現代廟宇建筑木屋面-銅瓦施工技術

陳曉文

上海建工四建集團有限公司 上海 201103

1 工程背景

上海玉佛禪寺位于普陀區安遠路170號，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、臥佛堂、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7 800 m2），建筑面積8 856 m2。

玉佛寺1983年被國務院列為漢族地區佛教全國重點寺院，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年普陀區將大雄寶殿列為文物保護單位。玉佛寺歷經百年風雨，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、大雄寶殿這2座歷史保護建筑，其余非保護建筑采取拆除新建的方案。天王殿原地不動，大雄寶殿向北位移30 m，中間增設觀音殿，大雄寶殿與觀音殿廣場的面積擴大，為重大香期及大型活動提供了容積可觀的場地，也為有效疏散人流提供了可能（圖1）。

圖1 修繕前后對比

2 屋面修繕概況

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。由于建筑歷史悠久，長期日曬雨淋，屋面瓦出現大量開裂、粉化問題。故決定在原屋面結構不動的情況下，對屋面瓦及屋面基層進行修繕。

在屋頂瓦片的選擇上，考慮到傳統青瓦材質脆、易損壞、施工效率低、脊飾吻獸不易加工的現況，以及黏土建材在本市明確受限、后期維修成本高、應用于坡度大的屋面時安全性較低等因素，現決定修繕建筑屋面瓦、屋脊、吻獸均以洛陽銅材為主要材質，利用仿宋舉折壓彎、預埋不銹鋼支架及鋼板結合氬弧焊工藝，在木屋面上鋪仿宋銅瓦的結構體系并采用鑄銅、蝕刻及鍛雕工藝進行全面裝飾。該體系結合外噴氟碳清漆可以達到廟宇建筑的風格效果，不僅實現了大體量高坡度銅瓦鋪裝，同時滿足了廟宇建筑屋面做工的要求（圖2），實現了現代工藝與傳統工藝的有機相融，提高了材料的使用壽命，展現了新時代的廟宇建筑特色。

圖2 觀音殿銅瓦鋪設完成

3 木屋面-銅瓦施工技術難點分析

木屋面-銅瓦施工的難點在于3個方面：一是如何1∶1還原屋面吻獸及脊飾，二是屋面銅瓦與木屋面的融合，三是屋面銅瓦本身的防水、防腐及施工過程中的防火處理[1-5]。

3.1 屋面吻獸及脊飾的還原

本建筑屋面歷史已有100多年，屋面吻獸及脊飾原為泥塑造型，經過長年的日曬雨淋，存在大面積開裂、表面風化褪色等問題，遠觀已陳舊失雅。按照設計及圖紙要求，修繕時外觀不能進行變動，需在現有基礎上推斷出原有形貌進行還原，且原始建造資料已經缺失，在沒有圖紙的情況下進行還原對精度提出了重大挑戰，屋面吻獸及脊飾是本次廟宇建筑屋面施工的一大亮點，保證對此泥塑吻獸及脊飾進行等比例還原，是本次屋面銅瓦施工的點睛之筆（圖3）。

圖3 原屋面泥塑吻獸及脊飾

3.2 銅瓦與木屋面的連接

傳統的青瓦與屋面連接采用水泥砂漿鋪灰后進行臥瓦或者采用木掛瓦條形式進行掛瓦，但銅瓦本身自重較輕，不適用此類連接，且本項目結構形式為純木結構殿堂，屋面為大坡度斜屋面，屋面脊飾復雜、內容多。屋面上需安裝整體泛光照明系統，同時需考慮到照明管線的隱蔽性以及銅瓦連接不能破壞原木結構屋面的保護性措施。如何處理建筑仿古工藝與現代化材料相結合的難題，做到簡化連接手法與統一外觀表現力的統籌兼顧，是修繕施工的技術難點之一。

3.3 屋面瓦本身防水、防腐、安裝過程中的防火處理

屋面瓦的最基本功能是防水，輔助功能在于體現出仿古風格的觀感。由于屋面瓦采用銅瓦，使用年限期限較長，且登高措施在施工完成后均已拆除，今后的屋面維護修理相對困難，故防腐處理也同樣重要。在保證建筑的使用功能的同時，探尋效果良好的屋面瓦本身的防腐處理及其施工過程中的防火處理方案，是本修繕工程的另一難點。

4 關鍵技術路線制定

4.1 1∶1屋面吻獸及脊飾還原技術路線

以10 cm×10 cm的鋼網格作為標尺，對目標試件拍照作為底圖（圖4），在電腦端操作畫出還原圖。首先根據圖紙，制作出此模型的泥塑，然后用石膏包裹住泥塑表面，待1∶1的石膏模型制作完成后，用樹脂包裹表面制造出雕塑原型的膠體模具，將加熱熔化的石蠟加壓射入膠體模具倒模制造出一個蠟胚，對模具中剝離出來的石蠟原型進行修整后，對蠟胚連續多次重復浸入泥漿，外層均勻包漿7 mm并除濕干燥，在泥漿殼適當位置預留一個孔洞以供蠟質流出，然后將包裹蠟胚的泥漿殼先以60 ℃預熱20 min，然后在200 ℃條件下加熱，將液體蠟從預留孔洞中排出干凈。最后通過預留孔洞向陶殼內澆鑄銅液，凝固冷卻后將外層陶殼振破，即得無痕、光潔精密的銅鑄件。用此法操作后得到的銅件具有很高的仿真度，適合復原由于歷史性因素腐蝕的保護性建筑構件。

與假手術組比較，模型組大鼠腦組織梗死區域MVD顯著下降，差異有統計學意義（P＜0.05）；與模型組比較，訶子提取物中、高劑量組大鼠腦組織梗死區域MVD均顯著提高，差異均有統計學意義（P＜0.05），詳見表3。

圖4 屋面泥塑吻獸現場實測

4.2 銅瓦與木結構屋面連接技術路線

1）原則：本次施工在確保屋面整體統一、連接安全可靠的前提下，為展現江南明清殿閣建筑屋面特色，以木屋面基層為基調，上鋪設鋼板保護層，采取支架連接、預留管線空間的工藝做法，以隱蔽連接方式為主導，于整體運用連體底瓦及蓋瓦的形式進行長條形鋪設。（圖5）。

圖5 銅瓦安裝節點

2）底瓦連接：首先將不銹鋼板沖壓成“ ”形，然后使用自攻螺絲將埋件固定在屋面不銹鋼板和木板上作為底瓦支架，將連體底瓦同底瓦支架進行焊接連接。同時檐口瓦口板與兩側底瓦進行焊接作為支撐，底瓦上口碰脊處使用螺釘與脊件構架進行連接。

3）蓋瓦連接：將不銹鋼板沖壓成“ ”形。使用焊接的方式固定在底瓦上。蓋瓦使用自攻螺絲固定于蓋瓦支架上。蓋瓦支架與底瓦連接處使用密封膠勾縫處理。

4）管線隱蔽：在設計底瓦“ ”形不銹鋼支架時，考慮了瓦下管線的安裝空間并適當提高了支架的高度。同時，木結構建筑的室內管線也可通過銅瓦下的空間走線，待到對應的燈具安裝位置確定后，將管線從瓦下空間穿下，避免了室內管線暴露的問題。

4.3 銅瓦屋面防水、防腐、安裝過程中防火的技術路線

4.3.1 防水處理

1）本技術路線將銅瓦設計成連體瓦片，將每條底瓦在工廠內加工成條狀全覆蓋扣式結構，無蓋瓦時底瓦即有防水性能，加上蓋瓦后，具有復合全防水功能，同時對蓋瓦進行了整體改進，摒棄了簡單的連體式設計，采用了工藝更加精湛的疊加式設計。

2）蓋瓦最上端設有引水槽，寬19 mm、深15 mm，在斜風雨或大雨情況時雨水上滲，引水槽可將水流引出到底瓦上，然后流下。

3）在安裝完底瓦后，設計一個倒“U”形的蓋瓦支架，類似防水蓋板，既能作為蓋瓦的固定支架，又能杜絕極端天氣雨水從底瓦兩端漫入屋面的隱患。

4）在端部設置瓦當及滴水瓦，瓦當上部設置擋水坎條，將水引入下方滴水瓦，滴水瓦下端有下垂的圓尖形狀，安裝時放在檐口，方便引導雨水流下，保護墻壁的潔凈。在防水方面瓦當與滴水瓦有機結合，從建筑造型上兩者展現出和諧之美（圖6）。

圖6 瓦當與滴水瓦示意

4.3.2 防腐處理

銅瓦及其飾品防腐處理工藝是將預處理與后處理有機結合在一起。預處理是在工廠內構件加工完成后，由于銅材表面的復雜性除了表現在結構上的不完整性、不均勻性以及粗糙的表面外，還反映在表層內化學組成的變化上，通過預處理（拋光、除油、清洗、酸洗、JX氧化工藝）使銅制品涂層氧化，獲得一個平整、光潔的表面，有利于著色及后續防腐處理。

后處理是在銅瓦及其飾品安裝完成進行干燥后，選定氟碳清漆（FC型高強度耐腐蝕涂料）進行底漆及面漆的2遍噴涂，在不影響外觀的前提下，可提高著色膜的穩定性和著色效果，并保證銅瓦及其飾品的耐腐蝕性。

4.3.3 安裝過程中防火處理

本工程木結構的屋頂為傳統木屋架形式，銅瓦安裝在鋪有防水卷材的木屋面板上，下部為純木結構，考慮到銅瓦安裝時動火作業較多，存在較大的安全隱患，故在防水卷材上方加鋪了一層0.3 mm厚的不銹鋼板以保護木屋面。

5 木屋面-銅瓦施工實施

工藝流程：鋪設0.3 mm厚不銹鋼板→找線定位→固定底瓦支架及埋件→鋪設底瓦→安裝防水蓋板（蓋瓦支架）→鋪設蓋瓦→脊飾內襯骨架安裝→脊飾銅線條及吻獸的安裝→噴涂氟碳清漆（圖7）。

圖7 屋面結構

1）鋪設不銹鋼板：待屋面防水卷材施工完成后，整體鋪設0.3 mm厚不銹鋼板與屋面連接。

2）找位與放線：按屋面各翼長經“分中號隴”后的底瓦間距，縱向按450 mm間距分布，對各個埋件及構件的安裝位置、標高等進行彈線復核。

3）固定底瓦支架及埋件：在屋面不銹鋼板上，依據原先所彈線的位置，使用M5不銹鋼自攻螺絲將“ ”形埋件固定在屋面不銹鋼板及木板上，螺絲連接處加防水墊片。在屋脊處同樣采用M5不銹鋼自攻螺絲（加墊片）固定1.5 mm厚不銹鋼板作為屋脊內襯骨預埋件（圖8）。

圖8 支架與鋼板連接

4）鋪設底瓦：底瓦支架間距為260 mm，根據現場屋面進行調整，確保瓦片均勻分布。支架安裝完成后，將底瓦與支架臨時固定，并用氬弧焊滿焊底瓦固定在支架上（圖9）。

圖9 底瓦與支架連接

5）安裝防水蓋板（蓋瓦支架）：底瓦安裝完后，在“ ”形支架上增加一個“ ”形不銹鋼防水蓋板，兼作蓋瓦的支架。此蓋瓦支架與底瓦焊接連接，蓋瓦支架與底瓦連接處使用密封膠勾縫處理（圖10）。

6）鋪設蓋瓦：蓋瓦由檐口分塊疊加至屋脊處，蓋瓦每塊都應與蓋瓦支架固定，固定方式采用M5自攻螺絲，蓋瓦間采用銷釘固定。

7）脊飾內襯骨架安裝：當屋面瓦作鋪設底瓦階段時，根據屋面脊飾大小和高度，預制成品骨架，整體或分塊安裝。骨架采用20 mm×20 mm的不銹鋼方鋼，以方鋼四邊滿焊的形式與底部不銹鋼板進行連接，在安裝龍骨之前復核銅飾面板的位置，做到水平一致、中間對稱。

8）脊飾銅線條及吻獸的安裝：銅飾線條安裝前，對骨架位置、平直度、連接牢固情況進行檢查，然后從下向上逐條安裝。安裝骨架兩側脊飾線條，采用不銹鋼拉鉚釘與原先內襯不銹鋼骨架進行固定，有不銹鋼板折邊造型的用結構膠黏結固定。鏤空花格造型為工廠預制，現場焊接固定。最后安裝壓頂線條，壓頂線條采用氬弧焊方法與兩側脊飾線條進行固定。吻獸造型及內部骨架在工廠內已經定型化完工，由于吻獸本身相對于其他銅飾品質量較重，故固定處需進行加固處理以達到其承載能力。先在屋面上使用M5不銹鋼自攻螺絲將厚6 mm的鋼板固定在屋面不銹鋼板及木板上，在鋼板上焊接工廠內預制的吻獸托架（厚8 mm鋼板作為底托板＋6#槽鋼作為支腿），局部在現場底瓦上焊接鋼板托架進行連接作為加固，最后在此托板上將吻獸內部骨架進行焊接連接。蓋瓦安裝完成后，在蓋瓦與脊飾連接處采用密封膠勾縫（圖11）。

圖10 蓋瓦連接節點

圖11 銅瓦屋面完工效果

9）噴氟碳清漆：待銅瓦及脊飾、吻獸全部安裝完成后，需進行整體清理銅飾表面，在適宜的溫度及濕度下用氟碳清漆噴涂進行三度處理。噴涂時須由上至下分塊分段進行施工，要選好收邊部位并做好每層的對接。

6 結語

上海玉佛禪寺一期工程已于2018年5月順利完成，歷經幾場臺風及暴雨的考驗，屋面排水順暢，未發現滲漏現象。銅瓦屋面建筑外觀完全達到了預期的效果，并與周邊木結構建筑群在視覺觀感上形成融合，信眾香客廣為稱贊，社會評價良好。綜上，本工藝下的木屋面-銅瓦體系應用前景較為廣闊。本文施工技術探討希望能夠拋磚引玉，為類似工程提供參考。