木結構古建施工工法

木結構古建施工工法

《木結構古建施工工法》是上海殷行建設集團有限公司完成的建築類施工工法,完成人是許培麗、應楨琳、李立民、徐遠景、韓華東。適用於所有水族館、海洋館觀賞水體內耐腐蝕環境的景觀製作及需要一定抗水壓強度的景觀工程。

《木結構古建施工工法》的工法特點是採用現代計算機仿真技術,模擬施工過程,採用電腦三維總體及構件放樣,確定各個構件的精確尺寸,改變了傳統施工工藝(即採用1:1放大樣),提高了施工工效。構件採用工廠化加工,現場安裝,減少木材的損耗,提高了現場施工的防火安全,提高現場施工文明。

2011年9月,《木結構古建施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2009—2010年度國家二級工法。

基本介紹

  • 中文名:木結構古建施工工法
  • 完成單位:上海殷行建設集團有限公司
  • 主要榮譽:國家二級工法(2009-2010年度)
  • 工法編號:GJEJGF101-2010
  • 審批單位:中華人民共和國住房和城鄉建設部
  • 主要完成人:許培麗、應楨琳、李立民、徐遠景、韓華東
形成原因,工法特點,操作原理,適用範圍,工藝原理,施工工藝,材料設備,質量控制,安全措施,環保措施,效益分析,套用實例,榮譽表彰,

形成原因

公司經過寶山寺移地改擴建工程中大雄寶殿、藏經閣、天王殿、鐘鼓樓、法物流通、觀音殿、藥師殿、佛堂、僧寮室等多個單體木結構古建建築的施工,掌握了一套木結構古建建築的施工方法,在施工過程中不斷對該技術進行改善和提高,在實踐過程中取得了豐富的施工經驗。為了傳承和發展木結構古建建築施工技術,為此編寫了《木結構古建施工工法》。

工法特點

《木結構古建施工工法》的工法特點是:
1、採用現代計算機仿真技術,模擬施工過程,採用電腦三維總體及構件放樣,確定各個構件的精確尺寸,改變了傳統施工工藝(即採用1:1放大樣),提高了施工工效。
2、構件採用工廠化加工,現場安裝,減少木材的損耗,提高了現場施工的防火安全,提高現場施工文明。

操作原理

適用範圍

《木結構古建施工工法》適用於木結構建(構)築物及構件的施工。尤其適用於全木結構仿古建築的施工。

工藝原理

《木結構古建施工工法》的工藝原理敘述如下:
木結構古建建築施工是根據設計圖紙,進行三維施工仿真模擬,確定構件劃分及構件尺寸,細部尺寸,並通過計算機構件三維放樣後,再進行構件工廠化批量加工製作並進編號,然後運送至施工現場進行安裝,減少了現場安裝時細部尺寸調整工作。

施工工藝

  • 工藝流程
《木結構古建施工工法》的工藝流程(見圖1):
木結構古建施工工法
圖1 施工工藝流程
  • 操作要點
《木結構古建施工工法》的操作要點如下:
1、施工準備
根據施工現場條件、構件長度、重量確定吊車選擇。
2、計算機仿真模擬施工流程
採用現代計算機技術對整個木結構施工過程進行仿真模擬,從而確定構件的安裝順序,根據安裝順序對構件進行編號。
3、工廠構件加工
根據計算機確定的構件三維尺寸,進行工廠構架批量加工製作。
4、木柱安裝
在木柱上確定垂直線、中心線,按照丈桿及柱位、方向畫定榫卯位置與柱脖、柱腳及盤頭線,按所畫尺寸剔鑿卯眼,鋸出口子、榫頭。在安裝過程中採用水準儀、全站儀進行定位和垂直度控制。
5、斗拱製作安裝
採用計算機的三維翻樣尺寸,分別將坐斗、翹、昂、耍頭,撐頭木及朽碗、瓜、萬、廂拱、十八斗、三才升等,逐個套出樣板,作為斗拱單件畫線製作的依據,然後按樣板在加工好的規格料上畫線並進行製作。按樣板在加工好的規格木料上畫線,鋸解斗拱各個分件。鋸鑿斗拱分解各部位的榫卯、卡腰、刻袖、卷瓣,頭尾按要求雕刻出花飾和刻線,昂嘴刮出凹度。
預拼裝:為保證斗拱組裝順利,在正式安裝之前要進行預安裝。預拼裝時,如榫卯結合不嚴,要進行修理,使之符合榫卯結合的質量要求。
編號:試裝好的斗拱一攢一攢地打上記號,用繩臨時捆起來,防止與其他斗拱混雜。
組運:正式安裝時,將組裝在一起的斗拱成攢地運抵安裝現場,擺在對應位置。各間的平身科、柱頭科、角科斗拱都運齊之後,即可進行安裝。
安裝:斗拱安裝,要以編號為單位,平身、柱頭、角科一起逐層進行。先安裝第一層大斗,以及與大斗有關的墊拱板,然後再按照山面壓檐面的構件組合規律逐層安裝。
6、梁架製作安裝
在梁兩端畫出迎頭立線(中線)依據立線方出平水線(檁底皮線)、抬頭線、熊背線及梁底線、兩肋線(梁的寬窄線)。將兩端各線分別彈在梁身各面。按線將梁身去荒刮平,再用分丈桿點出梁頭外端線及各步架中線,用方尺勾畫到梁的各面。畫出各部位榫、卯及海眼、瓜柱眼、檁碗、鼻子和墊板口子線。
7、各木構件的安裝程式
對號入座:必須按木構件上標寫的位置號來進行安裝。
先內後外,先下後上:先從裡面的構件安起,再由里至外;先從下面的構件安起,再由下至上。
下架裝齊,驗核丈量,吊直撥正。牢固支戧:當主要木構件安裝至下架構件齊全以後,要用丈桿認真核對各部面寬、進深尺寸,發現問題及時解決。待尺寸完全與丈桿相符以後,將枋子卯口側縫內掩上“卡口”,將其節點固定。之後進行吊直撥正和支戧的工作。先撥正,從明間裡圍柱開始,用橇棍或“推磨”的方法,使柱根四面中線與柱頂石中線相對,撥完裡面的金柱,接著撥外圍的檐柱,使柱中線對準柱頂石中線,明間柱子撥正後,就可以用戧。
上架構件,順序安裝,中線相對,勤校勤量:安裝上架構件,也是由內向外,由下向上順序進行,先從明間開始,安裝五架梁,使梁底中線與柱頭中線相對,然後安明間下金墊板,用丈桿校尺寸,安前後下金檁。再安次間五架梁,對中、校尺寸,安次間下金墊板和下金檁。
主要木構件裝齊,再裝橡望,瓦作完工,方可撤:主要木構件完全裝齊之後,即可開始安裝椽望、連檐等構件構件全部立架安裝工作完成以後,戧桿仍不能撤掉,等瓦工的屋面工程、牆身工程等全部完成以後,再解掉戧桿。

材料設備

《木結構古建施工工法》所用的材料及設備明細(見表1)
表1 機具設備表
序號
設備名稱
用途
1
木材幹燥設備
木材幹燥
2
自動型榫機開棒機
木材的梳齒開榫
3
木工帶鋸
木材切割
4
圓盤鋸
構間加工
5
木工平刨
細木製作
6
木工壓刨
細木製作
7
手電鑽
細木製作
8
手持電刨
細木製作
9
吊機
吊裝
10
濕度計
監測
11
木工手鋸
細木製作
12
木工鑿
細木製作
13
木工手斧
細木製作
14
墨斗
放樣
15
木材含水率測定儀
監測
16
鋼尺
測量
17
水準儀
測量
18
全站儀
測量
19
手拉葫蘆
調整
20
撬槓
調整
21
白棕繩
吊裝
22
汽車吊
吊裝

質量控制

《木結構古建施工工法》的質量控制要求如下:
結構加工和質量驗收主要參照如下標準和表格(見表2、表3);
1)《木結構設計規範》GB50005。
2)《木結構工程施工質量驗收規範》GB50206。
3)《古建築修建工程施工與質量驗收規範》JGJ159-2008。
表2 梁、柱製作的允許偏差
項目
允許偏差(毫米)
檢驗方法
構件截面尺寸
方木構件高度、寬度板材厚度、寬度原木構件梢徑
-3
-2
-5
鋼尺量
結構長度
長度不大於15米長度大於15米
±10
±15
梁、柱全長(高)
受壓或受彎構件縱向彎曲
方木結構原木結構
L∕500
L/200
拉線鋼尺量
齒連線刻槽深度
±2
鋼尺量
支座節點受剪面
長度
-10
鋼尺量
寬度
方木
-3
原木
-4
表3 梁、柱安裝的允許偏差
項次
項目
允許偏差(毫米)
檢驗方法
1
結構中心線的間距
±20
鋼尺量
2
垂直度
H200且不大於15
吊線鋼尺量
3
受壓或壓彎構件縱向彎曲
L/300
吊(拉)線鋼尺量
4
支座軸線對支承面中心位移
10
鋼尺量
5
支座標高
±5
用水準儀

安全措施

採用《木結構古建施工工法》施工時,除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外,尚應遵守注意下列事項:
嚴格遵守國務院發布的《建築安裝工程安全技術規程》上海市建委《關於加強施工現場安全生產管理若干規定》、上海建築工程局《安全制度彙編》《建築機械使用安全技術規程》還應根據“木結構”施工的特點,編制施工組織設計,提出安全的注意事項及具體措施木結構施工編制防火專項施工方案,並作為危險源進行管理。木結構吊裝做好安全交底工作,且人員相對固定。現場指定木屑回收處理程式,配備吸塵器,對木屑進行及時回收處理,降低作業人員職業健康隱患。

環保措施

《木結構古建施工工法》的環保措施如下:
採用計算機仿真技術,並結合構件工廠化加工製作,減少木材的損耗,從而降低了現場加工木材的環境污染。

效益分析

《木結構古建施工工法》的效益分析是:
1、經濟效益:由於採用計算機仿真技術、放大樣、工廠化加工,確保構件無返工,工廠化加工構件的精確度高,現場構件處理量少,木材的損耗率大大降低。
2、工期:通過現代計算機仿真模擬技術,對施工過程、構件尺寸進行三維模擬分析,形成比較完善的木結構施工流程,木結構安裝過程常見的構件過長、過短、接頭尺寸不對等問題大大降低,減少了木結構的安裝難度,大大加快了木結構的安裝速度。
3、安全文明:採用工廠化加工,現場木結構加工作業量大大降低,減少了木結構施工安全隱患,現場木屑量也大大降低,提高了作業環境的質量。

套用實例

《木結構古建施工工法》的套用實例如下:
  • 寶山寺大雄寶殿
寶山寺大雄寶殿為地上一層,建築高度15.508,占地面積1066.18平方米,總建築面積555.23平方米,柱徑為580,最大跨度為9.0米,最大檐口外挑長度為4.0米,柱高5.690米,最大梁高750毫米。整個工程的木結構均採用《木結構古建施工工法》,預先採用計算機技術進行構件翻樣,再進行構件編號,現場安裝,大大加快現場的安裝工期,節約了木材的損耗。根據以往的原木出材率為5~6成,通過該工法使原木出材率提高到67成,大大節約了木材的損耗,就大雄寶殿一個單體工程就節約了木材100多立方米。特別是本工程的柱子,從下到頂都是圓形變徑的,而且是均是偏心安裝的,採用了《木結構古建施工工法》後就位安裝及榫頭的位置定位都非常正確,便於現場的安裝,大大提高了現場的安裝進度。大雄寶殿的斗拱是最大也是最複雜的構件,從下到上共有六七層幾十個構件,為了能加快安裝進度及提高精度,在工廠內就預先加工、安裝、編號,再到現場安裝,從而大幅度的縮短安裝工期及降低工人安裝費用。
  • 寶山寺藏經閣
寶山寺藏經閣建築層數為地上二層,建築高度16.580米,占地面積240.15平方米,總建築面積451.04平方米,柱徑最大為500,最高7.4米,最大跨度為7.0米。在積累了大雄寶殿的工法經驗後,該工程採用《木結構古建施工工法》後的整個項目工期縮短到150日曆天,木材也節約了150多立方米,在降低成本和縮短工期方面的效益是比較明顯的。
  • 寶山寺觀音殿、藥師殿
寶山寺觀音殿、藥師殿為地上一層,建築高度10米,占地面積772.2平方米,總建築面積565.24平主米,材料採用非洲花梨木。最大柱徑為中450,最高柱高6.278米,梁最大跨度為7.0米,最大梁高0.55米。採用《木結構古建施工工法》後節約木材100多立方米,縮短工期2個月。
  • 寶山寺鐘鼓樓、天王殿
鐘鼓樓、天王殿為地上二層,建築高度14.55米,占地面積679.21平方米,總建築面積798.93平方米,材料採用非洲花梨木。最大柱徑為650,最高柱高7.835米,梁最大跨度為10.0米,最大梁高0.756米。採用《木結構古建施工工法》後節約木材100多立方米,縮短工期2個月。
  • 寶山寺佛堂
佛堂為地上一層,建築高度9.76米,占地面積484.8平方米總建築面積369.94平方米,材料採用非洲花梨木。最大柱徑為450,最高柱高5.608米,梁最大跨度為6.5米,最大梁高0.54米。採用《木結構古建施工工法》後節約木材100多立方米,縮短工期1個多月。
  • 寶山寺連廊、東西入口等
整個寶山寺有10000多平方米,除了僧寮室是半木半混凝土結構外,其他單體工程均為全木結構,都採用《木結構古建施工工法》製作安裝,為整個項目節約了上千立方米的木材,及縮短了整個項目的施工工期,並且保證了整個項目的結構準確性、美觀性。

榮譽表彰

2011年9月,中華人民共和國住房和城鄉建設部發布《關於公布2009-2010年度國家級工法的通知》建質[2011]154號,《木結構古建施工工法》被評定為2009-2010年度國家二級工法。

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