一種現代仿古建筑基本形式的研究

朱利君 汪小林 曹文根

上海建工四建集團有限公司 上海 201103

古建筑承載著中國傳統優秀文化及古代工匠智慧的結晶，仿古建筑作為古建筑的一種現代拓展形式，被越來越多地用來展現國家和城市的新文明和新面貌[1]。現代仿古建筑如何利用現代建造材料及施工技術實現古建筑風貌的復現成為研究的重點。本文以上海某新建仿古建筑園林為背景，闡述一種現代仿古建筑建造的基本架構形式。

1 工程概況

上海某新建仿古建筑園林項目以構建“中國傳統居住文化體驗園”的方式，通過明清古典風格的建筑、陳設、家具、庭院園林等再現中國傳統生活樣式景觀，開展中國古代居住文化體驗活動，更好地為新時代上海國際高端商務活動及國際重要外事接待提供保障服務。該項目占地面積33 104 m2，建筑面積60 556 m2（地上24 843 m2、地下35 713 m2）。

項目建筑風格為京式、蘇式、晉式、宋式結合的建筑群，具有園林風格的中式賓館建筑群落，結合中國古典江南園林造園手法，通過亭臺、樓閣、瀑布、小橋流水，形成園林式的空間布局。

2 仿古建筑現代架構形式關鍵點

因原材料選型困難，古建工藝失傳及現代法律條文規范制約，原有古建的建造技術不再滿足現代仿古建筑的需求，采用合理的架構形式既能保證仿古建筑風貌的復現，又能節省經濟支出。仿古建筑架構形式的研究主要體現在以下方面：

1）結構框架體系的選擇：一方面，古建筑的結構體系大多采用木結構形式，但目前木材選型及成材周期普遍偏短，成形尺寸普遍偏低，已經無法滿足大型古建的施工需求；另一方面，木結構的建筑消防是軟肋，因此從現代角度來講，采用成熟的混凝土或鋼結構作為仿古建筑結構框架體系是最合適的選擇。

2）建筑基礎功能的構造與完備：仿古建筑立足于古建，建筑功能局限于古代居住，已經無法滿足現代居住要求，其建筑保溫、防水、消防等基礎功能均無法實現。因此在仿古建筑上實現其基礎建筑功能成為另一個關鍵點。

3）現代構架下古建風貌的實現：仿古建筑更側重的是古建風貌的復現，在現代混凝土或鋼結構框架體系條件下，如何復現古建外觀風貌成為仿古建筑建造的一個難點。

3 部署研究

3.1 結構框架體系

受制于原材料以及規范條文的制約，采用傳統木構件作為結構主體承載框架已經不能滿足現有大規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，選擇現代的鋼筋混凝土或鋼結構成為仿古建筑的首選結構框架體系。

鋼筋混凝土或鋼結構，相比于木構件，在同等承載能力條件下，其截面和節點構造更具有優勢，并且混凝土和鋼結構在成形和連接等施工過程中更便捷。

在明確了采用現代材料工藝的基礎上，對于仿古建筑需要深入明確采用結構框架的具體形式。根據仿古建筑的固有特點和現代建造工藝的實情，其結構框架需滿足以下原則：現代結構梁柱構件等在后期能夠便于仿古風貌復原；結構框架體系需滿足承載能力要求；結構框架體系需便于施工。

首先，為了便于室內后期仿古構件復原，結構框架構件需與仿古建筑室內構件保持一致，加之古建木構架框架體系為比較成熟的框架形式，因此仿古建筑的內部承載結構框架仍然為基于傳統古建架梁式或穿梁式構造。

其次，為了便于后期構件的仿古風貌復原，其截面需給后期的包鑲與裝飾讓出空間，在滿足承載能力的基礎上，特別對于框梁，同等截面的承載能力，鋼結構較混凝土結構有絕對的優勢，并且鋼結構吊裝方便，因此，仿古建筑的結構框架體系選擇鋼結構較為合適。在構造方式方面，對于鋼結構來說，架梁式和穿梁式均能實現。

最后，混凝土結構存在造價低、塑形好、施工方便等優勢，故被用于樓面結構，如屋面、水平樓板等。

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

圖1 仿古建筑鋼混結構體系

3.2 建筑基礎功能實現與完備

仿古建筑側重于古建筑風貌的重現，但古建筑因歷史原因，其僅滿足于古代人類居住需求，建筑基礎功能缺失嚴重。利用仿古建筑現代結構框架體系構建其建筑基礎功能，主要側重于建筑節能保溫、消防與防火、防水防潮等方面。

古建筑正面為格柵式門窗，類似于敞開構造，不利于保溫；外墻為古建磚砌筑，厚度不足以滿足現代規范熱工計算標準；古建筑屋面僅為瓦片和望板，無隔熱措施。針對以上問題，在不破壞仿古建筑外觀的條件下，增加保溫構造：

1）將中空玻璃用于門窗，并在玻璃兩側布置格柵，恢復古建傳統外觀，玻璃使用鋁合金邊框并嵌入進門窗卡槽內（圖2）。

圖2 仿古建筑門窗構造

2）將外墻體布置為內外雙墻構造，在墻體內側使用現代加氣砌塊，外側墻體使用傳統古建磚砌筑以保證外立面古建風貌。內外側墻體間夾擠塑板等隔熱材料并使用鋼筋網及砂漿填縫，鋼筋網上伸出拉鉤勾住古建磚以保證外側墻體的穩定（圖3）。

圖3 仿古建筑外墻構造

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 仿古建筑屋面構造

消防及防火是現代建筑最基礎的必備功能，也是規范強制條文的約束點。但對于仿古建筑，特別是使用鋼結構后，對其防火措施的配置將更加嚴苛。同時，仿古建筑大量使用木構件，對消防也提出了更高的要求。因此從消防防火角度，對仿古建筑提出以下有效的解決思路：

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

2）通過研究，在不破壞室內古建風格外貌的情況下，風管及消防管道由地面傳輸后經室內隔墻上升至指定標高，風管直接在墻體側面開出，消防水管則走椽子和梁的內芯到指定位置，然后設置噴淋頭。

3）規范要求消防栓必須外露，因此消防水管在消防管進入墻體后設置內嵌消防箱。

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、無風等氣候環境，而對于上海等南方沿海城市，古建筑則需針對臺風、潮濕、多雨等氣候環境作出改進。首先，針對混凝土屋面，在屋面保溫層下方設置防水卷材，用于屋面因混凝土開裂等原因導致的滲水或漏水。其次，針對地面防潮，主要采用2種方式：一是遵循古建做法，設置明臺，并且在明臺四周布置排水設施，將臺面與地面架空以實現防潮效果；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現隔潮。

3.3 現代構架下仿古建筑風貌的實現

仿古建筑建造的關鍵點在于如何仿古，因此在現代鋼筋混凝土或鋼結構架構的基礎上，實現古建筑傳統風貌成為研究的重點。現代架構下仿古建筑風貌實現的研究主要從外在和內里展開。

仿古建筑最典型、最耀眼的特征在于屋面，在現代架構上復現古建屋面風貌成為仿古建筑建造的關鍵節點。對于屋面施工，首先在混凝土屋面斜板澆筑時預埋出屋面鋼筋頭，用于屋面系統的硬拉結，避免上海等沿海暴風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，通過鋁材圍檁調節瓦片高低以實現曲率的變化。圍檁為上下兩層堆疊布置，下層圍檁通過鉆孔連至屋面預埋鋼筋頭，其后電焊固定，上層圍檁與下層圍檁垂直相交，并通過不銹鋼螺栓拉結固定；待屋面圍檁施工結束后，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，對于墻體的砌筑使用了一墻兩分的施工辦法。內墻用于結構承載，確保墻體的穩定；外側使用古建磚體恢復傳統古建外墻風貌。內墻圈梁及構造柱上預埋鋼筋環并布置鋼筋網，外墻古建磚通過拉鉤與鋼筋網連接。內外墻之間可以根據需求布置防水保溫措施，并灌漿填充密實。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 內外墻鋼筋網拉結體系

圖7 仿古建筑外墻完成效果

對于仿古建筑室內，最重要的是處理好現代構件與古形態之間的轉化。傳統古建室內構件主要分為2個部分：框架承載構件及屋面構件。

框架構件主要為梁柱體系，因采用現代鋼結構，故需要在鋼結構外側進行處理以達到古建效果。在本項目施工中，主要采用了包鑲工藝：

1）針對立柱等豎向構件，首先根據圓柱的大小制作鋼柱內襯鋼套，鋼套一分為二，其后在內襯鋼套外側固定圓弧形木飾面板，木飾面板與內襯鋼套使用不銹鋼自攻螺釘固定，自攻螺釘由內襯鋼套弧形面內側擰入。接著在鋼柱防火涂料施工完畢后，將內襯鋼套安裝至鋼柱上，內襯鋼套與鋼柱通過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缺口區域進行補缺施工，完成鋼柱的包鑲工作（圖8、圖9）。

圖8 柱包鑲構造示意

圖9 柱包鑲完成效果

2）針對梁枋等水平構件，其原理與鋼立柱一致，也是通過在鋼結構上布置剛性支架，利用剛性支架安裝木飾面板，不同點在于立柱剛性支架采用了內襯鋼套，而水平構件則通過在鋼結構上焊接連接板，通過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（圖10、圖11）。

圖10 梁包鑲構造示意

圖11 梁包鑲完成效果

對于屋面構件，因屋面板為混凝土構造，故屋面構件包括望板、木椽等不再需要承載屋面荷載，因此整個室內屋面構件均為下掛裝飾構件。據此，針對該類構件僅需深化后維持自身穩定即可：對于屋面望板，直接取消，利用混凝土底部基面直接批膩子；對于木椽，則通過設置在梁上的椽卡進行固定（圖12）。對于挑檐區域，利用屋面混凝土板下方預埋鐵板埋件，后期在預埋鐵板上焊接圓鋼，在飛檐木椽上開孔并穿過圓鋼焊接固定，以營造飛檐的效果（圖13）。

圖12 屋面椽子完成效果

圖13 屋面飛椽完成效果

4 結語

本文基于上海某仿古建筑園林項目，對現代框架結構體系條件下的仿古建筑整體架構形式進行了總結，主要內容如下：

1）通過材料選型，說明古建筑的傳統木結構體系在現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構框架體作為仿古建筑的結構承載體系，其中鋼結構用作框架梁柱構件，混凝土用作水平樓板構件，并根據古建筑傳統木結構架設形式確定鋼結構的構造。

2）在現代結構框架體系的基礎上，以現代建筑為參照，通過一系列措施構建或完善仿古建筑的基礎功能，包含防火與消防、節能與保溫、防水與隔潮等方面，在維持仿古建筑外觀風貌的基礎上，通過疊加或內嵌的手段，將該類功能構件實施到建筑體內，以滿足其建筑功能要求。

3）仿古建筑展現了古建筑的傳統風貌，因此其建筑外觀表現更為核心。針對現代混凝土或鋼結構的框架體系，利用包鑲工藝實現現代骨架到古代風貌的轉變，同時在屋面混凝土板的基礎上，利用下掛裝飾構件（木椽）以實現室內屋面的古建效果。