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
《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》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)
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。
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。
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。
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。
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。