仿古建筑的设计施工创新与产业化

时间：2015-12-20 23:30:48 所属分类：建筑科学 浏览量:

0、引言 古建筑是指从先秦到19世纪中叶以前的建筑。仿古建筑是仿照古代式样而运用现代结构和材料技术建造的建筑物，是中国建筑文化的传承与发扬，既体现了建筑的结构完美和时代特征，又彰显了民族文化特色，对弘扬中国传统文化具有积极的实践意义。 大唐芙蓉

　　0、引言

　　古建筑是指从先秦到19世纪中叶以前的建筑。仿古建筑是仿照古代式样而运用现代结构和材料技术建造的建筑物，是中国建筑文化的传承与发扬，既体现了建筑的结构完美和时代特征，又彰显了民族文化特色，对弘扬中国传统文化具有积极的实践意义。

　　大唐芙蓉园位于西安市曲江新区，建设于2003年，是典型的仿古建筑。设计选用钢筋混凝土结构形式，其中的斗、栱、升为唐式风格，采用陶粒混凝土材料，椽为方椽（没有飞椽），采用混凝土材料，屋面瓦为唐式灰色陶瓦，建筑色彩以褐、白、灰色为主，整体古朴大方，雄弘大气，再显大唐神韵。

　　1、仿古建筑的设计创新

　　仿古建筑设计中的技术创新包含材料创新和技术创新。材料创新就是设计中将多种材料进行结合（如混凝土与型钢、普通混凝土与轻骨料混凝土），使用新型节能材料，材料来源更便捷、结构的安全性及耐久性更好。技术创新就是在仿古建筑设计中结构组合形式多样化，充分体现预制构件生产工厂化、现场组织施工装配化的优势。

　　1.1仿古建筑设计思想创新

　　中国古建筑大多为木结构形式，由许多构件组合而成，木结构构件的加工带有工厂化生产的雏形，现场则集中进行构件的连接和组装，是标准的装配化生产。为此，我们在仿古建筑的设计时一定要把这种思想传承下来，为中国传统建筑文化的弘扬创出新路。在钢筋混凝土仿古建筑设计中，我们的总体思路为“预制与现浇结合”，即仿古建筑特征构件部分（如斗、栱、升、替木、椽子等）变换为装饰构件，采用钢筋混凝土预制形式，其他主体结构部分（如柱、墙、梁、板等）为结构承力构件，采用钢筋混凝土现浇的形式，二者之间采取焊接或锚接的形式融为一体，同时具有防腐、防虫、防火等优点，大唐芙蓉园、大唐西市工程实践证明这种思路切实可行。

　　1.2仿古建筑设计技术创新

　　仿古建筑在设计总体思路确定后，还应进行分部节点的细化创新，在确保结构安全合理的前提下实施设计优化，以便于操作和成型。在柱子设计时，独立的圆柱采取钢筋混凝土材料，并作为结构承力构件，柱头有“收分”时，有时钢筋混凝土无法满足结构承载力要求，柱头薄弱部位可以采用型钢混凝土形式（比如大唐芙蓉园仕女馆廊柱）。古建筑的斗栱体系分为柱头科、平身科、角科三种，当斗栱的材料采用混凝土后，这部分将不再是结构承力构件，变为装饰构件，宜采取预制拼装的形式，使预制的零散斗栱件通过焊接、连接浇筑成为整体。仿古建筑的椽采用钢筋混凝土材料预制后，与屋面板叠合现浇，成为悬挑结构承力构件。

　　仿古建筑的柱础不再承受柱上压力，仅保留石材的外观纹样效果，中间设一个按柱径大小凿出的孔洞，使钢筋混凝土柱身从中穿过。为了安装方便，一般做成2块拼合的形式。有些砖墙（如丝缝墙）采取古建筑陶瓷面砖作为外饰面并进行勾缝处理，颜色呈亚光青灰色，观感与传统青砖墙面非常相近。门窗采用铝合金材质（比如大唐芙蓉园、大唐西市的直棱门、直棱窗），只是在形式上和古物保持一致。在建筑材料的使用上，仿古建筑也可以大胆使用新型材料（如陶粒混凝土），如大唐芙蓉园仕女馆望春阁的檐椽、挑檐板、斗栱构件就采用陶粒混凝土，既降低了结构自重，又满足了结构承力要求及抗震性能。

　　2、仿古建筑施工创新

　　施工创新就是将现代施工技术与古代建筑艺术完美结合，把设计的意图再现出来，因此要科学管理、精细化操作，不断进行施工组织与施工技术研发。

　　2.1仿古建筑施工组织创新

　　仿古建筑的施工不同于现代建筑，其要求施工人员既要懂得古建筑知识，又要能看懂施工图纸，还能进行建筑构件的分解和组装。为此就要组建若干实施小组（比如古建组、QC小组等）进行协同作业。在人员组成上不仅要有古建技师，还要有操作熟练的工人和专业技术人员，实现传统与现代相结合、现场操作与技术攻关创新相结合，团队分工协作，方能达到结果成优之目的。

　　2.2仿古建筑施工技术创新

　　仿古建筑的施工技术创新在遵从设计“预制与现浇结合”的宗旨下，应根据本企业和施工现场实际情况，把每个部位的施工措施制定完善，做到切实可行，具体应从以下几方面去实施：

　　2.2.1仿古建筑的柱施工

　　仿古建筑的柱分为方柱和圆柱，方柱一般采用常规方法施工，圆柱的模板选择应成为重点。对于附墙的半圆柱，若为非结构构件，可以采取二次浇筑成型的施工方法；若为结构构件，则采取一次浇筑成型的施工方法。

　　对于独立的圆柱，可以采取定型钢模板、木模板、塑料模板等。在大唐芙蓉园的圆柱施工时，我们根据图纸设计，原计划准备选用定型钢模板，但通过市场调查，发现这种模板通用性不强，一次性投入太大，而选用塑料模板，当时西安市场根本没有设备和材料。最终选用木模板，采取30mm×50mm木条进行组拼，内衬薄铁皮，确保混凝土拆模后达到清水混凝土效果。在大唐西市圆柱施工时，圆柱模板选用了塑料模板（PVC塑料管改装的模板），在柱头“收分”造型部位采取木条内衬法，既满足了圆柱造型要求，也经济合理、节能节材环保。

　　2.2.2仿古建筑的斗栱施工

　　仿古建筑的斗栱部分包含斗、栱、升、昂头等构件，其中的斗（又叫“栌斗”）位于圆柱顶端，它与圆柱一起采取混凝土现浇形式。栱是斗栱部分主要构件，对于同一建筑的栱欹杀相同，不同的是栱的尺寸长短不一，为此我们采取先长后短法和并列法相结合进行构件预制，使模板重复利用。即先进行长尺寸栱的构件预制，再改变挡板位置，进行短尺寸栱的构件预制，并排1～3个进行同尺寸栱的构件预制，实践证明这种思路和方法是完全可行的。对于异形的栱构件（比如大唐芙蓉园仕女馆望春阁角科），采取特殊构件，单独制模，归类编号预制。

　　升不仅是斗栱部分主要构件，而且是斗栱部分数量最多的构件。升又分为一字升、十字升、平口升，应用最普遍、数量最多的是一字升。在构件预制时，先进行一字升预制，后改装模板进行十字升和平口升的预制，最后改装作为附墙升模板使用，因此升构件的预制模板必须选择可塑性强的材料，达到成型准确、多次周转使用。

　　在大唐芙蓉园施工时，我们对斗栱部分的模板材料进行调查对比，钢模板、玻璃钢模板、塑料模板这3种模板不具备通用性，其费用比木模板要高得多，但全部采用木模板又不节材，最后采用镜面板和木条相结合的模板，既加快了匠人制作模具的速度，又节约了木材，确保了构件脱模后达到清水混凝土效果。

　　2.2.3仿古建筑的椽施工

　　仿古建筑的椽分为正身椽和翼角椽。正身椽的长度和断面尺寸为标准尺寸，加工预制没有难度；翼角椽的长度尺寸是随着椽的位置变化而变化，且椽的尾部断面尺寸也随着椽的位置不同而变化，因此预制难度相当大。在大唐芙蓉园施工时，我们采取了理论计算和现场模拟放样相结合的施工方法，对于翼角椽的长度和断面尺寸进行了科学控制。在现场翼角造型形成时，根据理论计算和现场模拟采取钢管钢筋造型硬架支模法，取得了良好的施工效果。

　　在大唐西市施工时，对此方法又进行了细化整理，并成功申请了施工工法和实用专利。另外，预制椽之间的空当采取在椽与椽间架铺8～10mm水泥压力板，既是模板又是面层，经济、实用。

　　2.2.4仿古建筑的屋面施工

　　仿古建筑的屋面不再做泥背，而采用焦渣背，其优点是强度高、容重轻、易操作、易干透。铺瓦用混合砂浆（水泥∶白灰∶砂子=1∶1∶4）取代传统的泥灰，使得基层、瓦件、粘结灰材料性能接近在瓦件加工时，板瓦底部设有挂灰瓦带，与铺瓦时的底灰结合挂住板瓦。在板瓦的铺设搭接时，适当减少板瓦的搭接尺寸，采用“压五露五”或“压四露六”，不仅使板瓦的坐灰面积加大，更能有效地粘结固定瓦件。在板瓦施工时，板瓦的大头朝上，瓦的挂灰带也设在上端，既可防止局部瓦片破损漏雨，又使板瓦与基层粘结面积增大，再加上“背瓦翅”粘结灰的阻力，对预防瓦件下滑是十分有利的。对于坡度较大的屋面，混凝土板设置Φ10mm＠1000mm钢筋露头，对上部的其他构造层拉结固定，防止滑移。对坡度大于50%的屋面或抗震要求高的屋面，全部的瓦件应固定，确保质量和安全。

　　目前仿古建筑屋脊多采用压肩法，采用1∶1水泥砂浆粘贴瓦片，鸱尾及宝顶内用型钢作构造柱，焊在脊背的预埋铁件上，然后逐层安装，并应在空腔内浇灌1/3高的轻质混凝土固定箱位。

　　2.2.5仿古建筑的装饰装修施工

　　仿古建筑的装饰装修包含了墙面、地面、顶棚等。

　　墙面中的砖墙做法变化较大，青砖墙面由于技术水准要求高（尤其是古建丝缝墙做法）、熟练技工很少，且传统的技法已不完全适应现代钢筋混凝土结构，就需进行技术改进，采用机械切磨制砖、“背里”与灌浆分离、墙体预留锚固钢筋内外拉结等方法，使这项传统技艺更好地展现出来。目前大量采用亚光青灰色古建陶瓷面砖并进行勾缝处理，有效避免了青砖加工时砍磨量大、粉尘多、破损严重等污染现象，同时又避免了施工时内外墙混砌、施工进度慢的不足，也具有绿色环保节能之功效。

　　仿古建筑的地面普遍采用石材，施工铺贴时要注意排砖及与柱础的衔接，可采用计算机模拟进行预排。顶棚部分唐风建筑常采用木格栅，易随环境变化变形，现多采用铝合金仿木材料。仿古建筑的油漆涂料都是现代材料的操作，要注意装饰面之间的分隔，避免相互污染。油漆部分要特别处理好基层，做好“地仗”，预防泛碱现象发生。

　　唐风建筑以褐色和白色为主，很少有彩画。对于有彩画的建筑物要提前进行统一规划、统一风格、统筹安排。

　　3、仿古建筑的产业化

　　3.1技术创新是传统建筑产业化的基础

　　在大唐芙蓉园施工时，我们应用网格纸、理论计算比较多，现场实物放样比较多，而且还进行了现场1∶1翼角部分的实验，计算机CAD辅助的手段应用都比较少，所有的这些都是受制于技术和装备等环境，自从引入BIM技术，仿古建筑的技术创新将迎来新的局面。通过BIM技术，可以提前检查出图纸设计中的不足，减少设计变更；可以提前模拟出建筑物三维效果，对于设计效果的进一步完善是十分有利的；可以提前“虚拟建造”，很好地控制材料和工期，细化分解建筑物的每个节点，准确分类统计预制构件，为工厂化生产提供了有效保障。因此，BIM技术的到来将是古建筑施工的一次革新，更是仿古建筑技术的革新，必将促使传统建筑技术向现代技术迈上更高的台阶。

　　3.2产业化的关键是设计施工相结合

　　仿古建筑要实现产业化，就必须达到设计单位、施工企业、材料供应等各个环节很好地结合。大唐芙蓉园是唐风建筑，设计风格统一，建筑物构件（斗、栱、升、椽）尺寸一致，这就为工厂化预制生产提供了条件，在构件的数量上达到一定的规模，又为降低制作预制模具成本起了决定性作用，现场结构施工时正值冬季，现场构件预制质量很难保障，最后委托混凝土构件厂家进行工厂化生产（如大唐芙蓉园紫云楼），同时委托陕西省建筑科学研究院进行陶粒混凝土的配比研究并实施构件预制，在构件组装上积极组织技术创新（如后置焊接法），最终从工程质量、艺术造型、经济效益等方面都取得满意的施工效果。

　　施工实践还告诉我们，唯有利用先进的设计施工技术，才会减少失误，降低损失。比如石材柱础，设计图纸只是提供式样，没有到具体部位，实际柱础位置不同，样式也有所变化。虽然当年采用石膏制作了样块，但是不具备普遍性。柱础一般都是石材一次性加工成型，多余部分当作废料处理，浪费较大。现在，通过BIM技术的应用使得每个部位构件细节尺寸更加明确，统计数量准确无误，可视、可观、可查。得到柱础的数量和样式后，石材加工还可以进行统筹安排，优化组合。

　　4、结语

　　古建筑是中国传统文化的载体，凝结了我们祖先的智慧和精神，在大力弘扬中国传统文化的今天，需要把仿古建筑进行产业化发展，达到传统建筑艺术与现代结构技术的完美结合，同时只有将传统建筑科技不断深化、不断创新、协同生产、绿色施工，方能走出一条产业化、可持续发展的阳光大道。

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