一种对古建筑乱搭头式檐椽的椽头进行修缮加固的方法与流程

本发明属于古建筑屋面木结构层的保护修缮，具体说的是一种对古建筑乱搭头式檐椽的椽头进行修缮加固的方法。

背景技术：

椽子属古建筑大木构件，处在梁架中的檩与望板之间，架于上下檩与桁之上，按一定顺序，或正角或斜角排列。其断面有圆形和方形两种。依其所在位置，“椽”有不同的称谓，如：檐椽、脑椽、花架椽等。根据研究，椽子早在“构木为巢”的时代就已经使用，但当时由于屋面为直面，所以，“椽子”实际起的是檩子的作用，汉代的跌落式屋顶，表明汉代有了多段的“椽子”；南北朝的曲面屋顶，导致了“椽子”的多样化。在封建社会，“椽子”的制作有着严格的等级制度，如《国语》曾记载：天子的宫室“椽子”不但要磨光，还要有纹理；诸侯房屋上的“椽子”只能磨光；士大夫房屋上的“椽子”只要砍圆就行。总之，构成古建筑木构架的构件除了梁、柱、枋、檩之外，还有屋面的椽子、望板等木基层及其附属构件。古建筑椽子的排列形式可分为：乱搭头与斜搭掌两类；乱搭头是指椽头与椽头之间平行依靠，斜向交错（如图1所示）。如彻上明造梁架，可窥其椽头相错状态。斜搭掌是指将脊步、金步与檐部等各步椽头，根据举折尺度锯成斜面，钉椽时使之上下重叠相交，并用椽钉加固。

古建筑屋面木基层是指木椽子与其上承的木望板之间所形成的结构层，它对古建筑屋面的健康起着举足轻重的作用。由于古建筑屋架为木结构，若屋面木基层糟朽或破损，必会导致屋面灰背层开裂、屋顶漏雨，造成屋架体系糟朽腐烂，进而影响整个建筑木构架的受力强度。古建筑的屋面是个复杂的结构体系，椽子承受由望板传递来的屋面荷载，并将这些荷载均匀地传递给檩条，其中椽子是否具备足够的强度和承载能力，并能有效地将屋面荷载均匀地传递给桁檩是考察古建筑屋面承重体系的一个重要指标。由此可见，椽子就是古建筑屋面结构层的坚强“卫士”。

椽子作为屋面木基层的构件之一，直接与灰背层中的灰泥接触，年长日久，屋面渗漏会造成望板和椽子的糟朽；特别是古建筑檐部的椽头由于风吹雨淋，更易糟朽腐烂，所以，椽子的加固是古建筑木结构修缮工程中经常遇到的问题。

目前，我国在古建筑屋面木基层的保护修缮工程中，对于乱搭头檐椽的椽头糟朽腐烂所采取的修缮措施是：拆除檐步架的瓦面，铲掉屋面泥背，揭去望板，拆掉椽头糟朽的椽子，更换新件。这种传统的修缮措施会带来以下弊端：首先，现有的修缮措施有违古建筑修缮工程中必须保持古建筑文物价值的原则要求。即在修缮工程中，对于糟朽严重的构件，可适当添配，但应尽量用原有构件，不要轻易更换，以保持古建筑的文物价值。其次，这种传统的加固措施会对古建筑屋面造成新的破坏。因椽头糟朽更换新件，必然要铲去此跨屋面的灰背层，并同时揭去望板，才能更换椽子。虽然糟朽的椽子被替换，但这样以来也加剧了对古建筑屋面的破坏作用。另外，这种因椽头糟朽，而不考虑椽子整体承载力是否满足要求，而直接采取更换新件的措施也是对建筑材料的极大浪费。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种对古建筑乱搭头式檐椽的椽头进行修缮加固的方法，在不改变原材料及施工工艺的基础上，对古建筑屋面结构层中木椽子乱搭头排列做法的椽头部位加固修复处理。

为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种对古建筑乱搭头式檐椽的椽头进行修缮加固的方法，包括以下步骤：

步骤一、将糟朽的椽头在椽子与檩条搭接处锯掉，余下的椽头的断面做成l型，锯掉的椽头部分用硬杂木按原有尺寸形状补配，将补配的椽头的一端做成与余下的椽子的端部相匹配的l型断面；

步骤二、在补配的椽头l型断面的端部刻勾连搭掌凸榫，并在补配的椽头l型断面的立面中部处刻燕尾卯口，在与补配的椽头断面的立面相对应的原有的椽子的端面位置刻燕尾卯口，并在原有的椽子断面与补配的椽头端部勾连搭掌榫相对应的位置刻勾连搭掌卯口；另外，再用干硬杂木制作一根银锭插榫，银锭插榫两侧翼的尺寸与原有的椽子及补配的椽头上的燕尾卯口尺寸相同；

步骤三、采用干硬性的硬杂木制作一块垫木，垫木的长度尺寸为檩条直径，在垫木与檩条相接的表面上刻弧形凹槽，弧形凹槽的形状与相接的檩条的表面形状相匹配，与弧形凹槽相对的一面刻与椽子椽径相同的平槽口，在平槽口上刻有至少两个穿透垫木上下面的矩形卯口，以及檩条的表面开设与平槽口的矩形卯口相配合的矩形卯口，再制作至少两根与平槽口上的矩形卯口和檩条上的矩形卯口相匹配的矩形插榫，利用矩形插榫将垫木与檩条插接固定在一起；

步骤四、将补配的椽头与原有的椽子通过勾连搭掌榫和勾连搭掌卯口搭接在一起，使补配的椽头和原有的椽子上的两个燕尾卯口相对对应，将银锭插榫插入两个燕尾卯口中，使补配的椽头与原有的椽子插接固定；再将插接后的椽子卡在垫木的平槽口中，完成对古建筑乱搭头式檐椽的椽头的修缮加固。

本发明所述的垫木的宽度大于檩条3-6mm。

本发明有益效果是：

首先，本专利能够在坚持采用原有的材料和施工工艺的原则基础上，利用勾连搭掌榫与银锭插榫的插接组合，提高了屋面木基层中椽子与檩节点处的抗剪强度、抗拉强度及抗弯性能，进而提高了古建筑屋面木基层的整体结构强度，可以大大降低屋面残损的几率，减少屋面维修次数。

其次，本专利采用传统的木质材料，通过勾连搭掌榫与银锭插榫组合固定的结构体系，有效地解决了对乱搭头式椽头的加固修缮，实际操作工序也较简单，既节省原材料，有利于环保，又大大降低维修施工的劳动强度，且在古建筑屋面保护修缮过程中，既能够传承传统的材料做法，又能够避免对周围保存完好部位屋面的干扰，减少人为的破坏因素，最大限度的保存了古建筑屋面原有的文物价值。

因此，本专利在古建筑屋面木基层加固维修工程方面具有巨大优势，它符合文物修缮原则，具有科学性和规范性，且经济实用，未来将会有广阔的发展前景。

附图说明

图1为古建筑乱搭头式椽子与檩搭接示意图；

图2为本发明的爆炸结构示意图；

图3为本发明修复后的椽子结构示意图；

图中：1、椽子，2、檩条，3、金檩，4、檐檩，5、挑檐檩，6、补配的椽头，7、余下的椽子，8、燕尾卯口，9、勾连搭掌榫，10、勾连搭掌榫，11、垫木，12、银锭插榫，13、矩形卯口，14、矩形插榫。

具体实施方式

檩条的种类包括金檀、檐檩、挑檐檩等，如图1所示，椽子的椽头搭接在檐檩和挑檐檩上，在坚持不改变古建筑原材料及施工工艺原则的基础上，对椽头部分进行修缮。

一种对古建筑乱搭头式檐椽的椽头进行修缮加固的方法，包括以下步骤：

步骤一、在坚持不改变古建筑原材料及施工工艺原则的基础上，将糟朽的椽头在椽子与檩条搭接处锯掉，锯的时候为立面直切，将余下的椽头的断面做成l型，锯掉的椽头部分用硬杂木按原有尺寸形状补配，将补配的椽头的一端做成与余下的椽子的端部相匹配的l型断面；

步骤二、在补配的椽头l型断面的端部刻勾连搭掌凸榫，并在补配的椽头l型断面的立面中部处刻燕尾卯口，在与补配的椽头断面的立面相对应的原有的椽子的端面位置刻燕尾卯口，并在原有的椽子断面与补配的椽头端部勾连搭掌榫相对应的位置处刻勾连搭掌卯口；另外，再用干硬杂木制作一根银锭插榫，银锭插榫两侧翼的尺寸与原有的椽子及补配的椽头上的燕尾卯口尺寸相同；

步骤三、采用干硬性的硬杂木制作一块垫木，垫木的长度尺寸为檩条直径，宽度大于檐椽径约3-6mm，在垫木与檩条相接的表面上刻弧形凹槽，弧形凹槽的形状与相接的檩条的表面形状相匹配，与弧形凹槽相对的一面刻与椽子椽径相同的平槽口，平槽口的形状与椽子的下表面形状一致，在平槽口上刻有至少两个穿透垫木上下面的矩形卯口，以及檩条的表面开设与平槽口的矩形卯口相配合的矩形卯口，再制作至少两根与平槽口上的矩形卯口和檩条上的矩形卯口相匹配的矩形插榫，利用矩形插榫将垫木与檩条插接固定在一起；

步骤四、将补配的椽头与原有的椽子通过勾连搭掌榫和勾连搭掌卯口搭接在一起，使补配的椽头和原有的椽子上的两个燕尾卯口相对对应，将银锭插榫插入两个燕尾卯口中，使补配的椽头与原有的椽子插接固定；再将插接后的椽子卡在垫木的平槽口中，完成对古建筑乱搭头式檐椽的椽头的修缮加固。

实施例1

古建筑外廊处屋面檐口处的椽头由于年长日久，风吹雨淋等因素，椽头极易发生糟朽腐烂或干裂现象。可采用本专利技术进行加固，先确定糟朽腐烂的范围，将此范围内的屋面瓦件揭去，铲掉相应的屋面灰背，揭开此处木望板，将糟朽的椽头在椽子与檩条搭接处锯掉，断面做成l型。锯掉的椽头用干硬性的硬杂木按原有尺寸形状补配，一端做成l型；在补配的椽头l型断面端部刻勾连搭掌凸榫，并在此l型断面立面中部处刻燕尾卯口。然后，在原有的椽子断面端部刻燕尾卯口，在椽头与原有的椽子对接时，两个燕尾卯口拼合在一起，并在原有的椽子l型断面与补配的椽头端部勾连搭掌榫相对应的位置处刻勾连搭掌卯口；另外，再用干硬杂木制作一根银锭插榫，银锭插榫两侧翼的尺寸与椽头及椽身断面立面上的燕尾卯口尺寸相同。

采用干硬性的硬杂木制作一块垫木，其长度尺寸约为檐檩径，厚度为80mm，宽度大于檐椽径约4mm，在垫木与檐檩相接的表面上刻弧形凹槽，弧形凹槽底深40mm，弧形凹槽的形状与搭接的檩条的表面形状相匹配，与弧形凹槽相对的一面刻与椽径相同的平槽口，槽口深2mm。在平槽口表面刻两个矩形卯口，矩形卯口一直延伸至檩条表面，直至檩条表面也开设有相两同尺寸的卯口，矩形卯口尺寸20x20mm，深度为100mm，再制作两根20x20x100mm的矩形插榫，利用矩形插榫将垫木与檐檩插接固定在一起。将补配的椽头与原有的椽子椽身通过勾连搭掌榫和勾连搭卯口搭接在一起，另一侧两个燕尾卯口相对对应，用银锭插榫将两者插接固定；再将插接后的檐椽卡在垫木的平槽口中，通过垫木使檐椽与檐檩之间不会产生相对位移，加强了檐椽与檐檩以及屋面木基层的整体稳定性；勾连搭掌榫与银锭插榫不仅可以加强椽头与椽身在进深方向的拉结力，而且还可以加强椽子与檩在节点处上下方向的抗剪强度及抗弯性能；如遇地震或突发振动，榫头与卯口的相互挤压和摩擦能消耗地震能量，减小对屋面木基层结构整体的破坏（如图3所示）。

实施例2

古建筑檐步、前后檐口、挑檐廊上的椽头糟朽均可采用本专利技术进行加固修缮，加固修缮步骤与实施例1相同。