上海玉佛禪寺修繕工程中的仿古鋼-木結構施工技術

沈君旗

1. 上海建工四建集團有限公司 上海 201103；2. 上海建筑改建與持續(xù)利用工程技術研究中心 上海 201103

1 工程概況

上海玉佛禪寺位于普陀區(qū)安遠路，為宋代寺院風格建筑群。中軸線上排列著天王殿、大雄寶殿、玉佛樓三重殿堂，東西兩側配建有觀音堂、銅佛殿、臥佛殿、懷恩堂、禪堂、齋堂等，并開設了文物室、法物流通處和素齋餐廳，共有堂舍200多間。占地面積約11.6畝（約合7 733 m2），建筑面積8 856 m2。

玉佛禪寺于1983年被國務院列為漢族地區(qū)佛教全國重點寺院，1994年由上海市人民政府公布大雄寶殿為市級建筑保護單位，2011年普陀區(qū)將大雄寶殿列為區(qū)級文物保護單位。歷經(jīng)百年風雨，建筑結構日漸老化，存在較為嚴重的消防、公共安全隱患和環(huán)境問題。2014年7月正式啟動消除公共安全隱患保護性修繕工程，寺院在主體布局上，保留天王殿、大雄寶殿2座歷史保護建筑，其余非保護建筑采取拆除新建。天王殿原地不動，大雄寶殿向北位移30.66 m，中間增設觀音殿，大雄寶殿與觀音殿廣場面積的增大，為重大香期及大型活動提供容積可觀的場地，也為有效疏散人流提供了可能（圖1）。

圖1 修繕前后對比

2 修繕概況

修繕工程中2棟保留建筑為江南明清殿閣建筑風格：大雄寶殿為單層抬梁式木結構五開間殿閣，重檐歇山頂；天王殿為五開間抬梁式木結構重層殿閣，二層歇山頂屋面，一層做副階和腰檐。除法物流通處、綜合樓外，其余新建建筑均為仿古木結構建筑。

法物流通處建筑面積302 m2，長18.5 m，寬8.5 m，2層結構，層高3.85 m，主要功能為經(jīng)營、流通佛教信仰相關物品。綜合樓建筑面積1 226 m2，長56.4 m，寬12.2 m，3層結構，層高4.2 m、3.9 m，主要功能為藝術展示館、禪房。法物流通處和綜合樓在建筑功能上既要滿足防火、保溫需求，同時又能提供大開間、大空間的布展空間布局。

新建建筑既要融入原有建筑風格體系和整體布局，同時功能布局上又要滿足廟內日常經(jīng)營需求。仿古木結構傳統(tǒng)建造工藝（開間尺寸、構件尺寸、榫卯制作等）主要依照《營造法式注釋》《營造法原》而設，大空間、大開間建筑設計受限于原木尺寸情況明顯。在大直徑原木供給匱乏的環(huán)境下和現(xiàn)代化建筑防火、防蟲、防腐、抗震需求背景下，3層樓仿古建筑已無法再采用傳統(tǒng)木結構體系，在兼顧江南明清殿閣建筑輕巧玲瓏、婀娜多姿的造型風格后，3層綜合樓和2層法物流通處采取“主體鋼結構外包木飾立面＋木結構屋面”的結合體系（圖2），形成木包鋼仿古建筑，以此來詮釋廟宇特色建筑需求。

3 仿古鋼-木結構技術難點分析

仿古鋼-木結構結合的難點在于兩方面：一方面是鋼結構外木飾面的包裝融合，另一方面是木結構體系屋面與鋼結構主體結構間的過渡。

3.1 多樣性基層裝飾木柱連接

為保障建筑水密、氣密、保溫及抗震性能，法物流通處、綜合樓鋼結構外圍護采用加氣混凝土砌塊（設置抗震構造柱），在圍護墻體部位為牢固固定木柱增設大截面構造柱。因此，裝飾木柱固定基層存在多樣性，連接方式復雜。經(jīng)粗略統(tǒng)計，存在有“木柱與鋼柱非全截面連接”“木柱與構造柱連接”“獨立鋼柱外包木柱連接”3種基層及連接方式。如何處理好3種形式，既能簡化連接手法又統(tǒng)一外觀表現(xiàn)力，是施工技術難點之一。

3.2 木裝飾外立面建筑與整體風格協(xié)調

綜合樓、法物流通處林立于整個寺廟木結構建筑群中，其建筑高度高，易受視線關注，木裝飾外立面與純木建筑外立面在展現(xiàn)力上的融合度好壞，是本次修繕工程成功與否的重點。

3.3 木屋頂與鋼結構體系轉換

傳統(tǒng)木結構屋面通過橫梁傳力至木柱，木柱通過鼓磴、磉石傳力至地基，木柱與鼓磴之間一般僅有抗剪銷。木結構屋面與鋼結構間的連接形式涉及不同體系自身結構安全及體系間傳力協(xié)調問題，尋求妥善的處理方式是工程的另一難點。

納他霉素是一種多烯大環(huán)內脂類抗菌劑，外觀呈白色或奶油色，為無味結晶粉末，相對分子量為665.75。納他霉素是一種兩性物質，分子中含有酸性、堿性兩種基團，等電點為pH 6.5。其微溶于水和有機溶劑中，難溶于大部分非極性有機溶劑，室溫下水中的溶解度為30～100 mg/L。在pH 4.5～9之間非常穩(wěn)定，在極端pH條件下會迅速失活，但是對其抗真菌活性沒有明顯影響。熱穩(wěn)定性好，121 ℃加熱30 min，活性幾乎無損失，但是對紫外線敏感，不宜與光接觸。一些氧化劑(過氧化氫、漂白粉)和重金屬(鐵、鉛、汞等)也會影響納他霉素的活性。

4 關鍵技術

4.1 木柱與基層連接技術

4.1.1 原則

在確保飾面完整、連接安全的前提下，為展現(xiàn)江南明清殿閣建筑特點，采取以木柱適應基層為基調，并以簡化連接工藝、隱蔽連接方式為主導的思路[1-3]。

4.1.2 木柱與鋼柱、構造柱連接

考慮到木柱以裝飾性能為主，木柱纖維體沿柱長向分布，對木柱進行側向限位固定即可達到目的。采取在木柱上開連接孔，以連接螺桿將木柱與鋼柱、構造柱固定；開孔表面配置木銷鑲嵌，遮蔽連接部位（圖3）。

4.1.3 獨立鋼柱外包木連接

通過小樣試驗，綜合考慮木材利用率及拼裝觀感質量，圓柱包木分8片，片與片間采用小榫卯連接（尾段設置企口，便于鑲接）；包木與獨立鋼柱連接形式同普通鋼柱（圖4）。

圖2 木包鋼外飾面

圖3 木柱鋼柱連接

圖4 獨立鋼柱外包木連接形式

4.2 木裝飾外立面工藝構造技術

木裝飾在建筑工程中比較常見，常規(guī)采用背撐龍骨方式安裝面板，其在木飾面板材節(jié)省上是首選工藝。通過分析寺廟仿古建筑外立面特色發(fā)現(xiàn)，其構件造型豐富、立體層次感強。通過小樣發(fā)現(xiàn)常規(guī)木飾面工藝構造，在不同構件相交節(jié)點部位很難處理（感觀比較呆滯、節(jié)點抗變形能力差）。

通過分析木結構構造機理，秉承木柱為建筑核心載體理念，確定仿制木結構營造工藝流程實施外立面木裝飾施工，使得木裝飾外立面建筑與木結構建筑風格融合、表現(xiàn)一致（圖5）。

圖5 標準木裝飾立面構造

4.3 木屋頂與鋼結構連接技術

木結構體系中，木柱直接擱置在鼓磴上（設有抗剪銷），鼓磴與磉石（基礎）直接擱置（生擺），木柱與基礎間類似于弱性鉸接連接。參考這一古法機理，為理順鋼結構與木屋面間傳力、受力體系，設置了一種弱鉸接形式的連接構造，既滿足豎向傳力與水平約束，又能有效釋放柱底彎矩，形成不同體系間相互獨立的傳力模式（圖6）。

圖6 木柱與鋼結構連接節(jié)點

5 仿古鋼-木結構實施

1）工藝流程：找線定位→安裝柱→安裝腰串、立頰、闌額→釘裝墻面板。

2）找位與放線：木飾面外墻安裝前，先找好標高、平面位置、豎向尺寸，進行彈線。

3）柱子安裝方式：

① 木柱與鋼柱連接：與鋼柱連接的木柱，有2種情況，一種是半圓柱，另一種是3/4柱，均用一排螺桿固定在鋼柱上。先在鋼柱上彈出螺桿的位置，每根鋼柱上按照四等分焊接螺桿。然后在木柱上畫出需要與鋼柱連接的螺桿尺寸定位位置，根據(jù)定位尺寸采用手電鉆在木柱上開好連接洞口。吊裝木柱，木柱與螺桿連接，連接處采用螺帽擰緊，螺帽留在柱子內部，距柱表面2 cm，螺帽洞口處采用與洞口直徑相同的木塞拌和紅木黏膠填平，膠水干燥后表面用刨子刨平，洞口處采用木蠟油涂刷。

② 木柱與構造柱連接：木柱固定在構造柱上采用帶有膨脹頭的螺桿，螺桿先與構造柱連接，數(shù)量、間距同鋼柱。后續(xù)工序與鋼柱連接相同。

③ 獨立鋼柱外包連接：法物流通處有4根φ300 mm的檐柱鋼柱，鋼柱采用厚30 mm木板八等分拼接成圓，用自攻螺絲連接，釘眼用木塞加膠黏劑填實，膠黏劑干燥后表面刨平刷油漆。

4）腰串、立頰、闌額安裝：復核外墻有腰串、立頰、闌額部位的基層，彈線確定其安裝位置；腰串、立頰、闌額與柱連接位置采用與全木結構構件連接相同的榫卯方式連接，離柱邊500 mm以外部分采用自攻螺絲直接與基層連接固定。

5）木護墻龍骨配置與安裝：根據(jù)大小和高度，可預制成龍骨架，整體或分塊安裝。木龍骨安裝必須找方、找直，骨架與墻面間的空隙墊以木墊，每塊木墊至少用2枚釘子釘牢，在裝釘龍骨時預留出板面厚度。木龍骨的表面涂刷防腐劑。

6）釘裝面板：面板使用前進行選色配紋，使安裝后的木紋、顏色近似一致。按龍骨排尺，裁板配置，原木材板面刨凈，面板長向對接配置時，考慮接頭位于橫龍骨處。原木材的面板背面應做卸力槽，以防板面扭曲變形。面板安裝前，對龍骨位置、平直度、釘設牢固情況以及防潮構造進行檢查。面板配好后進行試裝，在面板尺寸、接縫、接頭處構造完全合適，木紋方向、顏色的觀感尚可的情況下，才能進行正式安裝。

7）木屋頂與鋼結構連接施工：屋架木柱安裝時先進行定位放線，然后將木柱根據(jù)定位線放置在屋面結構上，木柱柱腳與組合樓板屋面的連接按前述措施進行固定。屋架邊柱與結構屋面不需要固定，中間的柱子均需與結構屋面固定[4-6]。

6 結語

上海玉佛禪寺法物流通處與綜合樓的仿古鋼-木結構已于2016年底順利修繕完成，仿古木飾面建筑外觀完全達到預期效果，并與周邊木結構建筑群在外立面表現(xiàn)上形成融合。隨著社會發(fā)展的多元化，宗教廟宇建筑以及歷史仿古建筑將會在一定領域內盛興，鋼-木、混凝土-木結構既能滿足仿古要求和建筑功能需求，同時又能克服原木資源短缺并達到節(jié)能環(huán)保目的。這種仿古木飾面體系的應用前景較為廣闊，本文的施工技術探討希望能起到拋磚引玉的目的，為類似工程提供參考借鑒[7-9]。