一種現(xiàn)代仿古建筑基本形式的研究

朱利君 汪小林 曹文根

上海建工四建集團(tuán)有限公司 上海 201103

古建筑承載著中國(guó)傳統(tǒng)優(yōu)秀文化及古代工匠智慧的結(jié)晶，仿古建筑作為古建筑的一種現(xiàn)代拓展形式，被越來(lái)越多地用來(lái)展現(xiàn)國(guó)家和城市的新文明和新面貌[1]。現(xiàn)代仿古建筑如何利用現(xiàn)代建造材料及施工技術(shù)實(shí)現(xiàn)古建筑風(fēng)貌的復(fù)現(xiàn)成為研究的重點(diǎn)。本文以上海某新建仿古建筑園林為背景，闡述一種現(xiàn)代仿古建筑建造的基本架構(gòu)形式。

1 工程概況

上海某新建仿古建筑園林項(xiàng)目以構(gòu)建“中國(guó)傳統(tǒng)居住文化體驗(yàn)園”的方式，通過(guò)明清古典風(fēng)格的建筑、陳設(shè)、家具、庭院園林等再現(xiàn)中國(guó)傳統(tǒng)生活樣式景觀(guān)，開(kāi)展中國(guó)古代居住文化體驗(yàn)活動(dòng)，更好地為新時(shí)代上海國(guó)際高端商務(wù)活動(dòng)及國(guó)際重要外事接待提供保障服務(wù)。該項(xiàng)目占地面積33 104 m2，建筑面積60 556 m2（地上24 843 m2、地下35 713 m2）。

項(xiàng)目建筑風(fēng)格為京式、蘇式、晉式、宋式結(jié)合的建筑群，具有園林風(fēng)格的中式賓館建筑群落，結(jié)合中國(guó)古典江南園林造園手法，通過(guò)亭臺(tái)、樓閣、瀑布、小橋流水，形成園林式的空間布局。

2 仿古建筑現(xiàn)代架構(gòu)形式關(guān)鍵點(diǎn)

因原材料選型困難，古建工藝失傳及現(xiàn)代法律條文規(guī)范制約，原有古建的建造技術(shù)不再滿(mǎn)足現(xiàn)代仿古建筑的需求，采用合理的架構(gòu)形式既能保證仿古建筑風(fēng)貌的復(fù)現(xiàn)，又能節(jié)省經(jīng)濟(jì)支出。仿古建筑架構(gòu)形式的研究主要體現(xiàn)在以下方面：

1）結(jié)構(gòu)框架體系的選擇：一方面，古建筑的結(jié)構(gòu)體系大多采用木結(jié)構(gòu)形式，但目前木材選型及成材周期普遍偏短，成形尺寸普遍偏低，已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足大型古建的施工需求；另一方面，木結(jié)構(gòu)的建筑消防是軟肋，因此從現(xiàn)代角度來(lái)講，采用成熟的混凝土或鋼結(jié)構(gòu)作為仿古建筑結(jié)構(gòu)框架體系是最合適的選擇。

2）建筑基礎(chǔ)功能的構(gòu)造與完備：仿古建筑立足于古建，建筑功能局限于古代居住，已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)代居住要求，其建筑保溫、防水、消防等基礎(chǔ)功能均無(wú)法實(shí)現(xiàn)。因此在仿古建筑上實(shí)現(xiàn)其基礎(chǔ)建筑功能成為另一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。

3）現(xiàn)代構(gòu)架下古建風(fēng)貌的實(shí)現(xiàn)：仿古建筑更側(cè)重的是古建風(fēng)貌的復(fù)現(xiàn)，在現(xiàn)代混凝土或鋼結(jié)構(gòu)框架體系條件下，如何復(fù)現(xiàn)古建外觀(guān)風(fēng)貌成為仿古建筑建造的一個(gè)難點(diǎn)。

3 部署研究

3.1 結(jié)構(gòu)框架體系

受制于原材料以及規(guī)范條文的制約，采用傳統(tǒng)木構(gòu)件作為結(jié)構(gòu)主體承載框架已經(jīng)不能滿(mǎn)足現(xiàn)有大規(guī)模仿古建筑的使用需求，僅能用于庭廊等小型仿古建筑物中。因此，選擇現(xiàn)代的鋼筋混凝土或鋼結(jié)構(gòu)成為仿古建筑的首選結(jié)構(gòu)框架體系。

鋼筋混凝土或鋼結(jié)構(gòu)，相比于木構(gòu)件，在同等承載能力條件下，其截面和節(jié)點(diǎn)構(gòu)造更具有優(yōu)勢(shì)，并且混凝土和鋼結(jié)構(gòu)在成形和連接等施工過(guò)程中更便捷。

在明確了采用現(xiàn)代材料工藝的基礎(chǔ)上，對(duì)于仿古建筑需要深入明確采用結(jié)構(gòu)框架的具體形式。根據(jù)仿古建筑的固有特點(diǎn)和現(xiàn)代建造工藝的實(shí)情，其結(jié)構(gòu)框架需滿(mǎn)足以下原則：現(xiàn)代結(jié)構(gòu)梁柱構(gòu)件等在后期能夠便于仿古風(fēng)貌復(fù)原；結(jié)構(gòu)框架體系需滿(mǎn)足承載能力要求；結(jié)構(gòu)框架體系需便于施工。

首先，為了便于室內(nèi)后期仿古構(gòu)件復(fù)原，結(jié)構(gòu)框架構(gòu)件需與仿古建筑室內(nèi)構(gòu)件保持一致，加之古建木構(gòu)架框架體系為比較成熟的框架形式，因此仿古建筑的內(nèi)部承載結(jié)構(gòu)框架仍然為基于傳統(tǒng)古建架梁式或穿梁式構(gòu)造。

其次，為了便于后期構(gòu)件的仿古風(fēng)貌復(fù)原，其截面需給后期的包鑲與裝飾讓出空間，在滿(mǎn)足承載能力的基礎(chǔ)上，特別對(duì)于框梁，同等截面的承載能力，鋼結(jié)構(gòu)較混凝土結(jié)構(gòu)有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，并且鋼結(jié)構(gòu)吊裝方便，因此，仿古建筑的結(jié)構(gòu)框架體系選擇鋼結(jié)構(gòu)較為合適。在構(gòu)造方式方面，對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，架梁式和穿梁式均能實(shí)現(xiàn)。

最后，混凝土結(jié)構(gòu)存在造價(jià)低、塑形好、施工方便等優(yōu)勢(shì)，故被用于樓面結(jié)構(gòu)，如屋面、水平樓板等。

綜上所述，仿古建筑結(jié)構(gòu)框架體系最終使用混凝土樓面、鋼結(jié)構(gòu)框架組合結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

圖1 仿古建筑鋼混結(jié)構(gòu)體系

3.2 建筑基礎(chǔ)功能實(shí)現(xiàn)與完備

仿古建筑側(cè)重于古建筑風(fēng)貌的重現(xiàn)，但古建筑因歷史原因，其僅滿(mǎn)足于古代人類(lèi)居住需求，建筑基礎(chǔ)功能缺失嚴(yán)重。利用仿古建筑現(xiàn)代結(jié)構(gòu)框架體系構(gòu)建其建筑基礎(chǔ)功能，主要側(cè)重于建筑節(jié)能保溫、消防與防火、防水防潮等方面。

古建筑正面為格柵式門(mén)窗，類(lèi)似于敞開(kāi)構(gòu)造，不利于保溫；外墻為古建磚砌筑，厚度不足以滿(mǎn)足現(xiàn)代規(guī)范熱工計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)；古建筑屋面僅為瓦片和望板，無(wú)隔熱措施。針對(duì)以上問(wèn)題，在不破壞仿古建筑外觀(guān)的條件下，增加保溫構(gòu)造：

1）將中空玻璃用于門(mén)窗，并在玻璃兩側(cè)布置格柵，恢復(fù)古建傳統(tǒng)外觀(guān)，玻璃使用鋁合金邊框并嵌入進(jìn)門(mén)窗卡槽內(nèi)（圖2）。

圖2 仿古建筑門(mén)窗構(gòu)造

2）將外墻體布置為內(nèi)外雙墻構(gòu)造，在墻體內(nèi)側(cè)使用現(xiàn)代加氣砌塊，外側(cè)墻體使用傳統(tǒng)古建磚砌筑以保證外立面古建風(fēng)貌。內(nèi)外側(cè)墻體間夾擠塑板等隔熱材料并使用鋼筋網(wǎng)及砂漿填縫，鋼筋網(wǎng)上伸出拉鉤勾住古建磚以保證外側(cè)墻體的穩(wěn)定（圖3）。

圖3 仿古建筑外墻構(gòu)造

3）利用混凝土澆筑的屋面板作為基層板，使用噴射聚氨酯發(fā)泡劑在屋面混凝土板及瓦片間形成隔熱層，用以屋面保溫（圖4）。

圖4 仿古建筑屋面構(gòu)造

消防及防火是現(xiàn)代建筑最基礎(chǔ)的必備功能，也是規(guī)范強(qiáng)制條文的約束點(diǎn)。但對(duì)于仿古建筑，特別是使用鋼結(jié)構(gòu)后，對(duì)其防火措施的配置將更加嚴(yán)苛。同時(shí)，仿古建筑大量使用木構(gòu)件，對(duì)消防也提出了更高的要求。因此從消防防火角度，對(duì)仿古建筑提出以下有效的解決思路：

1）在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件外側(cè)均勻涂抹厚型防火涂料，并且在涂料施工前，使用角鋼等從構(gòu)件上焊接形成埋件，用于后期的封閉及裝飾施工。

2）通過(guò)研究，在不破壞室內(nèi)古建風(fēng)格外貌的情況下，風(fēng)管及消防管道由地面?zhèn)鬏敽蠼?jīng)室內(nèi)隔墻上升至指定標(biāo)高，風(fēng)管直接在墻體側(cè)面開(kāi)出，消防水管則走椽子和梁的內(nèi)芯到指定位置，然后設(shè)置噴淋頭。

3）規(guī)范要求消防栓必須外露，因此消防水管在消防管進(jìn)入墻體后設(shè)置內(nèi)嵌消防箱。

防水防潮主要是地面防潮和屋面防水。古建筑，特別是京式建筑，主要考慮北方干燥、無(wú)風(fēng)等氣候環(huán)境，而對(duì)于上海等南方沿海城市，古建筑則需針對(duì)臺(tái)風(fēng)、潮濕、多雨等氣候環(huán)境作出改進(jìn)。首先，針對(duì)混凝土屋面，在屋面保溫層下方設(shè)置防水卷材，用于屋面因混凝土開(kāi)裂等原因?qū)е碌臐B水或漏水。其次，針對(duì)地面防潮，主要采用2種方式：一是遵循古建做法，設(shè)置明臺(tái)，并且在明臺(tái)四周布置排水設(shè)施，將臺(tái)面與地面架空以實(shí)現(xiàn)防潮效果；二是采用地面布置隔潮層，在地面地坪之下布置碎石、保溫棉及隔水薄膜等實(shí)現(xiàn)隔潮。

3.3 現(xiàn)代構(gòu)架下仿古建筑風(fēng)貌的實(shí)現(xiàn)

仿古建筑建造的關(guān)鍵點(diǎn)在于如何仿古，因此在現(xiàn)代鋼筋混凝土或鋼結(jié)構(gòu)架構(gòu)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)古建筑傳統(tǒng)風(fēng)貌成為研究的重點(diǎn)?，F(xiàn)代架構(gòu)下仿古建筑風(fēng)貌實(shí)現(xiàn)的研究主要從外在和內(nèi)里展開(kāi)。

仿古建筑最典型、最耀眼的特征在于屋面，在現(xiàn)代架構(gòu)上復(fù)現(xiàn)古建屋面風(fēng)貌成為仿古建筑建造的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。對(duì)于屋面施工，首先在混凝土屋面斜板澆筑時(shí)預(yù)埋出屋面鋼筋頭，用于屋面系統(tǒng)的硬拉結(jié)，避免上海等沿海暴風(fēng)雨天氣造成屋面瓦片的飛出；其次，待屋面防水保溫等工序施工完畢后，利用屋面的鋼筋頭布置鋁材圍檁，通過(guò)鋁材圍檁調(diào)節(jié)瓦片高低以實(shí)現(xiàn)曲率的變化。圍檁為上下兩層堆疊布置，下層圍檁通過(guò)鉆孔連至屋面預(yù)埋鋼筋頭，其后電焊固定，上層圍檁與下層圍檁垂直相交，并通過(guò)不銹鋼螺栓拉結(jié)固定；待屋面圍檁施工結(jié)束后，使用不銹鋼螺釘固定屋面瓦片于鋁合金圍檁上（圖5）。

圖5 屋面掛瓦施工做法

仿古建筑外貌的另一典型特征便是外墻的施工。正如前文所述，對(duì)于墻體的砌筑使用了一墻兩分的施工辦法。內(nèi)墻用于結(jié)構(gòu)承載，確保墻體的穩(wěn)定；外側(cè)使用古建磚體恢復(fù)傳統(tǒng)古建外墻風(fēng)貌。內(nèi)墻圈梁及構(gòu)造柱上預(yù)埋鋼筋環(huán)并布置鋼筋網(wǎng)，外墻古建磚通過(guò)拉鉤與鋼筋網(wǎng)連接。內(nèi)外墻之間可以根據(jù)需求布置防水保溫措施，并灌漿填充密實(shí)。此種方案雖然增加了成本投入，但從整體上考慮，該方案為墻體自身穩(wěn)定及保溫防水等提供基面，避免了額外的措施投入，綜合成本并未上升（圖6、圖7）。

圖6 內(nèi)外墻鋼筋網(wǎng)拉結(jié)體系

圖7 仿古建筑外墻完成效果

對(duì)于仿古建筑室內(nèi)，最重要的是處理好現(xiàn)代構(gòu)件與古形態(tài)之間的轉(zhuǎn)化。傳統(tǒng)古建室內(nèi)構(gòu)件主要分為2個(gè)部分：框架承載構(gòu)件及屋面構(gòu)件。

框架構(gòu)件主要為梁柱體系，因采用現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)，故需要在鋼結(jié)構(gòu)外側(cè)進(jìn)行處理以達(dá)到古建效果。在本項(xiàng)目施工中，主要采用了包鑲工藝：

1）針對(duì)立柱等豎向構(gòu)件，首先根據(jù)圓柱的大小制作鋼柱內(nèi)襯鋼套，鋼套一分為二，其后在內(nèi)襯鋼套外側(cè)固定圓弧形木飾面板，木飾面板與內(nèi)襯鋼套使用不銹鋼自攻螺釘固定，自攻螺釘由內(nèi)襯鋼套弧形面內(nèi)側(cè)擰入。接著在鋼柱防火涂料施工完畢后，將內(nèi)襯鋼套安裝至鋼柱上，內(nèi)襯鋼套與鋼柱通過(guò)焊接在鋼柱上的鋼板連接件焊接固定，最后使用木飾面板對(duì)缺口區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)缺施工，完成鋼柱的包鑲工作（圖8、圖9）。

圖8 柱包鑲構(gòu)造示意

圖9 柱包鑲完成效果

2）針對(duì)梁枋等水平構(gòu)件，其原理與鋼立柱一致，也是通過(guò)在鋼結(jié)構(gòu)上布置剛性支架，利用剛性支架安裝木飾面板，不同點(diǎn)在于立柱剛性支架采用了內(nèi)襯鋼套，而水平構(gòu)件則通過(guò)在鋼結(jié)構(gòu)上焊接連接板，通過(guò)連接板焊接小型方鋼管作為支架體系。為了便于隱藏安裝螺釘，支架上使用歐松板打底，然后在歐松板外側(cè)安裝木飾面板。木飾面板使用榫卯工藝安裝，并在榫卯凹槽位置使用螺釘與歐松板固定，其余大面則使用木工膠黏結(jié)（圖10、圖11）。

圖10 梁包鑲構(gòu)造示意

圖11 梁包鑲完成效果

對(duì)于屋面構(gòu)件，因屋面板為混凝土構(gòu)造，故屋面構(gòu)件包括望板、木椽等不再需要承載屋面荷載，因此整個(gè)室內(nèi)屋面構(gòu)件均為下掛裝飾構(gòu)件。據(jù)此，針對(duì)該類(lèi)構(gòu)件僅需深化后維持自身穩(wěn)定即可：對(duì)于屋面望板，直接取消，利用混凝土底部基面直接批膩?zhàn)?；?duì)于木椽，則通過(guò)設(shè)置在梁上的椽卡進(jìn)行固定（圖12）。對(duì)于挑檐區(qū)域，利用屋面混凝土板下方預(yù)埋鐵板埋件，后期在預(yù)埋鐵板上焊接圓鋼，在飛檐木椽上開(kāi)孔并穿過(guò)圓鋼焊接固定，以營(yíng)造飛檐的效果（圖13）。

圖12 屋面椽子完成效果

圖13 屋面飛椽完成效果

4 結(jié)語(yǔ)

本文基于上海某仿古建筑園林項(xiàng)目，對(duì)現(xiàn)代框架結(jié)構(gòu)體系條件下的仿古建筑整體架構(gòu)形式進(jìn)行了總結(jié)，主要內(nèi)容如下：

1）通過(guò)材料選型，說(shuō)明古建筑的傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)體系在現(xiàn)代條件下的適用性有待商榷，從承載能力、施工便利等角度選擇了鋼筋混凝土及鋼結(jié)構(gòu)框架體作為仿古建筑的結(jié)構(gòu)承載體系，其中鋼結(jié)構(gòu)用作框架梁柱構(gòu)件，混凝土用作水平樓板構(gòu)件，并根據(jù)古建筑傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)架設(shè)形式確定鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)造。

2）在現(xiàn)代結(jié)構(gòu)框架體系的基礎(chǔ)上，以現(xiàn)代建筑為參照，通過(guò)一系列措施構(gòu)建或完善仿古建筑的基礎(chǔ)功能，包含防火與消防、節(jié)能與保溫、防水與隔潮等方面，在維持仿古建筑外觀(guān)風(fēng)貌的基礎(chǔ)上，通過(guò)疊加或內(nèi)嵌的手段，將該類(lèi)功能構(gòu)件實(shí)施到建筑體內(nèi)，以滿(mǎn)足其建筑功能要求。

3）仿古建筑展現(xiàn)了古建筑的傳統(tǒng)風(fēng)貌，因此其建筑外觀(guān)表現(xiàn)更為核心。針對(duì)現(xiàn)代混凝土或鋼結(jié)構(gòu)的框架體系，利用包鑲工藝實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代骨架到古代風(fēng)貌的轉(zhuǎn)變，同時(shí)在屋面混凝土板的基礎(chǔ)上，利用下掛裝飾構(gòu)件（木椽）以實(shí)現(xiàn)室內(nèi)屋面的古建效果。