[摘要] 我国古代传统建筑、园林建筑中主要以木材为建筑材料，木构件构造复杂。本文结合五彩田园·桂园项目，对古建筑角脊的仿制全过程进行介绍，其中重点对木构件仿制模具制作进行阐述。
[摘要]结合五彩田园·桂园项目，对古建筑角脊的仿制全过程进行介绍，其中重点对木构件仿制模具制作进行阐述。通过施工全过程的质量控制，成功完成古建筑角脊的仿制施工，并取得良好的社会效益和经济效益，可供相关工程参考。
[关键词]古建筑;木构件;仿制;安装;施工技术
我国古代传统建筑、园林建筑中主要以木材为建筑材料，为响应国家绿色施工的战略要求，现代仿古建筑常采用混凝土、水泥砂浆仿制木构件[1]。古建筑木构件构造复杂，尤其是古建筑悬山式屋顶上的角脊、垂脊等构件，其体型大，多为不规则弧线造型，侧面兼有复杂的雕花纹路[2]。为仿制造型复杂的古建筑木构件，充分考虑模具的强度以及装拆方便，须制作定型化模具。对大型古建筑木构件仿制，将构件分对称两部分制作成中空构件，达到减轻自重，便于吊装作业的目的[3-4]。在构件中加入纤维网格布，解决了构件开裂、耐久性差的问题。基于以上关键技术创新，总结了古建筑木构件仿制及安装施工技术，并在多个项目实践，取得了较好的经济效益和社会效益。
1工程概况
五彩田园·桂园项目位于广西玉林市，总建筑面积为5062m2，共包含展厅、大会议室、办公部分、前门楼等子项。其中大会议室为单层仿古建筑，建筑总长约48m，宽约19m，屋面檐口标高为9.4m，坡屋面顶部标高为13.200m，结构形式为钢筋混凝土框架结构，采用重檐歇山式屋面，四角设计角脊，出际顶设计垂脊，建筑两端山面博风板下设计悬鱼，挑间梁与抱头梁间设计宝瓶，挑间梁前端挂垂花。角脊、垂脊共8个大型木构件，宝瓶、悬鱼、雀替等若干个小型构件，如图1所示。这些构件原设计均为木构件，考虑到造价及环保等综合因素，现采用水泥砂浆仿制木构件。上述构件仿制方法基本一样，本文以角脊为例叙述仿制施工技术。
2工艺流程
仿制模具制作→模具组装、加固→水泥砂浆打底→焊接钢筋网→中间及面层砂浆→构件拼装→定位吊装→饰面→验收。
3施工过程控制要点
3.1仿制模具制作
3.1.1深化设计1)构件分对称两部分制作，对称面法线与构件短边平行。设计分型面将单侧模具分成若干块，分型面设计以形状简单，易组装，易脱模为原则，各分块模具长宽比宜为0.5～1，且分块模具边长宜≤2m。2)根据分块模具的短边尺寸，参考文献[5]的试验结果，选择玻璃钢模具的厚度如表1所示。3)利用CAD三维透视技术提取古建筑木构件设计图中的控制点坐标。3.1.2模型制作1)制作1∶1的等比例模型。用轻质胶合板制作模型骨架，模型骨架尺寸略小于构件。2)用含水量40%左右，呈可塑状态的红黏土修整模型的细部与表面[3]，勾勒出木方角脊的弧线及两侧面的花纹。3)根据控制点坐标调整模型尺寸及弧线造型，使之与设计图纸吻合。3.1.3模具制作1)根据制作现场的环境配制玻璃钢树脂，常温下(20℃)环氧树脂、丙酮、固化剂质量比为10∶1∶2，固化剂应根据制作现场当时的气温调整用量。2)将环氧树脂加热，降低其黏度。加入丙酮，机械搅拌或手工搅拌均匀，后加入固化剂，搅拌均匀即可使用。3)清理模型表面的杂物、灰尘，打8号脱模蜡，用干净的棉布以旋转的方式将蜡均匀地涂抹于模型表面，15分钟后，再用洁净的棉布将模糊的表层逐渐擦至光亮。4)刷HR-33#间苯型胶衣树脂一层，静置待胶衣层固化。5)模型胶衣层固化后，刷基层玻璃钢树脂，铺玻璃纤维毡，每铺一层玻璃纤维毡即在玻璃纤维毡上刷一层玻璃钢树脂，严格控制玻璃钢树脂的用量，以充分浸润玻璃纤维毡为准，用毛刷将玻璃钢树脂涂刷均匀，压紧玻璃纤维毡，赶出气泡[5]。6)每刷完一层玻璃钢树脂静置半小时，待玻璃钢树脂固化放热，再进行下一层施工，直至玻璃钢模具的设计厚度。静置两天待玻璃钢树脂固化定型。7)脱模修整，加工各分块模具连接用的螺栓孔，螺栓开孔小于螺栓直径1～2mm为宜。8)木方角脊分块模具连接采用M5×30螺栓，螺栓孔间距200mm。
3.2模具组装和加固
3.2.1模具组装1)将分块模具平放在平整场地上，根据设计分型面组合成单边整体模具，并用螺栓将分块模具连接牢靠。2)螺栓与模具接触部位应增加橡胶垫圈，并控制螺栓拧紧力矩，避免模具挤压破坏。3)模具组装完成后检查模具的尺寸偏差[6]。3.2.2模具加固1)对于木方角脊等大型木构件仿制模具，用角钢、钢板条加工制作模具底部钢框架，加强模具的刚度和整体性，如图2所示。2)木方角脊模具长边方向采用两条尺寸为L30×30×5的角钢加固，角钢按木方角脊模具的弧度弯折，尽量与模具贴合。3)两条角钢通过30mm×5mm钢板条焊接连接。钢板布置间距<1m。4)模具底部钢框架焊接质量应符合GB50205—2001《钢结构工程施工质量验收规范》二级焊缝的外观质量要求。5)将模具安置于加工好的钢框架上，用胶水粘结，并用填缝料填塞模具与钢框架之间的间隙。
3.3水泥砂浆打底
1)在模具内侧涂刷高性能水泥砂浆脱模剂。2)用空压机喷洒水泥浆一层，使构件表面光滑，免去刷涂料前的大面积基底打磨处理，水泥浆厚度宜控制在2mm以内。水泥浆水灰比宜为0.4～0.45。3)设置脱模吊钩，脱模吊钩采用直径12～16mm钢筋制作，锚固长度>300mm，高度<200mm，且不应影响构件的拼装。4)脱模吊钩布置点连线围成的多边形形心与木构件仿制品重心重合，且脱模吊钩之间的距离不应大于构件长度的2/3，保证起吊脱模时受力均衡合理。5)木方角脊脱模吊钩采用直径12mm螺纹钢制作，扩大端布置两个脱模钩，缩口端布置一个脱模钩，如图3所示。6)刷打底水泥砂浆20mm厚，保证钢筋保护层厚度，用木抹子挤压密实。7)打底水泥砂浆采用粗砂，水泥、砂配合比1∶2，掺入高分子聚合物乳液，掺量为水泥质量的15%[3]。8)在水泥砂浆的表面覆盖一层耐碱性纤维网格布，耐碱性纤维网格布稍微压入砂浆层，网格布尺寸应超出构件边。9)在水泥砂浆初凝后(1～2h)进行洒水养护。
3.4焊接钢筋网
3.4.1焊接钢筋网设计1)钢筋网宜采用HRB400级钢筋，纵向受力钢筋直径应≥5mm，且应满足《混凝土结构设计规范》中最小配筋率的要求。根据施工经验与相关试验，钢筋网直径和间距可根据构件壁厚按表2选配[3]。2)本次木方角脊壁厚取70mm，其焊接钢筋网纵向受力钢筋直径16mm，分布钢筋直径8mm，纵向受力钢筋按木构件仿制品设计弧度弯曲，间距≤200mm，分布钢筋间距250mm。3.4.2钢筋网焊接1)焊接钢筋网所用钢筋均应在钢筋加工棚加工。分布钢筋伸出构件3～5cm，用于后续构件拼装焊接施工。2)打底砂浆终凝后(4h)开始焊接钢筋网。3)纵向受力钢筋和分布筋的全部交叉点均用电弧焊接。4)焊接钢筋网表面不得有影响使用的缺陷，焊接钢筋网几何尺寸的允许偏差应符合规范规定。
3.5构件拼装
3.5.1焊接内部支撑桁架1)构件内部支撑桁架由顶部支架筋、底部支架筋、支架腹筋焊接连接形成。构件内部支撑桁架采用钢筋规格同纵向受力钢筋。2)构件顶面拼缝位置布置顶部支架筋，预留的分布筋向内弯折90°后与顶部支架筋焊接。3)构件底部通长布置底部支架筋，底部支架筋与预留的分布筋焊接。4)顶部、底部支架筋通过支架腹筋焊接相连，支架腹筋与底部支架筋的夹角应≥45°。5)在两个预留口位置焊接吊装吊钩，吊钩采用直径12～16mm螺纹钢筋制作，吊装吊钩与脱模吊钩、构件内部支撑桁架焊接。6)构件与结构安装时，在底部布置通长的角钢，角钢与预留的分布筋、底部支架筋焊接。角钢上焊接钢板条，钢板条垂直于角钢，长度同构件底部宽，间距0.5m。7)木方角脊内部支撑桁架选用16mm螺纹钢焊接完成，底部布置∟30×30×5mm，角钢上焊接30mm×5mm钢板。8)构件内部支撑桁架焊接完成后进行焊接及外观质量检查，合格后对支撑桁架及吊装吊钩等外露件刷防锈漆。3.5.2起吊拼装木方角脊拼装架搭设如图4所示。1)在平整地面搭设拼装架，拼装架宜采用钢管、扣件搭设。2)拼装架除具有足够的承载力和刚度外，应满足相关规范的架体构造要求，且应保证搁置构件的钢管水平。3)将焊有钢板的单边构件吊到拼装架上，固定好后将另外半边木构件仿制品吊到拼装架上，调整好位置后焊接构件预留分布钢筋固定。3.5.3拼缝处理1)清理构件拼缝处的焊渣、灰尘等杂物并淋水润湿。2)铺一层耐碱性纤维网格布作为底模，抹1cm厚水泥砂浆，水泥、砂配合比1:2，掺入高分子聚合物乳液，掺量为水泥质量的15%。3)铺一层耐碱性纤维网格布防止开裂，防裂纤维网格布超出拼缝10cm，打0.5～1cm厚水泥砂浆覆盖耐碱性纤维网格布。
3.6定位安装
悬鱼、宝瓶、垂花等小型构件通过人工进行安装，角脊等大型构件通过起重机械进行吊装。3.6.1定位安装1)根据设计图纸在屋面弹出定位线，沿定位线设置与构件焊接的预埋件。预埋件可用螺栓或钢筋头等。2)汽车式起重机起吊，采用钢丝绳两点起吊构件，大型构件可采用分配梁、分配桁架起吊。采用钢丝绳起吊时，钢丝绳水平夹角应≥45°。3)构件与预埋件焊接固定后脱钩，切割吊装吊钩，打磨平整。4)所有裸露的型钢、钢筋材料刷一遍防锈漆。5)清理木构件预制品与原结构结合面表面浮砂，浇水润湿，用水泥砂浆封闭构件与原结构之间的缝隙。6)木方角脊沿两侧定位线每隔500mm预埋一个M20螺栓，起吊定位后，木方角脊底部角钢与螺栓焊接。3.6.2质量要求1)全数检查构件安装焊点，不应有脱落、漏焊焊点，且应符合国家现行规范对预制构件焊接的质量要求。2)构件安装尺寸偏差应符合表3的规定。
结语
通过对仿制造型复杂的古建筑木构件的研究，总结了古建筑木构件仿制及安装施工技术，得出以下结论。1)利用树脂基复合材料的层合效应以及材料比强度高、比模量大、抗疲劳性能好的优点，采用玻璃钢手糊工艺制作成轻质高强、表面光滑的仿制模具，保证造型各异的木构件仿制成型。2)采用水泥砂浆来进行木构件仿制，通过在构件砂浆层中加入抗拉强度约20MPa的耐碱性玻璃纤维网格布，提高了构件的抗拉强度，防止构件在脱模、拼装、吊装等作业过程中裂缝的发生。3)通过在大型木方构件内部焊接钢筋支撑桁架，使构件在吊装过程中受力合理，避免吊点集中受力引起构件的局部破坏。
参考文献:
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[5]钟小平.玻璃钢模板在房屋建筑施工中的应用研究[D].重庆:西南大学，2010.
[6]王禹阶，崔鹏.玻璃钢与复合材料的生产及应用[M].合肥:合肥工业大学出版社，2005.
作者：李寿坤 陆艺 单位：广西大业建设集团有限公司
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