唐山園博會仿唐暢觀臺工程銅裝飾設(shè)計與施工研究

劉景生

（中鐵一局集團(tuán)第二工程有限公司，河北 唐山 063004）

0 引言

作為我國歷史上一個輝煌的時代，唐朝的建筑頗具特色，其突出特點(diǎn)是氣魄宏偉，嚴(yán)整壯觀。通過觀察現(xiàn)存木建筑可以看出唐代建筑藝術(shù)加工和結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一，尤其斗栱的結(jié)構(gòu)、柱子的形象、梁的加工等，都彰顯了力與美的統(tǒng)一，令人感到構(gòu)件本身受力狀態(tài)與形象之間內(nèi)在的聯(lián)系。隨著近年來國內(nèi)旅游的蓬勃發(fā)展，具有獨(dú)特中國傳統(tǒng)歷史風(fēng)格的仿古建筑因其獨(dú)特的文化氣息受到大家的關(guān)注。

基于此，本文擬從仿唐風(fēng)格的建筑施工出發(fā)，重點(diǎn)對銅裝飾的設(shè)計理念與重點(diǎn)施工工藝進(jìn)行分析，并通過與傳統(tǒng)木質(zhì)建筑結(jié)構(gòu)相對比為同類仿唐樓閣建設(shè)提供參考。

1 現(xiàn)代設(shè)計理念

1.1 現(xiàn)代結(jié)構(gòu)設(shè)計理念

傳統(tǒng)樓閣建筑由于受當(dāng)時施工條件、材料的制約，以木結(jié)構(gòu)作為主要的結(jié)構(gòu)形式，建筑物在布局方面一般采用對稱的方式，層次感豐富，承重構(gòu)件傳力路線明確。暢觀臺坐落于唐山園博園的主山山頂，是整個園區(qū)的制高點(diǎn)，也是園區(qū)的標(biāo)志性建筑，臺基礎(chǔ)主要為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)（承臺部分）；承臺底部為800的鋼筋混凝土灌注樁，上部主體為鋼結(jié)構(gòu)，裝飾面為銅制裝飾，室外部分主要凸顯造型，整體簡單大氣，部分位置點(diǎn)綴寓意吉祥類裝飾紋樣；室內(nèi)設(shè)有4根主立柱及內(nèi)檐柱，采用全紋飾手法裝飾，紋飾采用纏枝西番蓮紋樣，寓意江山萬代、連綿不斷。4根主立柱寓意四季平安、四平八穩(wěn)、四海一家。暢觀臺作為唐山園博會最具代表的建筑，通過運(yùn)用銅裝飾施工工藝，打造一座宏偉大氣的觀景臺，彰顯了唐山這座城市的魅力。

暢觀臺項目采用黑色屋面瓦，可與墻面及柱面顏色區(qū)分，對比效果更佳；采用神獸類紋樣、鳳凰紋飾作為瓦當(dāng)紋飾主題，滴水部分采用卷草紋飾作為滴水紋飾主題，采用銅制手工雕刻的形式來展現(xiàn)。鳳凰又名不死鳥，與唐山鳳凰城人民不屈不撓的精神相呼應(yīng)。

室內(nèi)吊頂形式為平棋吊頂，頂內(nèi)紋樣以花海為主題。中間最大的造型圖案為牡丹花，因?yàn)槟档榛ㄖ兄?。周?個大的采用月季花圖案，月季為唐山的市花，象征著堅韌不拔。其他更小的“井”字格內(nèi)為各種各樣的花。牡丹花象征中央，月季及其他象征地方，形成地方圍繞中央的形式。形成一幅百花齊放、百花爭艷的畫作。

1.2 與傳統(tǒng)建筑設(shè)計差異

1）結(jié)構(gòu)外形的差異 傳統(tǒng)建筑由于受當(dāng)時建筑材料、施工條件等限制，故多采用木構(gòu)架，不同時期的建筑有不同特點(diǎn)，同一時期的建筑外形大同小異；暢觀臺以鋼結(jié)構(gòu)為主體框架，下有50根鋼筋混凝土樁基支撐，有足夠的支撐強(qiáng)度，也有很大的韌性，滿足抗風(fēng)、抗震要求，外部銅構(gòu)裝飾顯得整體造型氣勢宏偉。

2）建筑材料與功能的差異 傳統(tǒng)建筑材料主要以土和木材為主，功能方面主要用于居住，為人們提供遮風(fēng)擋雨的住處，再者就是為了祭祀；與傳統(tǒng)項目不同，現(xiàn)代建筑運(yùn)用了許多新型材料且多為高層建筑，能夠大幅提升當(dāng)?shù)爻鞘性谌藗冃闹械男蜗?，而且因其造型特別、視覺沖擊強(qiáng)烈，常會成為所在城市和國家的“新地標(biāo)”。

3）制作與安裝差異 傳統(tǒng)建筑基本是人工建造，加工、安裝都在現(xiàn)場進(jìn)行，往往施工周期會很長；暢觀臺施工前通過Tekla軟件的應(yīng)用，使技術(shù)人員、安裝施工人員對暢觀臺的整體結(jié)構(gòu)及各部件之間的連接有了更加形象的認(rèn)識，構(gòu)件后臺加工完成后運(yùn)至現(xiàn)場，機(jī)械配合人工安裝，極大地縮短了工期。

2 重點(diǎn)工藝環(huán)節(jié)控制

2.1 銅裝飾加工工藝

本工程銅裝飾采用黃銅材質(zhì)，黃銅具有良好的機(jī)械性能和耐磨性能，通過不同的加工工藝將其制作成現(xiàn)場所需的部件，包括銅瓦、寶頂、柱腳、柱面等。

1）黃銅成型的液壓工藝 對放在容器內(nèi)的金屬錠坯從一端施加外力，強(qiáng)迫其從特定的?？字辛鞒?，從而獲得所需要的斷面形狀和尺寸，是一種塑性成型方法。此工藝部分主要用于瓦片制作。

2）黃銅成型的鑄造工藝 利用鍛壓機(jī)械對金屬坯料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形以獲得具有一定機(jī)械性能、一定形狀和尺寸鍛件的加工方法。此工藝部分主要用于寶頂及柱腳裝飾制作。

3）黃銅成型的拉絲工藝 主要用于金屬壓力加工中。在外力作用下使金屬強(qiáng)行通過模具，金屬橫截面的面積被壓縮，并獲得所要求的橫截面形狀和尺寸，此加工方法稱為金屬拉絲工藝。此部分工藝主要用于墻面平板拉絲包銅飾面制作。

4）黃銅成型的蝕刻、沖壓、浮雕工藝 此部分工藝主要用于柱面、梁枋、吊頂面裝飾制作。

2.2 黃銅焊接工藝

黃銅焊接的方法有氣焊、碳弧焊、手工電弧焊和氬弧焊。本工程采用手工氬弧焊施工方法。手工鎢極氬弧焊焊接黃銅的焊接參數(shù)如表1所示。

表1 手工鎢極氬弧焊焊接黃銅的焊接參數(shù)

黃銅焊接是構(gòu)件連接的重要環(huán)節(jié)，難度大，對質(zhì)量、精度要求高，若焊接施工過程控制不到位，必將產(chǎn)生焊接質(zhì)量問題，對后續(xù)的施工生產(chǎn)埋下安全隱患。為提高焊接質(zhì)量，要嚴(yán)格檢測焊接材料，儲存必須在專用庫房內(nèi)；必須對上崗的特種作業(yè)人員進(jìn)行培訓(xùn)、考核，焊接順序和焊接方向要嚴(yán)格控制；嚴(yán)格按技術(shù)規(guī)范的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對焊縫外觀進(jìn)行檢查，焊縫需飽滿，不得有裂紋、焊瘤等外觀缺陷。

2.3 銅裝飾表面噴漆處理

銅材作為裝飾行業(yè)中的高檔產(chǎn)品，要求所用的產(chǎn)品必須具備良好的耐候性、耐腐蝕性、耐粉化黃變性，縱觀現(xiàn)在比較主流的工業(yè)品中，氟碳漆的各方面性能均比較符合銅材的防腐防銹性能需求，逐漸成為非常不錯的選擇。由于本工程具有工期緊、工作量大、施工工藝復(fù)雜、要求高等特殊性，故決定除寶頂外所有成品在廠區(qū)噴涂油漆，現(xiàn)場安裝焊接點(diǎn)采用現(xiàn)場補(bǔ)噴油漆的施工方法，寶頂采取現(xiàn)場打磨噴漆的方法。

2.4 構(gòu)件安裝控制措施

暢觀臺銅構(gòu)件將整個鋼結(jié)構(gòu)主體包裝起來，展示在游客面前，所以銅裝飾的安裝至為關(guān)鍵，項目部對各部分銅構(gòu)件安裝分別進(jìn)行了探討。

1）寶頂安裝 暢觀臺項目所用的寶頂屬于圓形寶頂?shù)囊环N，高度為3.5m，最寬處為1.5m，銅材質(zhì)厚度為2mm，防止雷擊穿，工藝為手工鍛造。手工鍛造用的錘有手錘和大錘之分。暢觀臺寶頂在手工鍛造后又經(jīng)打磨拉絲，并噴氟碳漆處理進(jìn)行吊裝。內(nèi)部為空心結(jié)構(gòu)，外形靠內(nèi)部支撐架凹好造型加裝銅面，手工鍛造并與屋面避雷裝置連接。

寶頂?shù)陌惭b難點(diǎn)在于吊裝過程中如何在保證自身不被磕碰損壞的同時保證其穩(wěn)定性，平穩(wěn)安裝在最頂層。項目部經(jīng)計算采用合適的吊車，安裝前進(jìn)行試吊，保證吊裝過程寶頂不傾斜，吊至同一標(biāo)高的支座上進(jìn)行焊接固定（見圖1）。

圖1 寶頂安裝效果

2）瓦當(dāng)安裝 瓦當(dāng)又稱"瓦頭"，指的是銅瓦頂端下垂的特定部分。既便于屋頂流水，起著保護(hù)檐頭的作用，也增加了建筑的美觀性。其樣式主要有圓形和半圓形兩種。滴水瓦可以保護(hù)墻壁的潔凈。一端帶著下垂的邊，底瓦位于檐口處，其下端有下垂的圓尖形瓦片。瓦當(dāng)?shù)嗡糠衷谟^賞角度上通常以繪制神獸類、花卉類圖案進(jìn)行建筑屋面美化。

本項目共有2層屋面，均為外檐坡屋面，施工難度大?，F(xiàn)場提前加工好龍骨桁架，然后逐層進(jìn)行吊裝作業(yè)。根據(jù)圖上壟距結(jié)合現(xiàn)場鋼柱之間的實(shí)際尺寸，對各等分內(nèi)的壟距進(jìn)行微調(diào)并彈線。本項目底瓦下由2.0mm厚鍍鋅鋼板滿鋪，刷1.5mm厚LEAC防水涂料，鋼板上安裝瓦口板，瓦口板為底瓦的底部支撐件，必須嚴(yán)格按照事先調(diào)整好的壟距設(shè)置，誤差控制在3mm以內(nèi)。安裝底瓦，依據(jù)壟距中線設(shè)底瓦，用不銹鋼支承件將底瓦焊接固定在龍骨上，支承件間距為1m，遇特殊情況可稍作調(diào)整。勾頭瓦的勾子應(yīng)貼滴子，在兩塊蓋瓦的交接處進(jìn)行焊接將其固定在底瓦上。交接部位需用與瓦近似膠密封。

3）斗栱安裝 暢觀臺項目斗栱主要起到裝飾作用，外檐斗栱部分采用寬金線勾邊瀝粉貼金手法突出斗栱造型，簡單大氣。我國第一部建筑法規(guī)宋朝李誡組織編制的《營造法式》里寫道：“一曰櫨枓。施之於柱頭，其長與廣，皆三十二分?！币鉃闄径钒卜庞谥^之上，平面為方形，長度與寬度都是32份。暢觀臺借此施作。

斗栱安裝的難點(diǎn)在于如何定位，項目部采用激光水準(zhǔn)儀進(jìn)行抄平、定位，用墨斗彈好控制線，斗栱施工前先焊接好橫梁骨架再焊接內(nèi)襯骨架，然后進(jìn)行各類斗栱的組裝焊接，焊接前確認(rèn)好尺寸，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際進(jìn)行調(diào)整，保證斗栱協(xié)調(diào)一致（見圖2）。

圖2 斗栱安裝效果

4）外檐柱安裝 建筑檐下最外一列支撐屋檐的柱子，也叫外柱。外檐柱在建筑物的前后檐都有。暢觀臺項目外檐柱依據(jù)原設(shè)計方案上部采用砍梭柱，只有上部做收殺，中間、下部均為直柱，宋式稱梭形柱。《營造法式》中梭柱做法規(guī)定將柱身依高度等分為三，上段有收殺，中、下二段平直。整體柱面為素面形式，只在梭柱柱頭部位增加部分寓意吉祥如意的寶相花紋樣作為點(diǎn)綴，使整體建筑室外造型輪廓突出。

5）金屬欄桿 二層欄桿部分采用銅制欄桿，樣式可遵循原設(shè)計風(fēng)格樣式，欄桿包頭采用卷草紋類紋飾裝飾。卷草紋為我國傳統(tǒng)圖案之一，多取忍冬、荷花、蘭花、牡丹等花草，經(jīng)處理后作“S”形曲線排列，構(gòu)成連續(xù)圖案，花草造型多曲卷圓潤，通稱卷草紋，因盛行于唐代，故又名唐草紋。總體結(jié)構(gòu)舒展而流暢，飽滿而華麗，生機(jī)勃勃，寓意祥和如意。

銅欄桿施工難點(diǎn)在于對線形的控制與對立柱垂直度的把握。在線形上由于欄桿為拼裝安裝，對焊接技術(shù)是種考驗(yàn)?，F(xiàn)場先將立柱，通過放線、調(diào)直調(diào)平進(jìn)行焊接，利用掛線方式將欄桿進(jìn)行拼裝，再加上后期打磨與金具的包裹，呈現(xiàn)出一種安全又大氣的效果。

6）梭柱安裝 參照《營造法式》梭柱的釋義，具體做法為：首先測量每根鋼柱的垂直度，確保內(nèi)襯骨架達(dá)到施工要求，施工中為保證鋼板的韌性，在內(nèi)襯鋼板下增加一層油氈，準(zhǔn)備工作就緒后，進(jìn)行梭柱的整體施工。

7）吊裝安全控制措施 本工程需要大量吊裝作業(yè)，各種預(yù)制構(gòu)件的安裝都通過吊裝進(jìn)行，項目部針對預(yù)制構(gòu)件吊裝風(fēng)險進(jìn)行交底及安全培訓(xùn)。重要構(gòu)件吊裝前應(yīng)進(jìn)行試吊，在吊裝過程中吊點(diǎn)變形易使構(gòu)件在半空中發(fā)生翻轉(zhuǎn)或掉落，嚴(yán)重危及塔式起重機(jī)下方施工人員的安全。作業(yè)時，安排專人監(jiān)護(hù)物體、起吊繩索以及各部分連接受力情況，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

3 結(jié)語

唐山園博會暢觀臺工程銅裝飾的現(xiàn)代設(shè)計理念結(jié)合了傳統(tǒng)唐代風(fēng)格，也突出了現(xiàn)代結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)點(diǎn)（見圖3）。在施工方面，現(xiàn)代結(jié)構(gòu)施工工藝與傳統(tǒng)木質(zhì)結(jié)構(gòu)有較大差異，對關(guān)鍵環(huán)節(jié)尤其是銅裝飾施工的加工制作、焊接、安裝等進(jìn)行了總結(jié)，可為類似工程項目提供參考。

圖3 暢觀臺鳥瞰