古建筑中预制装配式木结构拼装技术分析

彭建平 李峰（中国建筑设计研究院）

古建筑预制装配式木结构融合卯榫精髓，在建设时提高工程质量，降低建筑成本。装配式木结构建筑要求构件尺寸标准，且在现场安装时要具有环保性、经济性、科学性等特点。我国古建筑装配式木结构，一直享有较高声誉。木结构建筑在建造中，可分为构件制作场地、构件装配场地。制作的构件有柱、梁、门槛、台基等，当对应构件制作完毕后，就可以将构件运输至施工现场完成装配。古建筑装配式木结构拼装采用了以人为本设计理念，优先考虑美观性以及居住舒适度。在建筑结构装饰中，将其进行一体化设计。因此，古建筑预制装配式木结构不仅是一种优良的拼装技术，其采用的花纹、颜色等也颇具参考价值以及研究意义。

一、古建筑预制装配式木结构特征

古建筑预制装配式木结构有独特的设计标准，与传统的建筑材料相比，木材料要求有美观性、实用性、兼顾性，如图1、图2、图3、图4 所示。因此，木结构装配式建筑能够提高建筑材料的生产利用率，采用标准的构件形式进行加工。可以在一定程度上减少建筑垃圾的产生，大范围节约建筑成本。根据古建筑的设计标准，从使用角度分析，木结构兼具防虫、防潮等优势。采用现场组合拼装方法，操作门槛较低。相较于传统需要多人完成工序，该技术仅4—5人便可进行基本工程的施工。节约建设时间，有效减少在建筑过程中额外产生的人员成本。古建筑预制装配式木结构，还有一个最显著的特征，便是所有的复合构件都可以作为装配式复合构件进行融合使用。因此，施工模式更加便捷，对周围建筑物的影响降至最低，工程进度极快。尤其古建筑通常以群落方式建设，采用木质装配式设计结构，对其他已建成的建筑不会产生额外影响。木结构取材便捷，能够融合历史文化特征。因此，可以与独特的历史建筑物进行协调，完成古建筑后续改造修缮。

图1 古建筑（图片来源：中国建筑设计研究院展陈艺术研究所）

图2 太庙享殿古建筑模型（图片来源：中国建筑设计研究院展陈艺术研究所）

图3 太庙享殿屏风展架（图片来源：中国建筑设计研究院展陈艺术研究所）

图4 太庙享殿实木展架（图片来源：中国建筑设计研究院展陈艺术研究所）

二、预制装配式木结构现状、发展分析

（一）现状分析

古建筑预制装配式木结构在我国使用较为广泛，且涉及民用领域、工业领域等。装配式木结构有独特优势，近年来古建筑预制装配式木结构受到重点关注。古人智慧给现代建筑以全新启迪，古建筑的仓库、居住区等都采用卯榫木结构，坚固性不输钢筋混凝土结构。但现代建筑使用木结构较少，制约木结构装配式建筑的发展，主要包含以下几项因素：

（1）现有的建筑领域倾向于钢筋、混凝土、钢材等材料，因此装配式结构使用钢材较为频繁。现有的设计人员对木结构设计标准、图案等缺乏独特理解，在施工监管过程中，部分管理部门也并未按照传统作业方式进行考量。而是采用快速统一的方式进行建设，给预制装配式木结构推广带来了阻力。预制装配式木结构与钢材预制装配式结构有差异，但正因木结构自身的这种差异性，所建成的建筑都有独特特点。就传统建筑而言是可行的，但从现代建筑需求分析，无法满足建筑工期快速、高效设计、低成本等要求。因此，企业对于装配式木结构建筑开发积极性较低。

（2）预制装配式木结构设计需要由专业人员开展，专业人员不仅要有较高的技术，同时还要有深厚的人文知识、历史知识，才可以对装配式木结构设计有见解。但目前的建筑人员年龄偏大，且大部分为务工人员，文化水平较低。因此，对于预制装配木结构的认知有明显局限。

（3）产业链不完整。任何建筑模式若出现产业链不完整，必然会出现推广应用问题。我国的钢筋、混凝土上下游产业链已趋于完善，可快速帮助企业获利。而木材的处理较为落后，建筑领域依然倾向于木结构易着火、易腐烂、易招白蚁等传统问题，并不相信木结构设计。过度依赖钢筋、混凝土结构，导致资源不环保、不持续，我国许多地区砂石开采资源已然告急。

（二）发展分析

古建筑预制装配式木结构，未来发展较为宽广。遵循我国传统文化特征，突出木结构自身的独特优势。装配式建筑在我国有独特的使用历史，西方发达国家的装配式建筑主要以钢材为主。我国近年来城市化发展进度加快，因此也跟随西方发达国家使用以钢材为主的装配式建筑结构。但这种装配式建筑结构在舒适性、个性化、多样性中，与木质装配式结构相比有一定的差异。我国近年来也在推崇历史文化保护展示新型方向，作为可持续发展的重要组成部分，现已达到保护发展共识。我国对历史建筑保护理论以及实践影响力也在迅速增强，古建筑预制装配式木结构，在未来将会成长为一个相对独立的学科领域。与未来发展职业互相匹配，同时也能完成老建筑的保护更新，这对于我国未来可持续发展是重要组成部分。我国有优良的文化背景以及深厚的历史传统要求，对于文化遗产保护，要做好文化古迹“原风味”、传统建筑“焕新颜”的要求。对装配式木结构，要分析其质量优势，以及材料优势、人工优势、成本优势，大力推广木质装配式结构建筑。我国已建设对应的生产基地，虽然尚在发展中，但政府开展政策支持，使装配式木结构的发展比例已达30%。且我国装配式建筑的政策文件相应出台，使装配式结构进入快速发展的轨道，迎来了新的发展机遇。

三、古建筑中预制装配式木结构拼装技术分析

对施工要点分析，包含工艺流程、施工方法两种。在工艺流程中，工艺流程要考虑轴线以及标杆，并安装木桩完成柱间支撑。安装木梁完成撑杆构件，最后进行门窗安装。施工方法则划分为5大类：（1）古建筑预制装配式木结构拼装，要求进行测量放线。在得出对应轴线以及标高数据之后，安装木柱完成支撑。随后，开展屋面木基层以及门窗安装。在施工方法中，需要对各构件进行基本分析，检查分析构件规格、数量等是否齐全。检查构件的卯榫咬合部位能否精准咬合，需要精细到毫米级别。按照古建筑的类型以及复杂程度，完成技术分析。（2）立架时，考虑每个房间的柱、梁等尺寸，设置好架子，随后进行检查。通过角梁柱以及山柱顺序，按照编号对柱子进行吊装，并对柱脚的管脚进行临时支撑。依次按照小额枋、大额枋顺序完成吊装。在拨正后，使用线坠吊线立正，将各支撑连接板进行撑牢，完成梁架安装，如图5 所示。（3）校准。校准可以进行拉线校准，如使用砖梁用测试线，从一端至另一端进行持平滚动。左右两端必须保持线头绷紧，随后进行检查。从中间定核心点，进行吊线。而另一侧，则使用肉眼观察线的平整度。需要注意的是，在固定过程中，需要留专人看线。且看线时，要使各尺寸精准无误，注意盘面平整，不得出现斜顶等问题。（4）正身飞头安装。要先调线，随后进行铺钉。不可使飞头差异过大，在安装时，飞头吊线避免出现较大误差。若轻微细小高低误差，可修整飞头解决。注意保障整体测量线的顺直、精准，飞头后尾少于三颗钉，彼此错开，不得呈现直线钉钉等问题。（5）木装修工程。木装修工程是最重要、也是最后阶段，要保障门窗安装合理，按照传统方式进行打钉。在门窗安装时，要保证线条顺直、开关灵活。在格栅划线中，按制作好的样板对盘角后方进行统一划线，并确定各构件的成品规格以及对应的磨损长度。在尺寸测量时，要考虑构件的所在位置以及结构方式，完成预组装。保证所有的柱子接触面灵活，在差活中，要使用直线将抱框调直，随后另一端抵住柱子进行画墨线操作。画完墨线后，要保障抱框柱子、墙面紧密，不留任何空隙。古建筑柱子的高度与直径是有一定比例关系的，柱高与面宽也有一定比例。小式建筑，如长檩或六檩小式，明间面宽与柱高的比例为10：8，即通常所谓面宽一丈，柱高八尺。柱高与柱径的比例为11：1。如清工部《工程做法则例》规定：“凡檐柱以面阔十分之八定高，以十分之七（应为百分之七）定径寸。如面阔一丈一尺，得柱高八尺八寸，径七寸七分。”五檩、四檩小式建筑，面阔与柱高之比为10：7。根据这些规定，就可以进行推算，已知面宽可以求出柱高，知柱高可以求出柱径。相应的，已知柱高、柱径也可以推算出面阔。

图5 古建筑结构（图片来源：中国建筑设计研究院展陈艺术研究所）

四、古建筑预制装配式木结构拼装技术效果分析

古建筑预制装配式木结构拼装技术，有以下几点优势：

（1）具有设计一体化优势。我国多个旅游景点都包含古建筑，装配式木结构可分为宫殿式建筑、硬山建筑、悬山建筑等，均采用木结构。所使用的柱、梁、板等构件由专业木材制作，这些木材经过特殊处理，在耐腐蚀性、抗水性等方面都有较优异的表现。相较于传统的木结构建筑，装配式木结构建筑有着突出优势，是古建筑行业未来发展的方向。在后续，可推崇信息化、一体化管理标准，采用协同设计机制，使施工方案更完善、更紧密配合。构件制作完毕后，采用BIM 模型进行构建，分析预装构件误差，延长建筑寿命。

（2）工程质量。工程质量关系到整个工程的最终呈现效果，因此选材必须严格控制。考虑选材的干燥性、含水率以及防腐要求，规避以往设计中出现的制约因素。例如装配式木结构拼装技术，对木材的温度、湿度等极为敏感。对木材制作方式进行掌控，使木材的含水量得到保障。

（3）降低人工成本。我国建筑行业虽然劳动力充足，但部分建筑出现人员冗余等问题，导致设计成本过高，使传统的施工方式有较大压力。而木质装配式施工机械化程度低，人员只需要通过简单拼接，即可以完成绝大部分工序。有效降低人员数量，提高生产效率。

由此，根据我国的装配式木结构建筑技术标准以及木结构设计规范，我国鼓励装配式建筑发展，对木结构装配式建筑开展政策倾斜。因此，木结构行业要求考虑传统建筑未来发展方向，对施工模式进行更新。保障设计、施工、制作等各环节科学，合力推进木结构建筑健康发展。加大木结构研发投入，攻克应用难题。在木材强度、防火防潮、耐久性方面，都必须有突破性进展，为木结构发展扫清障碍，加快研究多层、高层现代木结构。建筑技术进行试点，贯彻先行标准，完成现代化人才培养方向。使古建筑预制装配式木结构拼装技术有较优的发展前景，实现转型升级。

五、结束语

综上所述，对古建筑预制装配式木结构拼装技术进行分析。随着我国建筑领域的飞速发展，古建筑的优势得以凸显。装配式木结构拼装技术费用合理，且安装更加便捷，在未来的竞争优势将会更加显著。与传统施工方法相比，这种优良的施工技术耗能较少，可以提高设计质量，具有绝对优势。装配式建筑的核心是生产方法的变革，在未来一段时间内，都会是我国建筑行业的一个基本发展方向。基于标准，制定行业内标准，实现思维的强化。古建筑装配式木结构在后续推广中，必然会遇到一定的困难。但这种困难为暂时性困难，未来会得到妥善解决。木质装配式技术在未来，将会带动全行业创新以及转型升级，是我国建造发展的必经之路。古建筑装配式木结构，具有建筑工业化的特质，是装配式建筑不可或缺的重要组成部分。古建筑装配式木质结构将会迎来发展机遇，需要相关单位抓住发展东风，找寻市场利润，紧跟发展步伐。