混合結構方式下仿古建筑設計探究

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摘要：仿古建筑設計在歷史街區改造、建筑遺產保護以及中式園林建筑中十分常見。其采用的結構形式也有多種，其中混凝土結構與木結構的混合結構方式更能滿足設計成本與效果的要求，該設計方式須重點解決混凝土主體、木作、瓦作、石作等各方面的聯系。文章通過仿古廳堂的案例，以傳統做法與現代做法對比的方式詳細分析設計方案，希望能夠為仿古建筑設計提供參考。

關鍵詞：混合結構；混凝土；木作；石作；瓦作

引言

仿古建筑在當代的營造過程中，設計方式主要有木結構、鋼結構、鋼筋混凝土結構以及混合結構[1]，其中木結構最能還原傳統建筑的精神及時代內涵；鋼結構及鋼筋混凝土結構因其材料屬性的問題，在建筑外觀僅能做到形似，在觸感及細節上仍與木結構有較大差距。混合結構是以綜合協調設計水平與造價成本的雙重因素為目的，采用兩種或以上的結構混合設計，主要是采用鋼筋混凝土結構與木結構的混合。本文以江山春好項目中的蘇式仿古廳堂建筑為例，通過傳統設計與現代設計的對比，詳細分析仿古建筑中混凝土結構與木結構的混合設計方式。江山春好項目為藍城集團傳統合院類住宅產品，風格主要為傳統蘇式風格，合院共77套，總建筑面積為3.95萬平方米。項目中軸線設計為四進院落景觀軸，其中在第二進院落設計蘇式傳統廳堂，在項目期間主要用途為客戶接待，后期作為業主服務用房。該廳堂前后均有院落，且廳堂四周布有廊軒，廳堂外觀為歇山式屋頂，黑瓦烏柱，四周作戧角；正間前后開門，柱間均為落地窗，廊柱上部懸有掛落，下部設有半欄。建筑層數為一層，面闊五間（含廊軒），總面闊為20米，正間面闊為6.4米，次間為4.75米；總進深為11.1米，內四界深為7.5米，廊軒與落翼均為1.8米；檐高為4.5米。廳堂主體及屋面為鋼筋混凝土結構，廊軒、檐椽及戧角為木結構（圖1）。

1廳堂傳統外觀營造

“凡園囿立基，定廳堂為主，先乎取景，妙在立南”“堂者，謂當正向陽之屋，以取堂堂高顯之義”[2]，廳堂在傳統園林中占據著重要地位，是園林建筑與風景構圖的核心，同時也帶有堂堂正正、高大敞亮的外觀特點。在蘇式營造中，廳堂的檐部高度較普通平房更高，因在內四界前后設軒，規模更大，結構與裝修較其他類型建筑更為復雜。傳統歇山廳堂是家庭活動的主要場所，經常與附屬房屋形成高低錯落、富于變化的空間形態。四面環布廊軒的四面廳外觀穩重舒展、靈動通透、樸素淡雅，更能與周邊景觀形成有機聯系而融為一體。傳統歇山廳堂屋面采用四坡落水，屋面作向上反曲優美的曲線，在廊軒轉角處的屋面作向上彎曲的戧角。廳堂內部與廊部經常用軒，并根據室內外的不同布局調整軒的高度，在起到隔熱、防塵的作用同時，讓室內外空間形象豐富、主次分明。大木作方面，通過扁作或圓作的梁架形式完成屋面舉架及室內外空間的劃分；小木作方面，檐下裝飾通常在正間安裝長窗，如果是四面均有廊軒的情況下，邊貼同樣安裝固定窗，同時在檐下布置掛落及半欄。

2廳堂混合結構方式設計

廳堂采用混凝土結構及木結構設計時，往往由混凝土結構承擔結構安全部分的功能，而外觀特點由木結構進行補充。一般將木結構用于混凝土結構外圍，在掩飾混凝土結構的同時，也達到復原傳統建筑風格的目的。在混合設計過程中，處理的關鍵是保證木結構與混凝土結構的牢固搭接，同時還要依據混凝土結構的布局對木結構的傳統營造方式進行調整。

2.1混凝土主體

為保障建筑的外觀效果，結構設計過程中最重要的問題是屋面提棧及歇山的構造處理。傳統廳堂主體結構依靠柱、梁、桁、椽形成整體，在舉架的過程中逐步完成提棧和歇山處理，項目案例中的提棧與歇山兩部分設計方式主要是通過混凝土結構的方式按照古建筑外觀進行設計（圖2）。2.1.1提棧。傳統廳堂正貼中，內四界步柱架設大梁，大梁架設金童柱，金童柱支撐界梁，界梁再置金童，內四界分別由步桁、金桁及脊桁支撐各類屋椽[3]。提棧設計一般按脊柱七算，童柱六算，步柱五算。混凝土結構的部分主要為正間及次間的內四界范圍，采用框架結構，共設混凝土柱6根，框架柱置于內四界內側，用斜梁方式完成屋面的提棧，提棧比例自高往低分別為0.55、0.5、0.45。在提棧方面，混凝土結構較傳統木結構簡單很多，屋面僅靠縱向斜梁及橫向長梁便可以完成提棧設計。如果室內有裝修，屋頂便可以不再進行處理；如果內部仿古要求較高，還可以將梁構造形式參照舉架方式進行設計或者將梁重新按木作裝飾處理。2.1.2歇山傳統歇山設計上，主要有順梁及趴梁兩種做法，在單層蘇式歇山處理上常采用次間拔落翼的設計方式。以川童、川桁、雙步、柱構成該部分結構，另外梁架與童柱間嵌山花板作為外墻，同時在歇山屋面斜交處設計老戧以作戧角。混凝土結構在歇山處，按照歇山墻體造型設計現澆墻身，在面闊方向外側柱處外伸0.9米，作現澆折板，同時斜坡面外挑1米，另外混凝土屋面延山面在柱兩側外挑1.9米，均在外挑板面預留上翻梁作為木作結合處的固定。

2.2臺基

臺基是基礎的露明部分，一般外表面石作，包含側塘石、階沿石、磉石、鼓磴，以階沿石外側邊線的下檐出要縮進相應距離[4]，防止雨水濺入。在傳統做法中，分別用磚砌磉墩與欄土作為基礎。在項目案例設計中，石作僅用于廊軒，柱下基礎設計地梁防止沉降，因室內地面高程設計原因，取消側塘石，在混凝土墊層上施工階沿石，磉石與階沿石相同厚度，然后布置鼓磴（圖3）。

2.3木作

木作對于傳統建筑風貌的保持是最關鍵的因素，木作與混凝土的結合是仿古建筑設計的關鍵點。為盡量保持傳統建筑的裝飾功能及結構樣貌，將廊軒的檐下空間作為木作的設計重點，按傳統古建的營造結構方式展開設計。傳統廊軒的營造也有多種方式，木作的結構構件主要有廊柱、軒梁、云頭、廊桁、檐椽等。裝飾廊軒頂部空間經常采用鶴脛軒、菱角軒、船篷軒等方式[3]，當出檐過多或規制較高時，還作云頭挑梓桁的營造。在項目案例中，將廊軒內空間形式按照船篷軒進行設計，木作按照卯榫做法進行施工（圖4），同時在材料選用上，柱、梁、枋、椽均選用優質老杉木，掛落、雀替、半欄選用菠蘿格，材料均需做好防白蟻與防腐處理方可使用。2.3.1木柱。廊軒內的廊柱及步柱均不承擔主體荷載，共設計檐柱24根，步柱12根，因步柱僅作裝飾使用，高度矮于檐柱，柱頂僅滿足船篷軒施工即可。廊柱緊貼外挑混凝土檐板梁，步柱緊貼混凝土柱外側，分別在柱頂部用螺栓與主體結構固定連接。木柱在進深方向為軒梁預留榫眼，面闊方向依次為連機、木枋預留榫眼。柱在后期施工中，還應考慮到木材容易開裂的缺點，對木柱進行包麻處理后，方可進行膩子與油漆施工。2.3.2木梁（枋）。在進深方向，采用扁作形式，于廊柱與步柱間設軒梁，軒梁背上設置雙斗，雙斗間距離為廊軒距離的1/3，雙斗上承荷包梁，梁上再承圓形軒桁，在軒梁上設計花卉雕刻。在面闊方向，廊柱間設置廊枋、夾堂板、連機、廊桁，廊枋上設計回字紋雕刻，步柱間僅設置步枋。在廊柱外側通過蒲鞋頭承云頭以架設梓桁。在傳統設計中，軒梁底口一般與云頭底口一致，案例中因混凝土挑板底梁原因，云頭底口高度較軒梁底口高，云頭底口與船篷軒彎椽上口一致。同時傳統設計一般將彎椽固定于廊桁與步枋上，在案例中調整為固定于廊坊與步枋上，且步枋與廊坊高度一致。2.3.3船篷軒。船篷軒是按照軒椽的外形定義的。在傳統建筑中，其軒椽一般由頂部彎椽與兩側的三彎椽組成，需在廊桁與步枋預留方形回椽眼以支撐椽頭。在項目案例中，將回椽眼按均勻間距布置于廊枋與步枋上，軒椽一端固定于軒桁，另一端插入回椽眼。廊枋下端設計掛落，軒椽上按照細望磚設計，望磚需按軒椽曲面磨平處理，同時還應將望磚邊線刨邊直縫，保證望磚覆蓋嚴密美觀。2.3.4檐椽（飛椽）與發戧。傳統屋面椽包含脊椽、步椽、檐椽（飛椽），分別由脊桁、步桁、檐桁承托。在框架結構特點中，步椽及脊椽均已取消，僅保留檐椽（飛椽）用以維持古建筑外貌特征。另外傳統營造中，檐椽由步桁及檐桁承托，對于出檐較多的情況再布置梓桁。在項目案例中，檐椽由外挑屋面、檐桁、梓桁承托，檐椽按照單根方式固定，分別在檐椽根部及飛椽連接處用螺栓于現澆屋面固定，同時用鋼釘將檐椽分別與檐桁與梓桁固定。傳統做法中，老戧由相交的步桁及檐桁承托，用千金銷固定嫩戧與扁擔木，在老戧周邊放射狀布置網椽，同時通過彎里口木均布立腳飛椽。在項目案例中，整個發戧部件中老戧、嫩戧及網椽預制完成后，在現場固定安裝。老戧的固定在根部由通常鋼壓條及膨脹螺栓固定，中部采用膨脹螺栓固定，同時交接的檐桁也參與承托。待預制構件安裝后，在網椽及飛椽上作望板及卷戧板（圖5）。為保護網椽及檐椽構件，檐邊作遮檐板，發戧作彎遮掩板。為解決防水問題，檐椽及發戧施工前應在混凝土屋面滿鋪防水卷材，待檐椽及發戧固定完成后，在檐椽與飛椽上部鋪設望磚，發戧部分的網椽上滿鋪望板，立腳飛椽上鋪卷戧板，最后滿鋪丙綸防水布，同時用砂漿作保護層。2.3.5外檐裝修。傳統外檐裝修主要包含門窗、掛落及欄桿。在項目案例中，掛落及半欄按照傳統營造方式進行設計，門窗考慮節能等因素，材料采用鋁合金型材，于中空玻璃外側參照傳統樣式布置網格形狀，且門窗比例均按照傳統比例進行設計。門窗周邊仍按傳統方式分別于步柱傍設置抱柱，步枋下側設置上檻，鋁合金門窗與抱柱進行固定，用封口板對交接處進行裝飾（圖6）。

2.4瓦作

廳堂屋面選用小青瓦屋面，筑脊形式采用黃瓜環脊，四周作戧角（圖7）。2.4.1青瓦屋面。小青瓦屋面底瓦采用大瓦，蓋瓦采用小瓦，檐邊還有花邊瓦作蓋瓦收頭，滴水瓦作底瓦收頭，鋪設時底瓦大頭向上，蓋瓦大頭向下，底瓦搭蓋處外露一般不大于1/3，蓋瓦搭蓋處外露一般不大于1/5。在傳統營造中，為解決防水及粘接屋面瓦的問題，在椽子上鋪望磚或望板后，一般用紙筋灰作為粘結材料粘接屋面瓦[5]。在項目案例中，屋面設計需考慮節能及防水，混凝土坡屋面在防水及防水完成后，做細石混凝土保護層。為保證木構與混凝土交接處的防水及坡度，檐椽上部望磚的防水保護層需與混凝土屋面防水保護層保持齊順，同時采用1∶2∶4的水泥白灰砂漿加水泥重的麻刀臥漿為粘結材料鋪設青瓦屋面。2.4.2筑脊。歇山廳堂一般九脊，分別是正脊、豎帶及戧角，各自又有不同種類做法。在項目案例中，屋頂選用回頂形式，不用正脊，采用黃瓜環瓦做成黃瓜環脊，前后豎帶環通形成環包脊，戧角按照內戧發戧樣式設計。黃瓜環瓦同樣分為底瓦與蓋瓦，黃瓜環瓦的底瓦與小青瓦底瓦搭接，黃瓜環瓦的蓋瓦與小青瓦蓋瓦搭接，搭接長度不小于小青瓦長度的2/3，粘接材料與小青瓦一致，同時保障脊的邊線齊平。豎帶采用不設花籃座，與戧根相接后，直接轉為戧角的形式，由脊座、滾筒、瓦條、蓋筒組成，同時側邊由望磚疊出披水，并用石材作博風板及懸魚裝飾。戧角按照砌筑戧座、滾筒、瓦條、筒蓋、勾頭的順序形成戧角。待青瓦屋面及筑脊完成后，對屋面瓦及屋脊進行噴漆處理，讓屋面顏色均勻。

2.5構件尺寸

傳統營造的構件遵循相應的制度，無論是木作還是瓦作都有遵循的尺寸要求，但在現代仿古建筑設計中，因為結構形式及構造方式的變化，傳統的尺寸變化關系不能完全套用。結合傳統建筑的常規尺寸，將項目案例中的構件設計詳細尺寸及要求進行匯總（表1）。

3結語

江山春好項目中的仿古廳堂設計在把握傳統廳堂建筑營造特點的前提下，充分將混凝土結構與木結構做好銜接，對過程中的木作、石作、瓦作等傳統營造進行深化設計以便于與混凝土結構更好地融合，同時利用現代的保溫及防水技術解決建筑節能與防水問題，這些設計方式都能為類似的仿古建筑設計提供參考。仿古建筑設計在傳統街區改造、傳統住宅、歷史文物修繕中還將經常遇到，需要設計者根據不同項目的要求展開不同方式的設計，重點是把握建筑的外觀精髓，充分利用現代的技術措施使仿古建筑的結構與裝飾融為一體，達到充分展現傳統建筑形象的目的。

參考文獻：

[1]徐錫玖.中國仿古建筑構造與設計[M].北京:化學工業出版社,2017.

[2]計成.園冶[M].南京:江蘇鳳凰文藝出版社,2015.

[3]候洪德,侯肖琪.圖解《營造法原》做法[M].北京:中國建筑工業出版社,2013.

[4]梁思成.梁思成全集（清式營造則例）[M].北京:中國建筑工業出版社,2001.

[5]劉翠林.江浙民間傳統建筑瓦屋面營造工藝研究[D].東南大學建筑歷史與理論,2016.

作者:張盟 劉春霆 單位:宿遷市城市建設投資（集團）有限公司 藍城房產建設管理集團有限公司