中国的古建筑是世界上独具风格的一门建筑科学, 是世界建筑艺术宝库中的一颗璀璨明珠。随着建筑技术和建筑条件的发展, 以及审美对象的扩大, 使得功能艺术性成为建筑形式的重要内容, 从而使仿古建筑兴起。建筑物檐下安装斗栱, 是中国古建筑特有的风格, 在世界建筑史中是独一无二的。斗栱在古建筑的结构和装饰方面占有突出的地位。

目前, 我国仿古建筑结构类型采用钢结构及混凝土结构形式代替传统的木结构。在混凝土结构形式的仿古建筑中, 建筑物的重檐板、翘角、大坡度屋面均为现浇混凝土, 而装饰性斗栱为木构件, 故混凝土重檐板、翘角施工、木质斗栱与混凝土柱体连接施工成为混凝土结构仿古建筑施工的一大难点。

河曲隩滨阁重建工程位于晋陕蒙交界处美丽的黄河湾———山西省河曲县西口古渡岸边, 建筑外观为3层3檐的仿明清楼阁式建筑, 建筑面积3 279.19m², 建筑高度37.65m。隩滨阁翘角飞檐、美观大方, 屋顶采用十字歇山顶。主体结构为框架结构, 建筑外部造型为悬挑异形钢筋混凝土重檐板。

1) 混凝土柱端设有84组装饰性木斗栱, 飞檐下部设有木质方椽, 外廊顶部设有木质茶壶档。木质斗栱与混凝土柱体连接节点施工难度大。传统的施工方法以幢号为单位, 先安装第1层大斗, 平身、柱头、角科一起自下而上逐层安装。该工程施工中, 通过对传统工序的革新, 采用逆作法施工, 先制作混凝土坐斗, 再自上而下分层安装瓜栱、翘、昂等, 以确保斗栱固定牢固。

2) 悬挑异形钢筋混凝土重檐板坡度为23°~66°, 重檐板翘角起翘弧度为8°~26°, 起翘高度1.4~1.66m, 悬挑长度为3.2~4.8m, 翘角起翘弧度变化多。为了保证重檐板坡度及翘角的外形尺寸, 施工过程中, 在重檐板双层钢筋网片中间横向钢筋处每隔300mm加设1道5mm×5mm的铅丝网, 将混凝土进行分段施工, 同时严格控制混凝土坍落度, 避免振捣时流坠、塌落, 采用此方法施工, 既确保了混凝土翘角的外形尺寸又保证了混凝土施工质量。

3) 23°~66°大坡度屋面琉璃瓦施工难度大。由于该工程坡度较大, 传统的施工方法底瓦采用灰泥背固定, 为了防止底瓦下滑, 在灰背表面打拐子与粘麻, 或者搭麻辫, 施工工序极为复杂。施工时对底瓦进行改装, 要求瓦件制作过程中, 在底瓦上穿孔打眼, 安装时用膨胀螺栓穿入底瓦预留孔固定于防水保护层上, 有效防止了瓦片脱落, 且施工简单方便。

采用植筋浇筑混凝土完成坐斗, 使坐斗与混凝土柱有效连接, 然后在坐斗上安装瓜栱、翘、昂等, 在斗栱上挑梁底部安装加长螺杆型膨胀螺栓, 螺栓穿过斗栱、翘等固定在挑梁上。

1) 根据坐斗设计尺寸绑扎钢筋网片, 钢筋与混凝土柱的连接采用植筋方式, 植筋时根据柱周长每150mm 1道 (见图2) 。

2) 根据坐斗大样及附着形状制作定型模板, 如附着在混凝土圆柱上, 需根据圆柱直径制作内圆形底模板, 如附着在方柱或墙体上, 则制作直边模板, 模板拼装时紧贴附着, 安装加固 (见图3) 。

3) 人工填装混凝土, 采用直径25mm振捣棒轻轻振捣密实。

斗栱是由若干个栱件层层垒叠、相互搭交而成的既具有悬挑作用、又具有装饰效果的支撑性构件。组成斗栱的栱件有:斗、栱、翘、昂、升5种基本栱件和相关附件。本工程中斗栱起的作用是丰富檐口造型, 增添装饰效果。

1) 根据图纸设计斗栱样式, 通过计算机三维放样, 模拟安装, 将斗栱各构件按设计尺寸1∶1放出大样, 然后制作构件样板模具。根据制作的样板模具进行加工斗栱除坐斗外的各构件。

2) 将加工好的构件在地面按设计图纸进行拼装。拼装时按从底到顶的顺序依次逐层拼装, 各个构件结合部位应卡紧拼严。

找出斗栱各层构件连接部位, 选择远离附着 (混凝土柱) 且斗栱居中部位的连接处, 采用8钻头在各层的每个构件上打眼, 上下通芯便于穿螺栓 (见图4) 。

将木质斗栱安装在坐斗上, 采用逆作法工艺将瓜栱、翘、昂自上而下分层组装 (见图5) , 并且利用螺栓穿过斗栱固定在梁枋底部。安装完成后根据轴线、标高对斗栱进行微调, 坐斗处或连接部位如有松动, 采用薄木片塞紧挤密, 使斗栱固定牢固。

在钢筋网片中间加设铅丝网, 混凝土浇筑时按绑扎的铅丝网分段自下而上连续施工, 防止混凝土流坠, 确保混凝土施工质量。

1) 运用BIM技术进行模板模拟拼装 (见图6) , 根据每个翘角的弧度和起翘高度现场放样并加工模板, 在实际安装模板的过程中, 用水准仪严格控制每个翘角标高, 确保每层翘角的高度和弧度符合设计要求。

2) 按照图纸进行钢筋绑扎, 尤其是悬挑斜梁施工前, 对钢筋进行1∶1放样, 保证钢筋布置合理, 接头位置符合规范要求, 并确保钢筋间距。

3) 在双层钢筋网片中间横向钢筋处加设5mm×5mm铅丝网 (见图7) , 每隔300mm加设1道 (视横向钢筋间距调整) 。

混凝土浇筑时自下而上连续施工, 铅丝网将大坡度屋面混凝土进行了分段, 混凝土浇筑按绑扎的铅丝网分段施工, 下一段振捣完成后进行上一段施工。

采用膨胀螺栓铺瓦, 膨胀螺栓通过底瓦预留孔并贯通防水保护层 (内含钢丝网) , 将底瓦与瓦泥粘接牢固, 能有效地固定底瓦, 防止瓦片脱落, 且施工简便、效率高。

1) 施工工艺流程如图8所示。

2) 屋面防水铺好后, 在防水层上面铺上1层100mm×100mm钢丝网, 钢丝网与屋面预留钢筋头绑扎牢固, 钢筋头周围用沥青油密封1遍, 然后浇筑防水保护层 (C20细石混凝土) , 浇水养护, 强度达到100%时, 再进行铺瓦工作。

3) 在每坡两端沿脊上位置栓上齐头线, 檐口位置拴下齐头线, 然后根据上、下齐头线进行放线, 将底瓦位置沿平行于脊的方向弹上墨线, 放线完毕后, 进行冲垄, 先将两侧边垄和檐口滴水垄根据底瓦尺寸确定膨胀螺栓孔位置, 然后根据底瓦上预留孔的大小进行打孔作业, 打孔深度根据防水保护层厚度确定, 严禁将防水层打穿。

4) 打孔作业完毕后, 坐浆铺设底瓦, 将膨胀螺栓穿入底瓦预留孔并沿打孔位置贯入防水保护层内, 底瓦铺设完毕后, 进行筒瓦以及勾头坐浆覆盖作业 (见图9) 。

5) 檐口滴水、勾头以及两端边垄施工完毕后, 沿着滴水、勾头位置向上逐排进行施工。这些瓦垄都必须以栓好的齐头线为标准进行调整, 保证顺直、美观。

本工程在重檐板及翘角、大坡度屋面琉璃瓦及木制斗栱与混凝土柱体连接施工过程中, 通过技术攻关创新, 使得大坡度屋面混凝土密实, 屋面琉璃瓦固定牢固, 斗栱安装安全可靠, 既提高了施工效率, 缩短了工期, 又节约了成本。该工程获得国家实用新型专利2项, 并荣获2016—2017年度国家优质工程奖。

仿古建筑作为民族传统承载着我国古建筑的宝贵建筑技术, 我们在施工过程中, 既对传统的施工工艺进行了传承, 又进行了创新, 使其工艺更精湛, 功能更完善, 尤其从细部上创造多项亮点, 为仿古建筑工程施工积累了宝贵的经验。