李功滿 高峰
【關鍵詞】傳統建筑;鋼筋混凝土仿古建筑;結構;施工
承載著繼承和發揚中國傳統建筑文化的重任,在20世紀末興起了仿古建筑,并在后來的幾十年中得到了長足的發展。
要做好仿古建筑,首先要熟悉傳統建筑尤其是木構建筑(下文傳統建筑也指傳統木構建筑)。本文以八角攢尖類建筑中的文昌塔為實體模型,通過學習傳統建筑構造并與現代仿古建筑進行對比,以此來對其結構施工工藝進行研究。
第一節 仿古建筑特點
仿古建筑結構特點:采用其他材料代替木材,仿傳統建筑的形式建造,要求不僅是神似,更要形似或者說是酷似、逼真、亂真。
鋼筋混凝土仿古建筑為框架結構,剛性節點保證了其更加穩固、安全。
仿古建筑在設計時已按照現行的規范要求進行了驗算。施工時需嚴格按設計完成,重點是斗拱等傳統建筑中的特殊部位需遵循傳統建筑的權衡規則,最終將仿古建筑仿造成現代的古建筑。
第二節 傳統建筑構造
中國傳統建筑的建造遵循三大要素:合用、堅固、美,符合建筑發展的一貫原則。
結構上與現代建筑有相同之處,都是柱、梁形成骨架支撐屋頂,墻體等作為維護不承重傳力。
其中斗栱是中國建筑真髓所在。
2.1結構
建筑物總體構造為:進深方向的柱上頂著梁架,梁架之間放檁、桁,中間聯系過度有枋,桁檁上為椽條,上鋪望板最后蓋瓦。
三大結構:豎的承重部分——柱,橫的被支的部分——梁、桁、椽及其他附屬部分,及兩者之間的過度部分——斗栱。四種最基本構件:柱、梁、枋、檁。
傳統建筑中各部位叫法可參照:梁思成《清式營造則例》及馬炳堅《中國古建筑木作營造技術》。
2.2斗栱
斗栱是中國系傳統建筑所特有的形制,是較大建筑物的柱與屋頂之間過度部分,功用在承受上部支出的屋檐(挑檐),將其重量或直接集中到柱上,或間接的先納至額枋上在轉到柱上。
斗拱使得建筑物出檐更深遠,讓建筑物在檐口處更具有空間感,而且在前后做成馬麻葉頭、螞蚱頭、昂、翹及在其上安裝各種裝飾構件并經過造型加工和美華后更富有裝飾性,還是古代社會等級制度的體現之一。
在建筑物的部位關系上,斗栱共有三種不同的位置:(一)在柱之上?——柱頭科;(二)在柱間額枋之上——角科;(三)在屋角柱頭上——平身科。
2.2屋面
傳統建筑中屋面有多重形式,也使古建筑分為了硬山、懸山、歇山、攢尖、廡殿及其他雜式建筑。
文昌塔為多層重檐,最上為八角攢尖。重檐建筑的上層屋頂是平常做法,下層狹窄的檐廊,往往只深一步架或兩部架。在上檐金柱(或同地位的柱)間有承椽枋。
屋面基本構造:桁檁上安裝椽條,椽條上安裝望板,望板上面是瓦做工程。在建筑物屋脊處設角梁,角梁之間為椽條。
角梁是向下傾斜,在平面投影上也是斜角放置的木梁,與建筑物正側面的檐桁各成四十五度角。
椽子放在桁上用枕頭木(三角形的木頭)依次墊高。
第三節 鋼筋混凝土仿古建筑
上述以對傳統木構建筑的大致結構做了簡單了解,下面結合鋼筋混凝土結構的文昌塔進行對比,學習鋼筋混凝土仿古建筑施工技術。
文昌塔正八角形,地下一層地上七層,多層重檐,屋頂為八角攢尖,斗拱為五踩,第一層有檐柱和金柱,稱雙圍柱,其余各層只有檐柱,稱單圍柱。下大上小,各層柱逐步內收,共380mm。
3.1常規結構施工
文昌塔為鋼筋混凝土框架結構,柱、梁、板等主要部分與現代建筑施工方法相同,遵循現行國家規范的要求。
3.2仿古建筑部分施工
仿古建筑中與現代建筑不同之處在于重檐屋面處的構造,包括斗拱、角梁、椽條、望板及檐口處枋類構件等部分。
斗中柱在仿古建筑結構施工中是重點部位。仿古建筑一般已設計為框架結構,框架柱不能間斷,柱頭科斗拱不能代替其受力。故在柱頭科斗拱處稱框架柱為斗中柱。
文昌塔框架柱外皮為圓形,在斗中柱處圓形外皮舍棄,只保留矩形部分,斗拱附著其上,可以達到形似、神似的效果。
3.2.1斗拱
傳統建筑中的斗拱是傳力構件。仿古建筑設計已將其完全改變,斗拱成為了純裝飾的構件。通常施工方法是以柱中線(墊拱板)為界,分開成半斗預制,后附著固定在墊拱板、柱上。
仿古建筑中斗拱是最關鍵部分,必須完全按照傳統建筑外形制作,才能使得仿古建筑更加類似于傳統建筑。
斗拱預制需遵循設計要求和傳統建筑中各種比例制衡的規則,基本都是以斗口為模數的。
施工中應嚴格注意,若設計是將墊拱板加寬作為受力構件,則必須按照現澆鋼筋混凝土結構施工,不能砌筑代替。
斗拱分件預制時需按照規范預留錨固鋼筋,以便與墊拱板、斗中柱附著固定。
預制時通常用細石混凝土,模具使用也最好使用定型的玻璃鋼模具,便于組裝,且變形小,基本不用修補。
3.2.3角梁
傳統建筑中角梁也是木制,卯榫安裝。仿古建筑中角梁已通常設計為鋼筋混凝土現澆結構梁,只需按照設計要求支模現澆即可。
在文昌塔類多層重檐建筑中,每層角梁角梁施工時必須保證上下在同一條線上,不得有錯位。
3.2.4椽條
傳統建筑中椽條是支撐屋面的主要受力構件,大式帶斗拱建筑通常為圓形,小式不帶斗拱建筑中通常為方形。
仿古建筑中通常為預制后安裝,單圍柱重檐結構中椽條上端放置在承椽枋上,中間放置在壓拱枋上,末端懸挑。雙圍柱重檐結構中椽條通常為兩段,內側為檐椽上端放置承椽枋上,下端放置在壓拱枋上,外側為飛椽,上端放置在壓拱枋上,末端懸挑。
在施工過程中,末端懸挑的椽條必須設臨時支撐,待坡屋面混凝土強度達到設計要求后拆除。
椽條安裝安裝在半圓梁上時,還是需要枕頭木(也有叫閘板)固定位置并控制標高。
3.2.4望板
傳統建筑中望板不受力,上面為泥做、瓦做工程。仿古建筑中望板為預制的混凝土板,上面為鋼筋混凝土的重檐屋面。
在結構施工中起到底模作用。在施工現澆重檐屋面時,若不設置預制望板,直接支設底模,由于椽條分隔和空間狹窄的局限將導致施工難度極大,切不易保證施工質量。
3.3施工順序
雙圍柱重檐:
單圍柱重檐:
檐柱至額枋、平板仿 斗中柱(角科斗拱安裝)墊拱板(平身科斗拱安裝) 半圓梁(檐柱同步) 壓拱枋(檐柱同步) 外圍框架梁(承椽枋)鋼筋 椽條安裝 望板安裝 老角梁、坡屋面 樓面井字梁、樓板
綜述
鋼筋混凝土仿古建筑,上承中國傳統木構古建筑,已是一項獨立的建筑工藝。
其中框架的結構安全和斗拱等體現傳統建筑特點的部位做到極盡相似是仿古建筑施工的重點。
仿古建筑結構施工工藝,其涉及了預制構件的制作、安裝,包含了各施工工序間的先后與協調,是一門嚴謹的學問。工程技術人員必須首先熟知中國傳統木構建筑的構造,尤其是斗拱的制作與安裝,在現代設計、施工規范的指導下才能做好仿古建筑的施工。