“偷梁换柱”多指以假代真,用欺骗的手段改变事物的性质,然而在古建筑工程领域,“偷梁换柱”却属于一种科学实用的修缮加固方法。
梁是截面形状一般为长方形的木料,且木料的长度尺寸远大于截面尺寸。梁为水平放置,两端的底部有支撑构件。梁主要用于承担建筑上部构件及屋顶的全部重量,并把这些重量向下传给支撑构件。柱为梁的支撑构件。柱子截面形状一般为圆形,长度尺寸远大于截面直径。柱子为竖向放置,主要用于承担上部梁传来的重量,并向下传递给下部的梁或直接传至地面。梁与柱采用榫卯形式连接,形成稳固的大木结构体系。位于屋架内的若干梁在竖向被层层往上“抬”,上下梁之间由短柱支撑,底部的梁由立于地面的立柱支撑。梁、柱均为中国木结构古建筑的核心受力、传力构件,缺一不可。
对于古建筑而言,立于地面的立柱,或因长期承受上部结构传来的重量而产生开裂残损,或因柱底部位长期受到地面潮气影响而出现糟朽残损,这导致木柱强度下降,无法正常支撑梁。此时可采用“偷梁换柱”的加固方法。“偷梁换柱”实际就是“托梁换柱”。其基本做法为:首先将“假柱”(即临时的竖向支撑构件)安装在梁底部、原柱(原有立柱)旁边;再抽去原柱,使梁传来的重量暂时由“假柱”承担;然后安装新柱,新柱的材料、尺寸及安装位置与原有立柱相同;最后将“假柱”移去。
完善的“偷梁换柱”加固方法具有科学性,其原理主要包括三个方面:其一,从梁的角度而言,它是水平受力构件,并把外力向下传给立柱。梁只有保持水平稳定状态,才能保证整个大木结构的稳定。在加固古建筑的过程中,梁始终受到支托,因而能一直保持水平稳定状态。其二,从柱的角度而言,它是竖向支撑构件,并最终把上部构件的重量传给地基。只有立柱具有充足的承载力,且与梁有可靠连接时,才能有效承担梁传来的作用力。加固过程中,技术人员虽然将原柱抽去,但是预先将“假柱”设置于原柱附近,让“假柱”代替原柱发挥支撑作用,因而换柱过程对结构整体的稳定基本无影响。换柱完成后,新柱与原柱有着同样的材料、尺寸,且与梁有着相同的可靠连接方式,它完全能够代替原柱发挥支撑作用。其三,从梁、柱整体结构角度而言,“偷梁换柱”方法对整体结构干扰小,且能达到良好的加固效果:原柱被新柱原位替换,新柱不仅有很好的支撑作用,而且与梁仍有可靠连接;“假柱”仅用于加固过程的临时支撑,且在原柱撤去后新柱安装前,能够与梁临时组成稳定的结构体系。因此,在“偷梁换柱”过程中,梁、柱结构整体始终处于稳定状态。