古建筑作为历史文化遗产，是历史传承的主要载体，古建筑所拥有美学与科学的高度统一性，极具有科学研究价值，凝聚着民族自豪感。尽可能的延长古建筑的寿命是每个人的心愿。然而，由于我国古建筑以木结构为主，在长期的风吹雨淋、虫蛀、以及自身载荷等作用下，发生损坏和腐烂在所难免，因此古建筑的加固与维修就成为了古建筑保护的重要内容。 “修旧如旧”是古建筑的加固、维修的基本原则，如我国新版的《古建筑木结构维护与加固技术标准》(GB/T50165-2020)中规定，古建筑维护与加固应保存其原形制、原结构、原材料和原工艺，根据勘察结果，遵循最少干预原则。
古建筑作为历史文化遗产，是历史传承的主要载体，古建筑所拥有美学与科学的高度统一性，极具有科学研究价值，凝聚着民族自豪感。尽可能的延长古建筑的寿命是每个人的心愿。然而，由于我国古建筑以木结构为主，在长期的风吹雨淋、虫蛀、以及自身载荷等作用下，发生损坏和腐烂在所难免，因此古建筑的加固与维修就成为了古建筑保护的重要内容。
“修旧如旧”是古建筑的加固、维修的基本原则，如我国新版的《古建筑木结构维护与加固技术标准》(GB/T50165-2020)中规定，古建筑维护与加固应保存其原形制、原结构、原材料和原工艺，根据勘察结果，遵循最少干预原则。
一般情况下，木结构的损坏大致可以分为以下几类：1）木材材质发生变化，如发生腐朽、虫蛀、变质、开裂等情况；2）承重构件，如梁枋、柱类构件、斗拱等构件的受力状态发生变化；3）榫卯等连接部位的工作状态发生变化；4）建筑物的不均匀沉降、倾斜或扭转等情况。
古建筑的材质或结构发生上述变化时，会极大的引起结构强度条件发生变化。若选用第一强度理论，其表达式为
其中，σ1为第一主应力，也是构件中的最大正应力。[σ]表示构件允许使用的应力，由材料的强度极限σb和安全系数n决定。根据强度理论，只有当第一主应力σ1小于或等于许用应力[σ]时，结构才是安全的，当第一主应力σ1大于许用应力[σ]时，结构将因强度不足发生破坏。
木材发生腐朽、变质等变化后，材料的强度极限σb会降低，导致许用应力下降。图1比较了正常使用条件下，木材物理、力学参数的变化特征，老化木材选自故宫养心殿擎檐柱。可见，当木材老化后，其强度会发生不同程度的降低。如果其它条件不变，依据式(1)，许用应力[σ]会随强度极限减小，一旦许用应力小过最大正应力，结构将发生致命的坍塌破坏。
承重构件的受力状态发生变化也是不被允许的，如古建筑中的梁枋载荷发生变化、或承压构件（如柱、斗拱等）发生偏心受压、倾斜时，都将会引起应力的重新分配，会增大构件、组件的局部受力，从而造成破坏或翻倒。
如图2(a)-2(c)展示了柱构件受力状态发生改变的情况。图2(a)所示为理想情况下，柱构件的受力状态。当上部构件作用中心发生偏移偏心受压时，如图2(b)所示，柱与地面的作用力将向一侧集中，从而增大柱局部的应力。另一种情况下柱仿生倾斜，如图2(c)所示，倾斜后的柱有一部分将悬空，从而使柱局部的应力增大。如果柱倾斜程度严重时，还有可能翻倒，使上部构件失去支撑，从而引起建筑的倒塌。
此外，榫卯连接是我国古建筑中引以为豪的特色所在。在工程上，通常会将榫卯连接的节点作为整体，考察节点的连接能力，包括它们的抗弯、抗拉拔能力。如图3(a)-3(b)所示，当榫卯连接部分脱出后（拔榫），节点连接力将减弱，使结构失去整体性，发生变形，变形又可能进一步引起榫卯连接拔出，最终导致结构将发生破坏。
地基的不均匀沉降也是对结构具有重要影响的破坏因素。如图4(a)所示，假设建筑所处地基一边硬、一边软，则建筑将在重力作用下，向软的一侧倾斜，如图4(b)。这虽然在外表看和图2(c)柱倾斜类似，但它们的受力却大不相同。如图4(c)在建筑底部，在硬、软分界处，支撑力会有突变，软地基一侧会显著减小，如果沉降持续发生时，建筑重力G和地基支撑力将合成使建筑翻倒的力矩，此时建筑内部产生弯矩，如果弯矩首先达到强度极限，建筑将折断，如果倾倒力矩先达到极限，则建筑将发生翻倒。
《古建筑木结构维护与加固技术标准》中将古建筑木结构的残损划分为四个等级，分别为：a?级，勘察中未见残损点，或原有残损点已得到修复；b?级，勘察中仅发现有轻度残损点或疑似残损点，但不影响安全；c?级，有中度残损点，已影响结构安全；d?级，有重度残损点，将危害结构安全。
进一步，标准中还对各类构件残损点的评定标准做出了规定。例如，柱表面腐朽区域超过柱截面1/5时，或心腐朽区域超过柱截面1/7时，被视为为中、重度残损；对于梁枋构件，表面腐朽区域超过梁截面1/8，或者存在心腐朽无论多大，都视为中、重度残损；又如对于梁竖向挠度最大值超过l2/2100h(对于h/l>1/14的梁，其中h梁高，l梁的跨度)，或者超过l/150（对于h/l>1/14的梁）时，被认定为中、重度残损等等。对于不同的残损情况，通常需要采用特定的方法对古建筑进行加固、维修。
依据残损程度，木结构的修缮主要包括：1) 修正加固；2）打牮(jiàn)拨正；3）落架维修。简要介绍如下：
01 修正加固
对于不太严重的残损，可通过相对简单的修正加固，实现古建筑的保护。以柱加固为例，若木柱干缩裂缝（木材在使用过程中，会因水分丢失沿顺纹方向开裂）深度不超过柱径1/3时，可通过涂抹腻子（小于3mm时），当深度较深（3-30mm时），可用木条（尽量使用相同材质）嵌补并用改性结构胶粘牢，当深度超过30mm时，除使用嵌补、结构胶以外，还应在开裂段加铁箍或纤维复合材箍。若木材存在腐朽时，将腐朽部分去除，也可按照类似的方法处理。
这类修补方式，主要在于降低裂缝所产生应力集中。在断裂力学中，裂纹尖端的最大应力表示为
这里a为裂纹长度，ρ为裂纹尖端曲率半径，等于裂纹尖端内切圆的半径。可以想象，如果裂纹非常的尖，ρ趋近于0，最大应力将趋近于无穷大。若用腻子或同质木材用结构胶粘接之后，将消除裂纹尖端，从而提高了构件的承载能力。这里多说一句，由于粘接结合面存在着脱粘、开裂的风险，研究人员利用断裂指标研究粘接强度已经成为评价和分析粘接强度的重要手段。
当柱残损情况严重时，就需要对柱进行部分或全部替换，常用的方法称为“抬梁换柱”。顾名思义，抬梁换柱就是利用千斤顶，将梁抬高，然后实现对柱的全部或部分替换。一般情况下，由于柱脚容易遭受雨淋，因此腐朽往往是从柱脚开始的，如果腐朽向上超过了柱高的1/4，可先将腐朽部分去除，然后尽量选用材质相同的木料进行墩接，即用一定的榫卯将新旧柱连接起来，如图5(a)和(b)，墩接时除了要确保榫头严密对缝外，还要加设铁箍或用碳纤维布双向交叉粘贴形成复合箍。
02 打牮拨正
打牮拨正是指当木构架中主要构件发生倾斜、扭转、拔榫或下沉时，用相应的设备，或拉或顶，采用不拆落木构架而使构件复位的一种维修方法，可以形象将其视为对建筑结构的一种“扶正”技术。常用的方案有水平顶推复位，水平张拉复位、顶推-张拉复位、顶升-撑拉复位等，如图6(a)-(d)所示。
03落架大修
落架大修是一种最为彻底的维修方案，当建筑构架中主要承重构件残损严重，有待彻底整修或更换时，先将建筑构架全部或局部拆落，选用尽可能接近原材质、原工艺的方法，将残损严重的部件进行替换，然后再按进行安装、恢复原状的维修方法。这也是木结构建筑的独特优势。
据网上资料显示，天津独乐寺（1992年）、山西五台南禅寺（1972）、山西朔州崇福寺弥陀殿（1990s）（图7）、山西晋祠圣母殿（1990s）（图8）等建筑都曾进行过落架大修。在落架大修之前，要做足充分的准备工作，因为如果一些资料记录不详细，有可能出现拆落之后无法复原的情况。
位于山西应县境内的应县木塔，建成至今已经历了960多年，应县木塔历经30多次地震、200多次炮击仍屹立不倒，成为中华民族古建筑的杰出代表，被誉为斗拱博物馆、中国古建筑的脊梁，极具有科学研究和古建筑研究价值。然而，如今的应县木塔已发生严重的倾斜和构件残损（图9和图10），危害着木塔的结构安全。
1991年，国家文物局批准成立“山西省应县木塔修缮工程领导组”，木塔大修工程正式启动 。经过中国科学院、清华大学、北京大学等23家大专院校、科研单位、文保机构、以及勘察设计单位的参与，完成了多个勘察项目，提出了整体落架大修、抬升修缮、现状加固三类修缮方案 。但这些方案也都难以取得共识。
从残损程度上看，应县木塔符合落架大修的标准，就技术上而言，已有多座古建筑进行过落架大修，而且对木塔的资料研究也较为全面，技术成熟度高。不过有人认为二、三层相当数量的梁枋、斗拱损坏严重，更换比例太大，而且没有更换的标准。木结构经过长期的重压，已经产生了塑性变形，这些构件拆下后，难以恢复到原状态。木塔在历史上已经经过了多次修缮，落架大修后，有很多临时性支撑的历史信息将会严重破坏。
抬升修缮是考虑到木塔主要损毁发生在二、三层，其中三层损毁又因二层损毁而起（二层调整后，三层可纠正倾斜），四层以上基本完好。因此，该方案指出可以将木塔三层以上整体吊起，如图11所示，然后对二层进行落架大修，完成后再将三层以上部分落回安装。但有人认为，抬升落架虽然落架的少，但终究还是落架了，还是会损失历史信息。
图11 上部抬升维修方案
候卫东. 应县木塔保护的世纪之争. 遗产:历史, 记忆, 生活 2014
现状加固方案考虑木塔所承载的历史信息，以最小干预、保护措施的最大可识别性进行加固。如图12所示，建议在木塔内外槽之间搭建3层钢结构，以帮助那些已经衰弱的木构件承担上部的载荷。然而，这种加固方法虽然保留了木塔的全部信息，但我想可能人们在欣赏应县木塔的时候，很难接受中间会有这样一个现代的钢结构。
2006年9月25日，新华每日电讯第8版发表《十七年了修不成，应县木塔带病迎客》，如今又一个十七年即将过去，应县木塔的维修方案依然难有定论。中华建筑报2000年12月05日第9版《国宝岂能随便拆卸》一文，认为应县木塔不能拆解，因为“一旦落架拆解，就等于应县木塔在世界上消失了。虽然可以建起一个仿古制品，但其文物价值已经没有了。”该文以比萨斜塔为例说明维修不一定需要落架，但并没有提出可行的应县木塔维修方案。
当我看到专家争论应县木塔到底该如何保护，以最大限度的保留木塔所承载的历史信息时，脑海中突然出现了忒修斯之船（Ship of Theseus）。传说雅典开国国王忒修斯杀死牛头怪后，从国王米诺斯（Minos）手中解救出了雅典的孩子们，并带领他们乘船逃到了德洛斯（Delos）。此后，雅典人每年都会乘坐这艘船前往德洛斯朝圣，以此来纪念这一传说。古代哲学家提出了这样一个问题：由于忒修斯船为木质船体，每年船上都会有木板因损坏而被替换，假设经过几个世纪的维护，忒修斯船上的每一块板都被更换了，那么它还是忒修斯之船吗？
我想这个问题的答案，取决于人们对忒修斯之船的定义，如果人们认定了忒修斯船就是由具体的一块块木板组成的船体，那么替换之后的忒修斯船绝对不是原来的忒修斯船；但如果人们认准了忒修斯船是它所承载的精神和信仰，那么，忒修斯船不仅不会因替换木板而发生改变，反而会因后人的介入，在代代相传中更加闪耀和光亮。这足以引起人们思考，在古建筑保护中，我们保护的到底是什么？传承的是什么？只有首先明确了目标，才可能制定相应的计划和路线。
知识点：浅谈古建筑的加固与维修
