成都天府國際會議中心膠合木建筑施工關(guān)鍵技術(shù)

鄭 春 李長春

中建深圳裝飾有限公司 廣東 深圳 518035

目前，膠合木在建筑裝飾領(lǐng)域中的應(yīng)用已越來越廣泛，如柱面裝飾、墻面裝飾等，但膠合木應(yīng)用至大木結(jié)構(gòu)，尤其是大跨度木結(jié)構(gòu)中的案例還比較少，存在一定的技術(shù)困難[1]。本文依托成都天府國際會議中心項(xiàng)目，采用膠合木＋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了超大跨度木結(jié)構(gòu)安裝，在滿足國內(nèi)現(xiàn)行公共建筑消防及結(jié)構(gòu)等相關(guān)規(guī)范的同時(shí)，展現(xiàn)了“蜀風(fēng)雅韻”的中國風(fēng)范，再現(xiàn)中國傳統(tǒng)建筑精髓，用文化連接世界[2]。

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目概況

成都天府國際會議中心前廳木構(gòu)檐廊，以中國傳統(tǒng)建筑的抬梁式木構(gòu)架為原型，建構(gòu)一個(gè)水平延展約400 m的超尺度檐廊空間，與成都平原的地平線“對話”，與CBD中心的超高層塔樓共同形成天府新區(qū)的地域坐標(biāo)（圖1）。檐廊空間長411.5 m，寬為27.2 m，高為24.78 m，柱跨寬為16 m，全方位展現(xiàn)木結(jié)構(gòu)榫卯構(gòu)件。

圖1 項(xiàng)目實(shí)景

1.2 項(xiàng)目設(shè)計(jì)概況

本項(xiàng)目完全遵循傳統(tǒng)建筑大木作做法，采用通過瓜柱抬梁（栿）而形成殿堂式的傳統(tǒng)形制。在架構(gòu)體系、空間構(gòu)成上都遵序了中國古建筑的精髓，稍有區(qū)別的是屋脊的構(gòu)成，本項(xiàng)目采用了唐代的叉手體系來承托屋脊，而非宋之后的叉手與脊瓜柱（又稱侏儒柱）同時(shí)承托的系統(tǒng)，建筑邏輯更加簡練和直接[3]。

設(shè)計(jì)元素椽：對傳統(tǒng)飛椽高度概括，在保留其層次的基礎(chǔ)上，對構(gòu)造關(guān)系進(jìn)行了優(yōu)化和調(diào)整（圖2）。

圖2 椽

設(shè)計(jì)元素昂：昂是通過杠桿原理保持屋檐出挑的重要構(gòu)件，保證屋檐出挑，并作為主要受力構(gòu)件承托屋頂?shù)闹亓Γ▓D3）。

設(shè)計(jì)元素斗栱：斗是傳統(tǒng)建筑中斗栱的主要連接件（圖4）；栱是傳統(tǒng)建筑中與斗相輔相成的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，也是屋頂重要的受力構(gòu)件（圖5）。本項(xiàng)目在保留栱兩側(cè)受力平衡的基礎(chǔ)上，用精簡的建筑語言對其形態(tài)進(jìn)行處理。

圖3 昂

圖4 斗

圖5 栱

設(shè)計(jì)元素橑檐枋、額枋、栿：撩檐枋的受力和構(gòu)造做法與檁類似；額枋是傳統(tǒng)建筑中承擔(dān)縱向受力的構(gòu)件，同時(shí)也是建筑正立面重要的構(gòu)成元素，本項(xiàng)目采用雙層額枋；栿又叫作梁，本項(xiàng)目中的栿作為輔助受力構(gòu)件，從受力邏輯上相對傳統(tǒng)尺寸進(jìn)行了調(diào)整。

設(shè)計(jì)元素柱：傳統(tǒng)建筑中柱子作為唯一的垂直受力構(gòu)件，多用整根實(shí)木（如楠木）制成，明清后由于楠木稀少而改為“疊梁束柱”的做法。本項(xiàng)目中對傳統(tǒng)“疊梁束柱”做法進(jìn)行了現(xiàn)代化的詮釋，采用鋼結(jié)構(gòu)與膠合木組合結(jié)構(gòu)，充分延續(xù)了中國傳統(tǒng)建筑精髓。

2 重、難點(diǎn)分析

2.1 材料特殊，加工及品控難度大

項(xiàng)目規(guī)模宏大，采用鋼木組合結(jié)構(gòu)，質(zhì)量要求高，施工難度大。木材選用膠合木，膠合木尺寸自由度大，不受天然原木尺寸的限制，性能優(yōu)異，但國內(nèi)加工、安裝還處于起步階段，存在較大的供貨和品控風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 造型復(fù)雜，設(shè)計(jì)、加工及安裝工藝要求高

本項(xiàng)目完全遵循傳統(tǒng)建筑大木作做法，采用通過瓜柱抬梁（栿）而形成的殿堂式的傳統(tǒng)形制，各種木結(jié)構(gòu)構(gòu)件眾多，包括椽、昂、斗、栱、撩檐枋、額枋、栿、柱等，各構(gòu)件形狀、尺寸、做法均各不相同，且各構(gòu)件尺寸、形狀須相互匹配，對各構(gòu)件的精準(zhǔn)加工和現(xiàn)場精確安裝要求較高，對測量放線、現(xiàn)場深化設(shè)計(jì)和加工圖深化設(shè)計(jì)要求高[4]。

2.3 結(jié)構(gòu)跨度大、高度高，施工難度系數(shù)大

本木結(jié)構(gòu)工程為國內(nèi)最大的木結(jié)構(gòu)工程，超尺度檐廊空間長度超過400 m，檐廊空間高為24 m，柱跨寬為16 m，結(jié)構(gòu)造型復(fù)雜，對高空措施搭設(shè)和使用要求較高，高大跨度的安裝質(zhì)量保證難度大[5]。

2.4 工期緊、體量大，安裝工序嚴(yán)格，對施工組織要求高

本工程工期90 d，木結(jié)構(gòu)面積超過10 000 m2，安裝遵循傳統(tǒng)建筑大木作做法，現(xiàn)場安裝工序繁多，且必須嚴(yán)格按照施工工序進(jìn)行施工，對材料的配套加工生產(chǎn)、構(gòu)件運(yùn)輸、現(xiàn)場材料存儲、現(xiàn)場按序安裝等的施工組織要求較高。

2.5 木結(jié)構(gòu)的防護(hù)處理要求高

木結(jié)構(gòu)本身為天然材質(zhì)，對木結(jié)構(gòu)構(gòu)件的防開裂、防腐、防火、防蟲等防護(hù)要求較高。

3 施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 木結(jié)構(gòu)制作

3.1.1 膠合木結(jié)構(gòu)加工流程

膠合木結(jié)構(gòu)加工流程[6]如下：選材→梳齒→指接→刨光→涂膠→施壓→深加工→驗(yàn)收→打包。

3.1.2 木結(jié)構(gòu)加工工藝要求

同等組合膠合木采用目測分等或機(jī)械分等之后，在前道工序完成后進(jìn)行制作。

側(cè)面刨光：采用雙面刨機(jī)將膠合木寬度刨削到圖紙所要求的尺寸，確保在刨削過程中表面平整度較高，若發(fā)現(xiàn)表面出現(xiàn)粗線形凸起或其他情況，應(yīng)及時(shí)更換刀具。

畫線：嚴(yán)格按照圖紙所要求的尺寸規(guī)格來執(zhí)行，畫線誤差控制在允許范圍內(nèi)。

修補(bǔ)裁截打孔：發(fā)現(xiàn)有損壞部位、漏節(jié)、膠縫過大等影響質(zhì)量美觀的問題，及時(shí)用相同樹種材料進(jìn)行修補(bǔ)，確保膠合木平整美觀；切線誤差控制在±1 mm內(nèi)，孔位誤差控制在±1 mm內(nèi)，孔深誤差控制在＋1 mm內(nèi)。

砂光：確保膠合木成品表面光潔平整，打磨后誤差控制在±1 mm內(nèi)，同時(shí)注意及時(shí)更換砂紙，避免對膠合木成品表面造成破壞。

涂布：膠合木表面采用進(jìn)口“英仨”牌防火涂料進(jìn)行防火涂裝，在防火涂料上再采用進(jìn)口“sikkens”牌涂料進(jìn)行1遍中涂和2遍面涂。

包裝：在每根構(gòu)件的兩端頭上表面用記號筆標(biāo)記清楚構(gòu)件的編號，另外再粘貼標(biāo)簽。

運(yùn)輸：每層構(gòu)件之間通過木條來分隔、墊實(shí)。每車裝貨控制在12層膠合木以內(nèi)，天氣為陰雨天時(shí)需遮蓋防水雨布保護(hù)。

3.1.3 膠合木構(gòu)件加工質(zhì)量保證措施

構(gòu)件加工均在室內(nèi)環(huán)境條件下進(jìn)行，并監(jiān)測環(huán)境溫度、濕度，按實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整工作程序[7]。木構(gòu)件加工完成后，及時(shí)進(jìn)行內(nèi)部自檢驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后在構(gòu)件表面及時(shí)采用戶外型木蠟油處理，保護(hù)構(gòu)件不開裂、不變色、不霉變。

膠合木和膠合板：采用目測分級層板，材質(zhì)等級不低于Ⅲd，層板彈性模量平均值達(dá)到8 000 MPa以上；膠合前層板含水率不應(yīng)大于15%，相鄰層板之間的含水率差不能超過5個(gè)百分點(diǎn)；層板最終加工厚度不超過45 mm；質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)符合現(xiàn)行規(guī)范GB/T 50708—2012《膠合木結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》和GB 50005—2017《木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定。

膠合木結(jié)構(gòu)用膠必須滿足結(jié)合部位的強(qiáng)度和耐久性要求，應(yīng)保證其膠合強(qiáng)度不低于木材順紋抗剪和橫紋抗拉的強(qiáng)度。膠黏劑的防水性和耐久性應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)的使用條件和設(shè)計(jì)使用年限的要求，并應(yīng)符合環(huán)境保護(hù)的要求。膠合木結(jié)構(gòu)用膠的性能指標(biāo)應(yīng)符合GB/T 50708—2012《膠合木結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》的要求。

膠合木加工嚴(yán)格按照先優(yōu)選、后加工的程序進(jìn)行，并在加工過程中隨機(jī)抽取層板進(jìn)行力學(xué)性能檢測及指接強(qiáng)度檢測。

對成品構(gòu)件采用PE膜包裝，并粘貼標(biāo)簽，注明生產(chǎn)廠家、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)、構(gòu)件名稱、使用部位等信息。

3.2 木結(jié)構(gòu)施工

3.2.1 木結(jié)構(gòu)施工流程

1）木結(jié)構(gòu)施工及木結(jié)構(gòu)裝飾工藝流程：定位放線→連接板焊接→膠合木梁安裝→膠合木斗安裝→膠合木梁安裝→膠合木小立柱安裝→膠合木梁安裝。

2）膠合木構(gòu)件現(xiàn)場安裝工序：膠合木安裝（一排橫梁、斗、二層橫梁、斗、三層橫梁、豎向梁，以此類推，從下往上安裝，如圖6所示）；屋脊處從上往下裝，在橫梁分?jǐn)嗵庍M(jìn)行連接[8]。

圖6 膠合木構(gòu)件安裝工序示意

3）臨時(shí)支撐安裝（圖7）。膠合木結(jié)構(gòu)從下往上安裝，在膠合木結(jié)構(gòu)安裝完成前，需要在底部設(shè)置臨時(shí)支撐。臨時(shí)支撐由腳手架＋可調(diào)節(jié)撐托組成。腳手架搭設(shè)好后，在需要臨時(shí)支撐的膠合木梁兩端的腳手架（在原有的腳手架立桿上對接鋼管作為豎向支撐，若膠合木橫梁相對位置沒有豎向立桿，則將附近兩側(cè)立桿作為支撐，中間在大橫桿位置上補(bǔ)加豎向立桿）上設(shè)置可調(diào)節(jié)撐托臨時(shí)固定膠合木梁構(gòu)件，撐托上方放置2根2 cm×4 cm的SPF方木，安裝時(shí)，通過調(diào)整撐托高度來調(diào)整膠合木梁安裝標(biāo)高。臨時(shí)支撐隨吊桿安裝緊固完成后拆除。

圖7 臨時(shí)支撐示意

4）膠合木安裝。

① 根據(jù)現(xiàn)場總包鋼結(jié)構(gòu)提供的控制軸線，在施工現(xiàn)場放出每道梁的軸線投影。

② 腳手架搭設(shè)應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范，平臺腳手架頂部設(shè)可調(diào)節(jié)撐托，撐托上方布置方木或腳手管，用于安裝操作及承擔(dān)梁自重和施工荷載。

③ 豎向調(diào)節(jié)后，及時(shí)采用木墊塊填充梁與腳手架之間的間隙，保證梁及腳手架均衡受力。

④ 將膠合木按照構(gòu)件模塊依次安裝（圖8）。

圖8 膠合木模塊安裝示意

3.2.2 木結(jié)構(gòu)施工措施方案選擇

1）構(gòu)件安裝時(shí)從下往上進(jìn)行，采用已成形的鋼結(jié)構(gòu)作為自身受力支撐，臨時(shí)固定時(shí)，采用木料配合可調(diào)節(jié)螺旋鋼管作可靠的臨時(shí)支撐。

2）根據(jù)工程特點(diǎn)，選擇塔吊＋汽車起重機(jī)組合的形式進(jìn)行吊裝，并采用人工搬運(yùn)、手動葫蘆等配合。

3）根據(jù)工程特點(diǎn)，在廊道內(nèi)側(cè)滿堂腳手架、幕墻施工區(qū)域設(shè)置門洞，滿足交叉施工的需要，外腳手架采用局部滿堂架和雙排架組合。

3.2.3 木結(jié)構(gòu)施工工藝要求

1）施工測量控制要點(diǎn)：在膠合木和連接件安裝的過程中，必須對已就位的連接件螺栓位置進(jìn)行監(jiān)控，其方法就是用全站儀實(shí)測其三維坐標(biāo)，并與設(shè)計(jì)值相比較，及時(shí)解決偏差值的問題。

2）膠合木結(jié)構(gòu)安裝要點(diǎn)。

① 膠合木安裝：根據(jù)拆分圖紙編號進(jìn)行安裝，安裝時(shí)應(yīng)初固定，用水平尺等工具進(jìn)行校正，再進(jìn)行固定，且不能用尖銳物體擊打膠合木，避免膠合木損傷。

② 膠合木構(gòu)件連接安裝時(shí)未貼緊的局部間隙不得超過5 mm，結(jié)構(gòu)中心線的誤差控制在±20 mm以內(nèi)。

③ 按先后順序，從下往上，對照編號進(jìn)行安裝，表面平直度控制在4 mm以內(nèi)，連接的型號、位置、數(shù)量嚴(yán)格按照模型展現(xiàn)內(nèi)容進(jìn)行。

④ 銷釘安裝時(shí)，將連接件與膠合木孔洞對準(zhǔn)，銷釘在孔中兩頭與膠合木預(yù)留一致，銷釘連接力的傳遞來源于孔壁擠壓造成銷釘與構(gòu)件之間的摩擦力，連接件和被連接件上的孔位必須同心，既降低安裝難度，又增加摩擦受力。

⑤ 安裝膠合木前先測量連接件水平度、垂直度、距離、孔距等是否有誤差，誤差不在允許范圍內(nèi)時(shí)，需要協(xié)調(diào)位置，進(jìn)行修改，合格后方可施工。

⑥ 膠合木裝配時(shí)，注意孔洞，嚴(yán)禁絲桿、銷釘安裝不到位；采用螺栓連接時(shí)，螺栓不受軸向力作用，因此項(xiàng)目中使用的墊板尺寸僅需滿足構(gòu)造要求即可；承受拉力的鋼拉桿使用端部螺栓，待膠合木最后調(diào)整完成后，再緊固擰緊[9]。

⑦ 膠合木在施工造成破損時(shí)應(yīng)及時(shí)修補(bǔ)，膠合木構(gòu)件的拱靴或柱靴處，以及構(gòu)件之間的連接處易出現(xiàn)開裂、腐蝕，因此安裝過程中以及安裝完成后須進(jìn)行必要的檢查和維護(hù)，后道進(jìn)行的油漆處理工作要全覆蓋、全包裹。

⑧ 本項(xiàng)目結(jié)構(gòu)木構(gòu)件/梁柱包木/鋼檁條包木系工廠加工完成的成品模件，現(xiàn)場定位組裝即可，對接邊口應(yīng)嚴(yán)絲合縫，表面平直度允許偏差為4 mm或1/300，垂直度、平整度用垂線塞尺進(jìn)行檢驗(yàn)[10]。

⑨ 所有位于室內(nèi)外暴露的木結(jié)構(gòu)相關(guān)節(jié)點(diǎn)均需將鋼節(jié)點(diǎn)板隱藏至木構(gòu)件間，并嚴(yán)格按照相關(guān)節(jié)點(diǎn)詳圖進(jìn)行放樣。若放樣過程中發(fā)現(xiàn)部分鋼節(jié)點(diǎn)板無法隱藏，則應(yīng)匯報(bào)原設(shè)計(jì)單位協(xié)商解決，嚴(yán)禁對節(jié)點(diǎn)板及木構(gòu)件隨意切削。

⑩ 鋼構(gòu)件外包木飾板安裝時(shí)如遇外伸節(jié)點(diǎn)板，需現(xiàn)場將木飾板切斷避讓。

? 木飾板或木連接件采用預(yù)焊螺桿固定于鋼構(gòu)件表面時(shí)，受螺桿與鋼板焊接處焊縫厚度的影響，木板或木連接件上相應(yīng)位置應(yīng)預(yù)鉆大于焊腳尺寸的孔洞，以便緊密連接。

? 所有鋼連接件均隱藏在木構(gòu)件中，暴露的螺栓孔采用木塞封堵。

? 所有鋼構(gòu)件外包木飾板，木飾板與龍骨采用自攻螺釘連接，自攻螺釘釘頭須沉入木板，用與木板同色的填縫材料抹平。

? 木飾板接縫處采用結(jié)構(gòu)膠封閉。

3.3 膠合木結(jié)構(gòu)防護(hù)處理

3.3.1 膠合木結(jié)構(gòu)防火處理

根據(jù)主體建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，本部分結(jié)構(gòu)為室外裝飾結(jié)構(gòu)，無耐火時(shí)間要求；木結(jié)構(gòu)的防火性能不應(yīng)低于難燃性B1級；采用防火涂料對木構(gòu)件進(jìn)行防火處理時(shí)，防火涂料選用透明的防火清漆。膠合木表面采用進(jìn)口“英仨”牌防火涂料進(jìn)行防火涂裝，在防火涂料上再采用進(jìn)口“sikkens”牌涂料進(jìn)行1遍中涂和2遍面涂。

3.3.2 膠合木結(jié)構(gòu)防腐處理

對本工程中位于室外的膠合木構(gòu)件均進(jìn)行防腐處理，防腐處理時(shí)應(yīng)采用無色的防腐劑，防腐劑的選用和防腐處理的投入度及載藥量分別符合GB/T 27654—2011《木材防腐劑》、GB 50206—2012《木結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》、GB 50828—2012《防腐木材工程應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定。

4 結(jié)語

從成都國際會議中心木連廊建造過程中可以看出，膠合木優(yōu)異的性能和藝術(shù)可塑性給木建筑帶來了無限的創(chuàng)造可能，且膠合木也具有較好的環(huán)保性能。

膠合木在我國的使用雖然還處于起步階段，國內(nèi)膠合技術(shù)也還未全面成熟，但可推測在未來木建筑中，特別是在大跨度和大結(jié)構(gòu)的古木建筑中，膠合木將占據(jù)越來越重要的地位。

同時(shí)，現(xiàn)階段我國科技創(chuàng)新和綠色環(huán)保政策正在大力推行，而膠合木在價(jià)格和性能上均有較好的優(yōu)勢，其在古木結(jié)構(gòu)建造市場中將占據(jù)主要地位。