计算分析 ， 也只是基于许多‘计算假定’ ， 远远无法精确 ， 更何况对木塔这一堆看似复杂的‘积木’ ， 大多只能望洋兴叹 。 ”
不过 ， 对于中国古代以榫卯结构为节点的木构建筑 ， 全国某重点大学建筑系教授陈力（化名）认为 ， 并没有宣传的那么坚固 。
“事实上 ， 目前我国留下的木构建筑与历史上的建造总量相比并不多 ， 不能以个别遗留下的文物来推断其建筑结构的坚固性 。 而且 ， 很多专家认为我国古建筑为木结构 ， 其实也不准确 ， 我国古代建筑多为土木或砖木结构 。 建筑史学者在认识上往往忽视了墙体对稳定整体建筑结构的重要作用 ， 应县木塔的案例正可以说明这一点 。 ”陈力说 。
至于榫卯结构的缺点 ， 他直言 ， 榫卯结构破坏了木材原本的力学性能 ， 不同木构件组合在一起虽然精妙 ， 但是因为榫、卯的断面都已经变小 ， 实际上榫卯节点最为脆弱 。
对于目前应县木塔修葺方案“难产”的原因 ， 陈力表示 ， 我国古建筑的研究缺乏科学的理论体系 ， 始自“以匠为师”“沟通匠儒” 。
而传统工匠文化水平低 ， 也没有遗产保护的观念 。
所以建筑史学者们从工匠那里学到的只是如何盖房子和修房子 ， 并不是如何修文物 。
一句语意含混的“整旧如旧”通行了几十年 ， 其间也造成了很多错误的修复案例 。
随着改革开放 ， 西方的遗产保护理论和技术被引进来 ， 深刻地影响着我国的遗产保护观念 ， 尤其是在近现代建筑保护方面 。
而古建筑保护的思维与技术却仍停留在上世纪30年代的水平 ， 几无进步 。
中西方建筑理念之争
在上海交通大学设计学院教授刘杰眼中 ， 西方建筑学作为后来者对中国近现代的建筑产生了巨大的影响 ， 但是两者在古建筑的保护与修缮方面却存在着巨大差异 。
“就目前留存于世的建筑看 ， 欧洲的古老建筑多由大理石、砖土等无机材料构建 ， 即便历经上千年 ， 除却战火外 ， 外力很难对其造成实质性伤害 ， 然而 ， 中国、日本、韩国等东方国家的古建筑则以树木这种有机材料为主 。 ”
刘杰在接受《中国科学报》采访时解释道 ， “有机材料寿命不如无机材料 ， 以新材料替换旧材料 ， 才能保证其‘永恒不变’ ， 这种东方思想与西方的文物长存思想有着根本区别 。 ”
近20年来 ， 中国、日本和韩国都曾进行过学术界的讨论 。 其中 ， 日本的做法很值得重视 。
对于木质古建的保存 ， 他们有“造替制度” ， 比如 ， 伊势神宫每隔20年就会依古法在另块用地重建社殿并迁祭 ， 称“式年迁宫” 。
这样的做法不仅实现了建筑物本身外形与材质的完美继承 ， 而且保留了工匠的技艺 。
2017年 ， 国际古迹遗址理事会木质遗产科学委员会《木质建成遗产保护准则》出台 ， 也为木质建筑修复提供了参考 。
但相较于坚固的石质建筑 ， 一千年几乎已经达到了木质结构的极限 ， 应县木塔的修缮也因此变得更为迫切 。
如今修缮方案主要有三种 ， 第一种是落架重修 ， 即将木塔从顶部拆落 ， 直至修复第二层倾斜的部分 ， 再将木塔复原 ， 但是耗时长 ， 耗资巨大；第二种方法是建造钢架 ， 将三、四、五层托起 ， 然后对第二层进行修复 ， 但有专家担心托举的上半部分有可能会对一二层造成二次伤害；第三种方法则是直接在木塔内部打入钢架 ， 维持稳定性 ， 同时保留外观 ， 这一方法虽然省时省力 ， 却破坏了其内部的木质结构 ， 张鹏程甚至将这种方法修复过的木塔比喻为“钢骨木乃伊” 。
对于修缮方案 ， 受访专家也持不同观点 。 张鹏程对应县木塔的研究已近30年 ， “我认为‘上部三层托举 ， 修复一、二层’是损失最小的方案 。 ”他表示 。
几年来 ， 他率领团队逐渐摸清了木塔各部位具体的结构、构造 ， 按照现代工程制图规则 ， 比较准确、完整地绘制了木塔的建筑结构平面、立面、剖面详图 ， 并针对木塔现状病情 ， 设计了一套功能完备的工程修复“手术台” 。
木塔二层以上全部木结构重量仅6000余吨 ， 分布在内径20米、外径30米的圆筒状区域 ， 利用现代工程技术在木塔之外、临时搭建一座确保安全的支架建筑 ， 可采用轻型装配式钢结构 ， 相当于一座内天井式的多层商业广场建筑的结构 ， 向内采用伸臂 ， 与木塔所有接触面均采用软木材质 ， 将三层各栌斗原位平稳托住 ， “托梁换柱” ， 修复下部受损结构 。
难度与成本均不高 ， 同时能够确保以原材料、原工艺复原木塔原结构 ， 不在木塔中增加任何现代结构 ， 或现代工程材料 。
但陈力对于这一方案却持保留态度：“太危险了 ， 因为榫卯结构的‘可活动性’ ， 被托举起来的塔身一定会发生变形甚至解体 。 ”他更赞成落架大修的方式 。
而且 ， 这种方式不仅仅是对木塔的修复 ， 也是让文保工作者通过拆解重构了解古代建筑建造的过程 。
“只是这种方法势必要投入大量人力、物力和时间 。 但是现在的情况是 ， 文物保护工程的项目管理基本上是采用建设系统的管理方式 ， 财政部门还要对保护经费讲究绩效 ， 从管理体制上就行不通 。 同时 ， 对人才的脑力劳动也不够重视 ， 无法用高薪来稳定一支需要10年以上长期连续工作的研究、设计和施工队伍 。 ”
“现代科技发展可以为古建筑文物修缮提供性能优良的辅助手段、设备、工具 ， 但没必要将现代材料、结构‘介入文物’ ， 从而使它变质成为新物 ， 那就成了‘破坏’ ， 不是‘保护’ 。 ”张鹏程说 。
必需的“阵痛”
张鹏程至今还记得他在上世纪90年代第一次登上应县木塔时 ， 其中构件之精美、结构之巧妙令他惊奇不已 ， 也让他站在木塔顶层感慨千古悠悠 ， 而如今 ， 应县木塔因为倾斜严重已经禁止游客登塔 。
他希望应县木塔可以被成功修复 ， 让更多国内外的游客前去欣赏它历经千年的美 。
“我一门心思研究应县木塔 ， 如今我已经尝试在做方案了 ， 按照这个思路 ， 我希望工程完成后 ， 二层之上各层的积灰都不被扰动 。 ”
“其实现在不缺方案 ， 缺的是对方案拍板的人 。 ”陈力直言 。
不论哪种方案 ， 都不可能保证木塔的历史信息保存完整 ， 一旦出现损失怎么办 ， 谁来负责？“现在从事木塔修缮工程专家们都没有决定权 ， 甚至只是‘兼职’在做 ， 究竟该怎么实施保护 ， 谁也不敢做决定 。 ”
在甘肃省兴隆山 ， 有座连接兴隆、栖云两山的云龙桥 ， 雄踞于大峡河上 。
它最初建于乾隆二十八年（1763年） ， 原为纯木结构 ， 上有桥廊 ， 下无桥柱 ， 利用榫卯结构架起 。
云龙桥一直是大峡河上惟一建筑 ， 也是登山的必经之路 。
1980年列为省级文物保护单位 。 1981年 ， 因为当时桥身已经倾斜 ， 政府拨款进行改建 ， 改为混凝土结构 。 每每思及此 ， 刘杰都觉得甚为遗憾 。
“所以应县木塔修缮方案的‘难产’带来的阵痛是必需的 ， 它让我们思考如何不让中国木质古建筑被钢筋混凝土填充 。 ”
他说 ， “如果我国不在理论上重视木质古建筑的保护问题 ， 下一个云龙桥还会出现 。 ”
《中国科学报》 (2020-11-05 第5版 文化周刊)
编辑 | 赵路
排版 | 郭刚
方法如下
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