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性和技術(shù)手段，傳承與創(chuàng)造出具有民族風(fēng)格與地域特色的新型建筑物。與傳統(tǒng)建造方式相比，預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)體系容易實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，更容易滿足人們對(duì)建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)品在數(shù)量和質(zhì)量方面的要求。本文在工程設(shè)計(jì)和施工實(shí)踐的基礎(chǔ)上，對(duì)預(yù)制裝配式技術(shù)在傳統(tǒng)風(fēng)格建筑中的應(yīng)用進(jìn)行研究，歸納總結(jié)傳統(tǒng)風(fēng)格建筑關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)及關(guān)鍵構(gòu)件的裝配式節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)和構(gòu)造。
古建筑的材料及結(jié)構(gòu)特征

中國(guó)傳統(tǒng)古建筑通常以木材為主要建筑材料，并輔之磚、石等材料。由立柱和橫梁組成古建筑的木構(gòu)架結(jié)構(gòu)，其斗拱、檁椽等構(gòu)件既有結(jié)構(gòu)屬性又有裝飾作用，從而使建筑在形式與空間上特色鮮明。傳統(tǒng)古建筑在柱頂、屋檐等部位構(gòu)件繁多且連接復(fù)雜(圖1)，但建筑構(gòu)件截面形式較為統(tǒng)一，具有模數(shù)化特點(diǎn)。加之木材源于自然，便于加工，本身就具有裝配化優(yōu)勢(shì)。通過(guò)對(duì)木材進(jìn)行切削等加工易于形成木構(gòu)架結(jié)構(gòu)的各組件，如柱、梁、椽、斗拱等。施工中通過(guò)卯榫節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)各構(gòu)件裝配式連接，建成的建筑飛檐翼角舒展優(yōu)美、斗拱美輪美奐，充分體現(xiàn)出中國(guó)建筑藝術(shù)的感染力。

圖1 古建筑屋檐

作為古建筑的骨架，木材充分發(fā)揮了其質(zhì)輕、強(qiáng)度大、彈性和韌性比較好、抗沖擊性強(qiáng)、導(dǎo)熱性小、易于加工、外觀好、干燥條件下耐久性好等優(yōu)點(diǎn)。但作為建筑材料，其自身仍有以下不足:如木材在防腐、防火、防蟲(chóng)蛀、耐久性等方面存在缺陷，且使用木材進(jìn)行大規(guī)模建造已不符合環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的要求。如何利用現(xiàn)代材料，使中國(guó)傳統(tǒng)古建筑文化得到繼承和發(fā)展，促進(jìn)其可持續(xù)發(fā)展已經(jīng)成為工程界思考的問(wèn)題。

現(xiàn)代材料在傳統(tǒng)風(fēng)格建筑中的應(yīng)用

傳統(tǒng)風(fēng)格建筑以現(xiàn)代材料(如鋼筋混凝土、鋼材)為主導(dǎo)，依據(jù)古建筑形制建造，其在傳統(tǒng)營(yíng)造法則的基礎(chǔ)上，與現(xiàn)代施工、材料技術(shù)結(jié)合，使建筑既具有傳統(tǒng)建筑風(fēng)格，又具有現(xiàn)代化功能，符合地域文化特色(圖 2，3)。

圖2 鋼筋混凝土傳統(tǒng)風(fēng)格建筑

圖3 鋼結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)風(fēng)格建筑

通過(guò)材料和結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新，傳統(tǒng)風(fēng)格建筑得到了一定的應(yīng)用和發(fā)展，但仍存一些問(wèn)題急需解決，如鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)風(fēng)格建筑在施工中存在鋼筋混凝土現(xiàn)澆支模量大、模板制作和鋼筋綁扎困難、施工質(zhì)量不宜控制等弊端。 

針對(duì)上述問(wèn)題，本文對(duì)傳統(tǒng)風(fēng)格建筑裝配化設(shè)計(jì)和施工的探索，對(duì)預(yù)制裝配式技術(shù)在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)風(fēng)格建筑應(yīng)用進(jìn)行歸納和總結(jié)。

裝配式混凝土技術(shù)在傳統(tǒng)風(fēng)格建筑中的應(yīng)用

鋼筋混凝土材料具有防蟲(chóng)、防火、防腐、抗震等優(yōu)點(diǎn)，建筑結(jié)構(gòu)后期維護(hù)費(fèi)用低，同時(shí)鋼筋混凝土構(gòu)件通過(guò)模板澆筑成型，具有良好的可塑性，適合不同形狀的構(gòu)件，因此成為替代木構(gòu)件的首選材料，但在施工工藝、復(fù)雜程度、施工質(zhì)量保證等方面存在不足。在傳統(tǒng)風(fēng)格建筑的應(yīng)用上，特別是建筑檐口部位的斗、拱、升、耍頭等造型復(fù)雜，施工工藝繁瑣。將預(yù)制裝配式技術(shù)應(yīng)用于鋼筋混凝土傳統(tǒng)風(fēng)格建筑中是當(dāng)務(wù)之急。

提到古建筑不得不提到其中的標(biāo)志性構(gòu)件———斗拱。斗拱是中國(guó)古建筑中最具特色、構(gòu)造和受力特性最復(fù)雜的一組構(gòu)件。斗拱如同獨(dú)特的托架，連接柱、梁及枋，滿足建筑梁柱承托功能的需要，將屋檐的荷載經(jīng)斗拱傳遞到立柱，再由立柱傳至基礎(chǔ)，從而起著承上啟下、傳遞荷載的作用。斗拱具有“結(jié)構(gòu)和裝飾性”的二重性，即斗拱具有力學(xué)功能和美學(xué)功能，是中國(guó)傳統(tǒng)古建筑顯著特征之一。

斗拱由斗、拱、升、昂、翹 5 種基本構(gòu)件組成，這些獨(dú)立構(gòu)件層層疊加、相互組合成為堅(jiān)固且美觀的受力構(gòu)件。設(shè)計(jì)時(shí)依據(jù)斗拱各部位(斗、拱、升、昂、翹)的尺寸和連接關(guān)系對(duì)其拆分(圖 4)，采用預(yù)留后澆孔、預(yù)留鋼筋或預(yù)埋鋼板等方式實(shí)現(xiàn)斗拱各部件場(chǎng)外批量化生產(chǎn)。

圖 4 鋼筋混凝土斗拱裝配化設(shè)計(jì)

斗拱系統(tǒng)在安裝前先進(jìn)行預(yù)裝配，確認(rèn)無(wú)誤后在現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)高進(jìn)行裝配連接(圖5)，將斗拱與主體結(jié)構(gòu)柱通過(guò)錨固鋼筋進(jìn)行節(jié)點(diǎn)整澆或采用斗拱后置倒掛安裝技術(shù)進(jìn)行連接，即斗拱構(gòu)件通過(guò)預(yù)埋鋼板與柱可靠焊接。預(yù)制斗拱施工中應(yīng)做好放線定位工作，同時(shí)對(duì)于角部外挑尺寸較大屋檐處斗拱應(yīng)做好臨時(shí)支承和固定，以防錯(cuò)位、移位。對(duì)斗拱系統(tǒng)進(jìn)行裝配式施工，降低了施工難度，縮短了工期。

圖5 鋼筋混凝土斗拱裝配化施工

鋼筋混凝土斗拱裝配式設(shè)計(jì)和施工，解決了現(xiàn)場(chǎng)支模、鋼筋綁扎、混凝土澆筑等困難，便于工廠化制作，施工工藝簡(jiǎn)單，施工精度和質(zhì)量高。

在進(jìn)行鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)檐口設(shè)計(jì)時(shí)，將檐椽設(shè)計(jì)為預(yù)制構(gòu)件，使其局部箍筋外露，等到椽構(gòu)件混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度后，現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)將預(yù)制椽按照設(shè)計(jì)標(biāo)高支承就位，在椽距之間的椽頂面設(shè)置水泥壓力板作底模，綁扎屋面檐板鋼筋，并將椽的預(yù)留箍筋與挑檐板鋼筋綁扎連接(圖6，7)。這樣施工簡(jiǎn)便，縮短了工期，且施工質(zhì)量易于保證。

圖6 鋼筋混凝土椽、板裝配化設(shè)計(jì)

圖7 鋼筋混凝土椽裝配化設(shè)計(jì)及施工

對(duì)于廊柱也可采用離心法生產(chǎn)預(yù)制混凝土圓管柱，其工藝流程為:鋼筋籠準(zhǔn)備→模板準(zhǔn)備→混凝土準(zhǔn)備→離心法制作鋼筋混凝土圓管柱→養(yǎng)護(hù)、拆模、堆放。離心設(shè)備轉(zhuǎn)速分低、中、高三級(jí)，應(yīng)根據(jù)不同的管徑及工藝要求調(diào)整?；炷亮弦嗽谝?guī)定時(shí)間內(nèi)連續(xù)均勻投入，首先采用低速旋轉(zhuǎn)使布料均勻，后期采用高速旋轉(zhuǎn)使材料充分密實(shí)，將內(nèi)、外壁溢出的石子清除，抹去多余浮漿，使內(nèi)、外壁平整。預(yù)制廊柱現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)基礎(chǔ)可采用杯形基礎(chǔ)。