超大型裝飾實木空心圓柱反抱箍合攏技術創(chuàng)新與運用

吳 龍

1 技術背景

隨著建筑裝飾行業(yè)的蓬勃發(fā)展，室內(nèi)裝飾不僅僅是空間美化，更多的在擔當一種中國文化輸出，伴隨著我國更加廣泛地走向世界，代表中國傳統(tǒng)文化的建筑層出不窮，典雅莊重的實木結構在大空間營造文化氛圍中運用得更加多元化。目前絕大多數(shù)實木結構都采用基層板蒙皮木飾面，引發(fā)的環(huán)保問題突出，且無法呈現(xiàn)中國傳統(tǒng)建筑文化的內(nèi)涵。一旦后期改造維修，絕大多數(shù)都需要直接破壞施工，材料浪費嚴重，不符合當前行業(yè)綠建趨勢。

2 技術創(chuàng)新方案

針對上述問題，創(chuàng)新研發(fā)了可伸縮可調(diào)節(jié)式異向引梁枕木技術、領結式雙折合曲面榫技術、隱藏式反抱箍結構和咬合式可拆卸收口技術，可以進行多方位微調(diào)，加強整個弧面整體性。單元式組裝工藝方便安拆和后期維修，安全可靠，能滿足當前諸多中國風柱面在品質(zhì)要求很高的場所內(nèi)的裝飾要求，具有很強的推廣性。

2.1 可伸縮可調(diào)節(jié)式異向引梁枕木結構安裝技術

結構柱截面利用放線分為4 個90°扇形，在柱上下端部位置的扇形外表面預埋外伸掛柱，掛柱開可調(diào)節(jié)橢圓形孔，對向采用大弧面枕木，實現(xiàn)半曲面實木平滑引入，微調(diào)角度，控制弧面；另一對向采用小弧面枕木，用于伸縮調(diào)節(jié)實木曲面與結構柱間距與飾面定位。枕木沿弧線開U 型長孔，利用沿柱外圍滑動調(diào)整，兩對異向枕木實現(xiàn)曲面實木引入、定位調(diào)整。連接采用柔性活動式連接方式，枕木外邊緣進行橫臥圓柱處理，方便實木板掛接在枕木上，并可以進行內(nèi)外旋轉角度調(diào)節(jié)，方便安裝[1]。詳見圖1、圖2。

圖1 引梁枕木結構平面圖（來源：作者自繪）

圖2 引梁枕木結構立面圖（來源：作者自繪）

2.2 隱藏式反抱箍固定技術

引用中國傳統(tǒng)式“木桶抱箍法”進行反向抱箍，圓柱采用條形長條板進行工藝連接，利用領結式雙折合曲面榫插接，形成整體大曲面型板，再采用螺栓將金屬抱箍與實木板相連接，抱箍安裝在圓形實木柱內(nèi)腔，避免外部抱箍影響柱面美觀，最后利用內(nèi)部頂緊桿件（根據(jù)實際空間確定是否采用），調(diào)整抱箍，達到緊固和控制圓度的目的，抱箍的數(shù)量可根據(jù)柱高進行調(diào)整設置，以保證柱體本身整體的穩(wěn)定性。詳見圖3、圖4。

圖3 隱藏式反抱箍平面圖（來源：作者自繪）

圖4 隱藏式反抱箍詳圖（來源：作者自繪）

2.3 咬合式可拆卸收口技術

兩大半圓連接位置采用開口式工字型卯榫件，方便施工打入。反抱箍收頭采用咬合式三角形，左右三角形咬合后，利用螺桿擰緊，螺桿錨固在實木圓柱上。后期維修保養(yǎng)，可以利用放松螺桿，實現(xiàn)收口松開，進入圓柱內(nèi)部維修保養(yǎng)。

3 施工流程

3.1 施工工藝流程（圖5）

圖5 工藝流程圖（來源：作者自繪）

3.2 施工準備

3.2.1 圖紙準備

根據(jù)功能效果要求，確定大型實木圓柱安裝平面圖和節(jié)點圖，對于復雜節(jié)點，制作三維模型進行現(xiàn)場交底。

3.2.2 材料準備

按進場計劃將施工所用的方通、枕木、螺栓、掛板、實木條板、工字件、扁鐵反抱箍、墊木、機具等材料運至現(xiàn)場；材料的合格證書、性能檢測報告、進場驗收記錄和復檢報告應齊全并符合要求。

3.2.3 登高設施準備

圓柱安裝和施工主要在移動式操作平臺上進行，配合登高車進行，操作平臺采用承插型盤扣式鋼管搭設，平面尺寸一般為5.4 m×5.4 m，步距和間距等參數(shù)應符合規(guī)范要求，搭設高度按現(xiàn)場實際。操作平臺面采用鋼制腳踏板滿鋪，并設置1.2 m 高安全護欄。登高車型號根據(jù)現(xiàn)場安裝高度確定。操作平臺搭設程序：豎立桿（帶移動輪）→安裝底層橫桿→安裝底層定平桿→安裝第二層橫桿→安裝斜桿→安裝樓梯→安裝踏步板及中間定位桿（依據(jù)搭設高度重復以上步驟） → 安裝三角支撐架并撐牢→安裝平臺扶手欄桿。登高車操作步驟：固定支腿→接通電源試運行→升降操作。

3.3 操作要點

3.3.1 測量放線

根據(jù)現(xiàn)場提供的標高控制點，按施工圖紙各區(qū)域的標高，在結構柱面上彈出定位控制線。在對作業(yè)面進行測量放線并確定偏差量后，由現(xiàn)場深化設計師對實木圓柱條板進行排版、并對圖紙進行深化設計，征得建設單位和設計單位的認可。

根據(jù)深化設計圖，進行料單的編制，確定實木條板尺寸、材料種類，確定實木圓柱具體造型，尺寸，厚度等規(guī)格以及材料數(shù)量，落實專業(yè)廠家進行工廠化制作、加工。

利用水準儀和紅外線定位儀定位基層連接件，確定具體位置，進行結構柱鑿孔后置埋件。

3.3.2 基層骨架安裝

錨板安裝。按照放線定位，在結構柱四邊鑿孔，大枕木位置打入4 根固定螺 栓， 將100 mm×100 mm×10 mm的后置埋板固定在主體的結構柱上，小枕木的位置打入2 根固定螺栓，將規(guī)格為50 mm×50 mm×10 mm 的后置埋板固定在主體結構柱上，將后置埋板采用M12 膨脹螺栓安裝在混凝土結構柱上,鋼材應做好防火防腐處理[2]。

外伸掛柱安裝。通過測量定位，確定外伸掛柱的安裝位置，外伸掛柱采用Q235 的50×5 mm 規(guī)格，長度根據(jù)完成面強制定位確定，不宜長于200 mm，否則需要在掛柱根部安裝角鐵加固，掛柱焊接在后置埋板上，四周采用角焊縫連接，鋼材應做好防火防腐處理。

枕木安裝。外伸掛柱安裝完成后通過可調(diào)節(jié)長孔精確定位，實現(xiàn)X軸方向調(diào)節(jié)，枕木安裝在掛柱表面，枕木上開弧形長孔，通過可調(diào)節(jié)長孔精確定位，實現(xiàn)Y軸方向和θ 小角度調(diào)節(jié)。枕木材料應與實木圓柱材料相同，枕木弧度與柱面弧度匹配，厚度采用100 mm，在枕木外弧邊緣安裝弧形橫臥圓柱體用于掛接凹形掛板，橫臥圓柱體整體寬高采用30 mm x 30 mm，弧長同枕木弧長。安裝枕木定位安裝后，螺栓擰緊預固定，所有采用的木材應做好防火防腐處理。

3.3.3 實木圓柱加工

半圓條板安裝：由于圓柱尺寸很大，整根最大直徑達到1 200 mm，高度為8 000 mm，需要將緬甸花梨木開料成寬150 mm 厚50mm 的條板標準構件，配合少量非標構件，條板采用企口型配合傳統(tǒng)燕尾榫連接，拼縫更加緊密，有效防治變形。

實木半圓反抱箍安裝：引用中國傳統(tǒng)式“木桶抱箍法”進行反向抱箍加強，采用連接件將50 mm×5 mm 金屬抱箍與實木板相連接，連接件間隔距離不大于150 mm，抱箍彎起位置，采用加強措施，此處條板厚度可采用100 mm，防止開裂變形，抱箍端頭采用5 mm 厚三角形收口件，抱箍安裝在圓形實木柱內(nèi)腔，避免外部抱箍影響柱面美觀，保證柱體本身整體的穩(wěn)定性。

凹形掛板安裝：凹形掛板采用與實木圓柱同種木材，采用傳統(tǒng)卯榫結構安裝在實木板上，安裝位置與枕木位置對應，凹形掛板的厚度為100 mm，懸臂長度100 mm，凹槽深度同枕木外邊緣橫臥圓柱體高度，互相咬合，可以小角度調(diào)整[3]。

3.3.4 1/2 半圓實木柱掛接

工字件打入固定。半圓實木圓柱運輸至現(xiàn)場安裝位置，先將工字件打入弧形端部位置，采用常開型連接方式，方便安裝和后期拆卸，工字件木材與實木圓柱采用同種材料，防止不同線膨脹系數(shù)帶來的開裂問題工字件外側距離實木圓柱外表面12 mm，工字件內(nèi)側與實木圓柱內(nèi)側齊平，工字件嵌入實木圓柱端部深度為30 mm，保證連接牢固。

半圓實木柱預掛裝/現(xiàn)場利用移動式盤扣腳手架，配合登高車，將半圓實木柱緩慢立起，利用編帶吊升到預定位置，通過實木凹形掛板連接到枕木上，此時編帶要繼續(xù)收緊。通過放線定位，確定圓弧最終精準定位，調(diào)整枕木位置，實現(xiàn)全方位調(diào)整后，擰緊螺栓，掛板安裝在柱上下兩端枕木上。

臨時固定。預定位完成后，快速在半圓實木下端插入墊木，墊木采用受力性能較好的木方，安裝形式為鋸齒，方便調(diào)整，保證穩(wěn)定性，待墊木全部安裝緊固之后，再次檢查實木圓柱定位，確認定位準確后，完成1/2 半圓實木安裝，此時編帶應繼續(xù)處于收緊狀態(tài)，增加安全系數(shù)[4]。

3.3.5 2/2 半圓實木柱掛接

2/2 半圓實木掛裝方法同1/2 半圓實木，編帶吊裝至預定位置，調(diào)整枕木固定，柱底用枕木臨時固定。

3.3.6 反抱箍三角形收口鎖定

圖6 枕木安裝平面圖（來源：作者自繪）

圖7 枕木安裝立面圖（來源：作者自繪）

2/2 實木圓柱預安裝定位完成后，在反抱箍位置對應的柱面外側，設置編帶，編帶帶有收緊裝置，收緊處設置墊板，防止損傷柱表面，利用編帶收緊過程中的緊固力，配合人工推進，使得接頭處三角形互相咬合。同時，工字件將兩半圓實木緊密連接起來，最后利用松緊螺栓，插入工字件與反抱箍連接位置。利用紅外線控制圓柱圓度，擰緊螺桿，再次收緊圓柱，螺桿外表面不超過弧形實木外表面，以免影響美觀，螺桿可以正反旋進，正向擰緊，反向放松，便于后期拆卸維修。

3.3.7 柱頭安裝

柱根采用覆盆式蓮瓣柱礎，取自蓮花出淤泥而不染，莖直而中空，象征著圣潔和不滅的美好寓意，精選漢白玉安裝表面設置緩沖柔性墊片，一方面有效承受實木圓柱自重荷載，另一方面有利于應力擴散，保護漢白玉基礎。

柱頭采用祥云紋樣“祥云”圖案，寓意祥瑞之云氣，用在柱頭位置更有步步高升之意。柱頭采用同實木圓柱的木材，刻入深度20 ～25 mm，由于柱子高度與直徑為超規(guī)格，傳統(tǒng)機械設備無法滿足紋理雕刻，只能采用人工雕刻，雕刻完成后有專業(yè)打磨技師進行打磨剖光處理。初步打磨完成，再使用從細到粗的砂紙進行砂光，砂光完成后在進行上蠟處理，蠟全部采用食品級蠟，達到無味效果,雕刻、打磨、剖光打蠟全部為手工處理。

3.3.8 完成圓柱安裝、驗收

按照相關規(guī)范要求，進行圓柱驗收，合格后，做好成品保護，防止二次損壞[5]。

4 技術有益效果

4.1 節(jié)能環(huán)保，綠色安裝

采用中國傳統(tǒng)卯榫結構，無需膠粘，不產(chǎn)生有害物質(zhì)，綠色環(huán)保。

4.2 推廣性強，安全可靠

可調(diào)節(jié)枕木結構，可以通過外伸掛柱和枕木實現(xiàn)多軸和小角度調(diào)整，根據(jù)實木圓柱直徑、強制定位、離柱距離等進行布局設計，可以通過增加掛柱枕木數(shù)量、規(guī)格等適應各種實木圓柱飾面安裝，適用范圍廣；通過枕木、掛板、反抱箍、工字件、螺桿、柱座等多道安全防線設置，受力途徑清晰，安全儲備高。

4.3 全方位可調(diào)節(jié)，維修保養(yǎng)方便

外伸掛柱、枕木等結構，采用橢圓形長孔，實現(xiàn)全方位螺栓可調(diào)節(jié)安裝定位，枕木邊緣采用橫臥圓柱體，方便各構件連接時候的垂直面小角度調(diào)整；敞開式咬合收口加松緊螺桿，正旋收緊，反旋放松，方便拆卸維修保養(yǎng)。

4.4 防開裂性能優(yōu)良

所有直接接觸位置的材料均采用同種材質(zhì)，線膨脹系數(shù)相同，有效實現(xiàn)基層面層變形協(xié)調(diào)，同時，利用反抱箍加強技術，增強圓柱整體性，采用傳統(tǒng)燕尾榫結構，減少接縫變形，多重防控措施，有效防止實木圓柱后期開裂。

4.5 經(jīng)濟效果顯著

采用隱蔽式反抱箍背襯加強技術，敞開型工字件結合松緊螺桿技術，極大地增強了實木圓柱整體性能，減少名貴木材拼裝實木條板厚度，減少基層含鋼量，節(jié)約工程直接成本。

5 技術運用

研發(fā)的超大型裝飾實木圓柱施工工法，經(jīng)技術創(chuàng)新，已經(jīng)形成三項發(fā)明和實用新型專利。經(jīng)過多項工程實踐，所有圓柱均一次性安裝驗收合格。

施工完成后，觀感質(zhì)量非常好，整體圓柱圓度極佳，平整度滿足要求，大氣磅礴，充分體現(xiàn)出中國傳統(tǒng)建筑的古典端莊。

6 結語

我國傳統(tǒng)建筑中，實木絕大部分采用名貴木材，材料的生長周期漫長，造價昂貴，對安裝工藝要求也更高，更加需要施工技術可以方便調(diào)整，便于后期維修。本工藝從研發(fā)到技術運用，以規(guī)范和標準為依據(jù)，優(yōu)化施工工藝，綜合考慮結構安全、飾面效果和經(jīng)濟社會效益，具有良好的推廣應用意義。