一种现代仿古建筑基本形式的研究

2022-07-18朱利君汪小林曹文根

建筑施工 2022年4期

朱利君汪小林曹文根

上海建工四建集团有限公司上海 201103

古建筑承载着中国传统优秀文化及古代工匠智慧的结晶，仿古建筑作为古建筑的一种现代拓展形式，被越来越多地用来展现国家和城市的新文明和新面貌[1]。现代仿古建筑如何利用现代建造材料及施工技术实现古建筑风貌的复现成为研究的重点。本文以上海某新建仿古建筑园林为背景，阐述一种现代仿古建筑建造的基本架构形式。

1 工程概况

上海某新建仿古建筑园林项目以构建“中国传统居住文化体验园”的方式，通过明清古典风格的建筑、陈设、家具、庭院园林等再现中国传统生活样式景观，开展中国古代居住文化体验活动，更好地为新时代上海国际高端商务活动及国际重要外事接待提供保障服务。该项目占地面积33 104 m2，建筑面积60 556 m2（地上24 843 m2、地下35 713 m2）。

项目建筑风格为京式、苏式、晋式、宋式结合的建筑群，具有园林风格的中式宾馆建筑群落，结合中国古典江南园林造园手法，通过亭台、楼阁、瀑布、小桥流水，形成园林式的空间布局。

2 仿古建筑现代架构形式关键点

因原材料选型困难，古建工艺失传及现代法律条文规范制约，原有古建的建造技术不再满足现代仿古建筑的需求，采用合理的架构形式既能保证仿古建筑风貌的复现，又能节省经济支出。仿古建筑架构形式的研究主要体现在以下方面：

1）结构框架体系的选择：一方面，古建筑的结构体系大多采用木结构形式，但目前木材选型及成材周期普遍偏短，成形尺寸普遍偏低，已经无法满足大型古建的施工需求；另一方面，木结构的建筑消防是软肋，因此从现代角度来讲，采用成熟的混凝土或钢结构作为仿古建筑结构框架体系是最合适的选择。

2）建筑基础功能的构造与完备：仿古建筑立足于古建，建筑功能局限于古代居住，已经无法满足现代居住要求，其建筑保温、防水、消防等基础功能均无法实现。因此在仿古建筑上实现其基础建筑功能成为另一个关键点。

3）现代构架下古建风貌的实现：仿古建筑更侧重的是古建风貌的复现，在现代混凝土或钢结构框架体系条件下，如何复现古建外观风貌成为仿古建筑建造的一个难点。

3 部署研究

3.1 结构框架体系

受制于原材料以及规范条文的制约，采用传统木构件作为结构主体承载框架已经不能满足现有大规模仿古建筑的使用需求，仅能用于庭廊等小型仿古建筑物中。因此，选择现代的钢筋混凝土或钢结构成为仿古建筑的首选结构框架体系。

钢筋混凝土或钢结构，相比于木构件，在同等承载能力条件下，其截面和节点构造更具有优势，并且混凝土和钢结构在成形和连接等施工过程中更便捷。

在明确了采用现代材料工艺的基础上，对于仿古建筑需要深入明确采用结构框架的具体形式。根据仿古建筑的固有特点和现代建造工艺的实情，其结构框架需满足以下原则：现代结构梁柱构件等在后期能够便于仿古风貌复原；结构框架体系需满足承载能力要求；结构框架体系需便于施工。

首先，为了便于室内后期仿古构件复原，结构框架构件需与仿古建筑室内构件保持一致，加之古建木构架框架体系为比较成熟的框架形式，因此仿古建筑的内部承载结构框架仍然为基于传统古建架梁式或穿梁式构造。

其次，为了便于后期构件的仿古风貌复原，其截面需给后期的包镶与装饰让出空间，在满足承载能力的基础上，特别对于框梁，同等截面的承载能力，钢结构较混凝土结构有绝对的优势，并且钢结构吊装方便，因此，仿古建筑的结构框架体系选择钢结构较为合适。在构造方式方面，对于钢结构来说，架梁式和穿梁式均能实现。

最后，混凝土结构存在造价低、塑形好、施工方便等优势，故被用于楼面结构，如屋面、水平楼板等。

综上所述，仿古建筑结构框架体系最终使用混凝土楼面、钢结构框架组合结构，如图1所示。

图1 仿古建筑钢混结构体系

3.2 建筑基础功能实现与完备

仿古建筑侧重于古建筑风貌的重现，但古建筑因历史原因，其仅满足于古代人类居住需求，建筑基础功能缺失严重。利用仿古建筑现代结构框架体系构建其建筑基础功能，主要侧重于建筑节能保温、消防与防火、防水防潮等方面。

古建筑正面为格栅式门窗，类似于敞开构造，不利于保温；外墙为古建砖砌筑，厚度不足以满足现代规范热工计算标准；古建筑屋面仅为瓦片和望板，无隔热措施。针对以上问题，在不破坏仿古建筑外观的条件下，增加保温构造：

1）将中空玻璃用于门窗，并在玻璃两侧布置格栅，恢复古建传统外观，玻璃使用铝合金边框并嵌入进门窗卡槽内（图2）。

图2 仿古建筑门窗构造

2）将外墙体布置为内外双墙构造，在墙体内侧使用现代加气砌块，外侧墙体使用传统古建砖砌筑以保证外立面古建风貌。内外侧墙体间夹挤塑板等隔热材料并使用钢筋网及砂浆填缝，钢筋网上伸出拉钩勾住古建砖以保证外侧墙体的稳定（图3）。

图3 仿古建筑外墙构造

3）利用混凝土浇筑的屋面板作为基层板，使用喷射聚氨酯发泡剂在屋面混凝土板及瓦片间形成隔热层，用以屋面保温（图4）。

图4 仿古建筑屋面构造

消防及防火是现代建筑最基础的必备功能，也是规范强制条文的约束点。但对于仿古建筑，特别是使用钢结构后，对其防火措施的配置将更加严苛。同时，仿古建筑大量使用木构件，对消防也提出了更高的要求。因此从消防防火角度，对仿古建筑提出以下有效的解决思路：

1）在钢结构构件外侧均匀涂抹厚型防火涂料，并且在涂料施工前，使用角钢等从构件上焊接形成埋件，用于后期的封闭及装饰施工。

2）通过研究，在不破坏室内古建风格外貌的情况下，风管及消防管道由地面传输后经室内隔墙上升至指定标高，风管直接在墙体侧面开出，消防水管则走椽子和梁的内芯到指定位置，然后设置喷淋头。

3）规范要求消防栓必须外露，因此消防水管在消防管进入墙体后设置内嵌消防箱。

防水防潮主要是地面防潮和屋面防水。古建筑，特别是京式建筑，主要考虑北方干燥、无风等气候环境，而对于上海等南方沿海城市，古建筑则需针对台风、潮湿、多雨等气候环境作出改进。首先，针对混凝土屋面，在屋面保温层下方设置防水卷材，用于屋面因混凝土开裂等原因导致的渗水或漏水。其次，针对地面防潮，主要采用2种方式：一是遵循古建做法，设置明台，并且在明台四周布置排水设施，将台面与地面架空以实现防潮效果；二是采用地面布置隔潮层，在地面地坪之下布置碎石、保温棉及隔水薄膜等实现隔潮。

3.3 现代构架下仿古建筑风貌的实现

仿古建筑建造的关键点在于如何仿古，因此在现代钢筋混凝土或钢结构架构的基础上，实现古建筑传统风貌成为研究的重点。现代架构下仿古建筑风貌实现的研究主要从外在和内里展开。

仿古建筑最典型、最耀眼的特征在于屋面，在现代架构上复现古建屋面风貌成为仿古建筑建造的关键节点。对于屋面施工，首先在混凝土屋面斜板浇筑时预埋出屋面钢筋头，用于屋面系统的硬拉结，避免上海等沿海暴风雨天气造成屋面瓦片的飞出；其次，待屋面防水保温等工序施工完毕后，利用屋面的钢筋头布置铝材围檩，通过铝材围檩调节瓦片高低以实现曲率的变化。围檩为上下两层堆叠布置，下层围檩通过钻孔连至屋面预埋钢筋头，其后电焊固定，上层围檩与下层围檩垂直相交，并通过不锈钢螺栓拉结固定；待屋面围檩施工结束后，使用不锈钢螺钉固定屋面瓦片于铝合金围檩上（图5）。

图5 屋面挂瓦施工做法

仿古建筑外貌的另一典型特征便是外墙的施工。正如前文所述，对于墙体的砌筑使用了一墙两分的施工办法。内墙用于结构承载，确保墙体的稳定；外侧使用古建砖体恢复传统古建外墙风貌。内墙圈梁及构造柱上预埋钢筋环并布置钢筋网，外墙古建砖通过拉钩与钢筋网连接。内外墙之间可以根据需求布置防水保温措施，并灌浆填充密实。此种方案虽然增加了成本投入，但从整体上考虑，该方案为墙体自身稳定及保温防水等提供基面，避免了额外的措施投入，综合成本并未上升（图6、图7）。

图6 内外墙钢筋网拉结体系

图7 仿古建筑外墙完成效果

对于仿古建筑室内，最重要的是处理好现代构件与古形态之间的转化。传统古建室内构件主要分为2个部分：框架承载构件及屋面构件。

框架构件主要为梁柱体系，因采用现代钢结构，故需要在钢结构外侧进行处理以达到古建效果。在本项目施工中，主要采用了包镶工艺：

1）针对立柱等竖向构件，首先根据圆柱的大小制作钢柱内衬钢套，钢套一分为二，其后在内衬钢套外侧固定圆弧形木饰面板，木饰面板与内衬钢套使用不锈钢自攻螺钉固定，自攻螺钉由内衬钢套弧形面内侧拧入。接着在钢柱防火涂料施工完毕后，将内衬钢套安装至钢柱上，内衬钢套与钢柱通过焊接在钢柱上的钢板连接件焊接固定，最后使用木饰面板对缺口区域进行补缺施工，完成钢柱的包镶工作（图8、图9）。

图8 柱包镶构造示意

图9 柱包镶完成效果

2）针对梁枋等水平构件，其原理与钢立柱一致，也是通过在钢结构上布置刚性支架，利用刚性支架安装木饰面板，不同点在于立柱刚性支架采用了内衬钢套，而水平构件则通过在钢结构上焊接连接板，通过连接板焊接小型方钢管作为支架体系。为了便于隐藏安装螺钉，支架上使用欧松板打底，然后在欧松板外侧安装木饰面板。木饰面板使用榫卯工艺安装，并在榫卯凹槽位置使用螺钉与欧松板固定，其余大面则使用木工胶黏结（图10、图11）。

图10 梁包镶构造示意

图11 梁包镶完成效果

对于屋面构件，因屋面板为混凝土构造，故屋面构件包括望板、木椽等不再需要承载屋面荷载，因此整个室内屋面构件均为下挂装饰构件。据此，针对该类构件仅需深化后维持自身稳定即可：对于屋面望板，直接取消，利用混凝土底部基面直接批腻子；对于木椽，则通过设置在梁上的椽卡进行固定（图12）。对于挑檐区域，利用屋面混凝土板下方预埋铁板埋件，后期在预埋铁板上焊接圆钢，在飞檐木椽上开孔并穿过圆钢焊接固定，以营造飞檐的效果（图13）。