宁波保国寺，是全国重点文物保护单位，位于宁波江北区洪塘镇北的灵山山腹中，距市区15 km，至今已有990多年的历史，她由山门、大殿、天王殿、法堂等建筑组成。保国寺大殿为寺院的核心建筑，于北宋大中祥符六年(公元1013年)建成，是我国保存较为完好、具有近千年历史的木结构古建筑之一。保国寺大殿内立柱表面突起呈棱状，称作瓜棱柱，是我国南方宋代建筑的一种典型形式(郭黛姮，2003)，由于位置和需要不同，有不同的拼合方式，详细研究瓜棱柱的构造，对于保护及研究中国建筑史有重要意义。

建筑所用木材作为生物材料，会发生虫蛀和腐朽，尤其在屋顶漏雨、空气潮湿时，腐朽速度将加快(陈允适，2007)，同时木材在长期局部受压时会还造成劈裂和折断，这些都成为结构的隐患。为保护这些古建筑，保存历史信息，本勘查小组对保国寺大殿主要承重木构件进行了无损检测勘查和取样(李华等，2009;贺军胜等，2009)，但是在勘查过程中发现此建筑用柱内部构造与之前大多建筑用柱内部构造不同，且与图纸存在一定偏差，而在不了解柱内部构造情况下进行检测很容易造成构造拼接和缺陷的误判(李家伟等，2002)。所以本勘查小组先进行柱构造的确定，再进行立柱和其他木构件内部缺陷的无损检测，本文对大殿的柱构件进行了详细的勘查和取样，并以此进行柱构造研究。

1 保国寺大殿用柱 1.1 保国寺大殿柱分布

目前留存的保国寺大殿为重檐歇山顶形式。从平面布局来看可分为2部分：核心部分为宋代所建，其面宽、进深各3间，进深大于面阔，所用柱子均为瓜棱柱; 四周部分为清乾隆二十三年所建，是在核心部分四周增添的部分，主要是在前部和左右均添加了2列柱子，后部增加1列柱子，所用柱子为整体方柱或圆柱(此类构造简单就不单独叙述)。大殿的柱子分布、外形构造及编号如图 1所示。

1.2 大殿核心的柱构造

大殿中核心部分的16根柱子全部为瓜棱柱。其高度不同，即外檐柱与前内柱、后内柱高度皆不等。直径不同，瓜棱柱D4，D5，E4，E5直径约70 mm，其他约50~52 mm。柱子断面形式也不同，分别为整木柱、瓜棱拼合柱、包镶式瓜棱柱(郭黛姮，2003)。

1) 整木柱  保国寺大殿整木柱虽为一整体，但不同于之前的整体圆形或方形，表现为外表多棱实为一整体，形式分别有整木柱3/4带瓜棱、整木柱1/2带瓜棱和整木瓜棱柱等，构造如图 2。

2) 瓜棱拼合柱  拼合柱是一种小料充大材以承重载处理柱子表面的方式，它既能节约木材，又具有一定的艺术效果，将拼接缝隙做成瓜棱外形更是匠心独运。在保国寺大殿中，瓜棱拼合柱表现为4段合瓜棱柱，主要是将4条断面小的原木料，用木楔两两贯通，拼成一体，再用辅助木片拼贴小原木之间的凹陷处，形成八棱，构造如图 3。

3) 包镶式瓜棱柱  包镶式瓜棱柱在保国寺大殿中表现为内部为独立原木立柱，外围以8瓣并互相接合将内部立柱包围起来，结构如图 4。

2 研究内容及方法 2.1 研究内容

主要是在“不改变文物现状”的原则下使用Resistograph 3450阻力仪无损检测仪器，通过阻力仪曲线高低、缓急、连续或中断，依次探测保国寺大殿16根瓜棱柱内部构造类型。

2.2 原理

阻力仪是德国Rinntech公司开发的一种木材内部材质检测仪器，检测时需要将一根直径为1.5 mm的探针刺入木材内部，检测时记录木材刺入过程中所受到的阻力，其大小随各材料密度不同而变化，生成不同峰值的曲线，根据检测得到的阻力曲线，可以判断木材密度(Rinn et al., 1996;Isik et al., 2003)、内部的腐朽状况(Rinn，1994;Laurence et al., 1999)及构造。经计算机加工可以制成相对准确的内部缺陷平面图。

2.3 整体探测法

所有立柱在20，50，80 cm及柱高1/3处[因为柱基部位容易腐朽(于子绚，2007)，所以如果20 cm位置阻力曲线正常，则部分进行50 cm高度的探测，不进行80 cm和柱高1/3处的探测]按正南、西南、正西、西北、正北、东北、正东、东南方向向圆心位置进针(图 5a)，探针进入深度350 mm; 另外补充相邻瓜棱之间的进针(图 5b)，探针进入深度以穿出瓜棱为准。

2.4 构造判定法则

1) 综合判定  根据生成的阻力曲线，横坐标为进针长度，纵坐标为阻抗值。若柱为整体，在没有腐朽、开裂和空洞的情况下为一连续曲线，且纵坐标值>200 dpi; 若柱有缺陷，曲线会突然下降，且一定范围内持续该低值。

2) 阻力曲线判定构造拼接与腐朽缺陷  构造拼接与腐朽区别在于：构造拼接空隙类似空转阻力曲线，阻力值基本低于50，而腐朽要高一些。

3) 阻力曲线判定构造拼接与空洞、开裂缺陷  构造拼接与开裂、空洞的区别在于：构造拼接为多方向对称拼接，具有明显的对称性，即穿插进针接缝处有缝隙; 多方向进针基本在同一数值上下降。空洞、开裂为缺陷无规律性。

3 结果与分析 3.1 整木柱的确认

1) 非八瓣瓜棱柱必定为整木柱(整木柱3/4带瓜棱、整木柱1/2带瓜棱)  从以上的分析可以看到，拼合瓜棱柱和包镶式瓜棱柱均为外表八瓣，所以外表非八瓣的瓜棱柱必定为整木柱。以此确认D6，E3，E6，F3，F4，F5，F6均为整木柱。

2) 阻力仪判定整木柱(整木瓜棱柱)  整木瓜棱柱虽外表带瓜棱，但其内部为一整体。所以阻力仪探针通过瓜棱柱内部时，若无腐朽和空洞，其曲线没有断点，为一连续曲线; 且阻力仪探针穿过整体瓜棱柱相邻的瓜棱时，也没有断点。

以此为依据，所有立柱按图 5进针，根据多方向进针和相邻瓜棱间阻力仪检测曲线，综合判断其连续性，可以确认C5，C6为整木瓜棱柱。整木瓜棱柱的正常阻力仪曲线大致符合图 6。

3) 环氧灌注  在整木柱检测过程中，利用阻力仪检测F5和C6柱，局部出现了阻力大、探针被顶出以及探针针头断裂等现象; 观察阻力曲线值，波动大且较高。这是因为F5和C6柱灌注过环氧树脂。

3.2 瓜棱拼合柱的校正

1) 原木料位置的确定   瓜棱拼合柱是将4条断面小的原木料，用木楔两两贯通，拼成一体，再用辅助木片拼贴小原木之间的凹陷处，形成8瓣。根据图 5a多方向进针结果表明，D4，D5，E4，E5柱在正南、正北、正东、正西方向进针，曲线值均在300 mm左右以后下降(图 7);东南、东北、西南、西北方向进针，曲线在100~120左右出现下降(图 8)。可见它是以东南、东北、西南、西北4个方向的4根原木立柱为主要承重，再在东南西北4个方向各贴补上1块，使其表面看来共分为8瓣。研究确认D4，D5，E4，E5为瓜棱拼合柱。

2)构造的校正  在确定原木料位置同时，补充了从正南、正西方向分别偏离正中左右5，10，15，20 cm进针(图 9)，结果发现在两小柱的接缝处间距基本相等，可见两柱不为外接圆外观，综合考虑，瓜棱拼合柱构造应为图 10。

3.3 包镶式瓜棱柱的校正

1) 包镶的判定  判定是否存在包镶，阻力仪需要在立柱的不同位置进行多次钻入，如果多条曲线同时表明，阻力曲线的突然降低，稍后又突然上升，相隔距离较短，多条曲线同一圆周同时出现，通常认为存在包镶(张晓芳，2007)。同样，此次探针沿不同方向向圆心打入，方向和位置如图 5a。

研究结果表明: C4和D3柱存在包镶，其曲线图如图 11，探针打入各方向均在50~60 mm位置下降，长度约10 mm。C3柱包镶不明显，应不为包镶式瓜棱柱。

2) 构造的校正  根据勘查经验，勘察小组同样补充了从正南、正西、正北、正东方向分别偏离正中左右8 cm进针(图 12)，结果发现包镶的间隙与之前正中位置打入的间隙基本相等，可见外8瓣瓜棱不为小原木，综合考虑，包镶式瓜棱柱构造应为图 13。

3.4 C3柱的疑惑

勘查中遇到一个较为困惑的问题就是C3柱，它既非整木柱(瓜棱和瓜棱之间有间隙), 又非之前的瓜棱拼合柱(无法探测到主体原木料)和包镶式瓜棱柱(无明显包镶)结构。

所以勘查在2008年10月结束后2009年2月再次前往宁波保国寺进行了柱构造的进一步研究，在C3柱之前勘查的基础上，补充了1.2，2，3 m等高度的多方向进针和瓜棱间穿插进针(进针方向和位置如图 5)。

再次勘查结果打破了之前设想的原形，再根据北宋营造特点和建筑风格，初步推断C3柱结构如图 14，即为8个楔形木料紧密相连，楔形木料之间再加以楔子连接。

4 结论

在结合现场勘查和图纸的基础上，以阻力仪为手段对保国寺大殿瓜棱柱进行无损检测，可以较为准确的探测瓜棱柱内部构造。本次保国寺大殿勘查结论如下：

1) 保国寺大殿外围所用方柱或圆柱为整木柱。

2) 保国寺大殿核心部分16根瓜棱柱中，C5，C6，D6，E3，E6，F3，F4，F5，F6为整木柱; D4，D5，E4，E5为瓜棱拼合柱; C4，D3为包镶式瓜棱柱; C3为一特定构造柱。

3) 在无损检测基础上，结合当时建筑特点(D3与D6不对称等)和树种鉴定结果(殿中没有维修记录的柱子树种鉴定基本为锥木和龙脑香，拼合柱和包镶柱树种与之不同)，推断保国寺大殿早期立柱应均为整木柱，其拼合包镶柱都是后期维修所产生。