混合结构方式下仿古建筑设计探究

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摘要：仿古建筑设计在历史街区改造、建筑遗产保护以及中式园林建筑中十分常见。其采用的结构形式也有多种，其中混凝土结构与木结构的混合结构方式更能满足设计成本与效果的要求，该设计方式须重点解决混凝土主体、木作、瓦作、石作等各方面的联系。文章通过仿古厅堂的案例，以传统做法与现代做法对比的方式详细分析设计方案，希望能够为仿古建筑设计提供参考。

关键词：混合结构；混凝土；木作；石作；瓦作

引言

仿古建筑在当代的营造过程中，设计方式主要有木结构、钢结构、钢筋混凝土结构以及混合结构[1]，其中木结构最能还原传统建筑的精神及时代内涵；钢结构及钢筋混凝土结构因其材料属性的问题，在建筑外观仅能做到形似，在触感及细节上仍与木结构有较大差距。混合结构是以综合协调设计水平与造价成本的双重因素为目的，采用两种或以上的结构混合设计，主要是采用钢筋混凝土结构与木结构的混合。本文以江山春好项目中的苏式仿古厅堂建筑为例，通过传统设计与现代设计的对比，详细分析仿古建筑中混凝土结构与木结构的混合设计方式。江山春好项目为蓝城集团传统合院类住宅产品，风格主要为传统苏式风格，合院共77套，总建筑面积为3.95万平方米。项目中轴线设计为四进院落景观轴，其中在第二进院落设计苏式传统厅堂，在项目期间主要用途为客户接待，后期作为业主服务用房。该厅堂前后均有院落，且厅堂四周布有廊轩，厅堂外观为歇山式屋顶，黑瓦乌柱，四周作戗角；正间前后开门，柱间均为落地窗，廊柱上部悬有挂落，下部设有半栏。建筑层数为一层，面阔五间（含廊轩），总面阔为20米，正间面阔为6.4米，次间为4.75米；总进深为11.1米，内四界深为7.5米，廊轩与落翼均为1.8米；檐高为4.5米。厅堂主体及屋面为钢筋混凝土结构，廊轩、檐椽及戗角为木结构（图1）。

1厅堂传统外观营造

“凡园囿立基，定厅堂为主，先乎取景，妙在立南”“堂者，谓当正向阳之屋，以取堂堂高显之义”[2]，厅堂在传统园林中占据着重要地位，是园林建筑与风景构图的核心，同时也带有堂堂正正、高大敞亮的外观特点。在苏式营造中，厅堂的檐部高度较普通平房更高，因在内四界前后设轩，规模更大，结构与装修较其他类型建筑更为复杂。传统歇山厅堂是家庭活动的主要场所，经常与附属房屋形成高低错落、富于变化的空间形态。四面环布廊轩的四面厅外观稳重舒展、灵动通透、朴素淡雅，更能与周边景观形成有机联系而融为一体。传统歇山厅堂屋面采用四坡落水，屋面作向上反曲优美的曲线，在廊轩转角处的屋面作向上弯曲的戗角。厅堂内部与廊部经常用轩，并根据室内外的不同布局调整轩的高度，在起到隔热、防尘的作用同时，让室内外空间形象丰富、主次分明。大木作方面，通过扁作或圆作的梁架形式完成屋面举架及室内外空间的划分；小木作方面，檐下装饰通常在正间安装长窗，如果是四面均有廊轩的情况下，边贴同样安装固定窗，同时在檐下布置挂落及半栏。

2厅堂混合结构方式设计

厅堂采用混凝土结构及木结构设计时，往往由混凝土结构承担结构安全部分的功能，而外观特点由木结构进行补充。一般将木结构用于混凝土结构外围，在掩饰混凝土结构的同时，也达到复原传统建筑风格的目的。在混合设计过程中，处理的关键是保证木结构与混凝土结构的牢固搭接，同时还要依据混凝土结构的布局对木结构的传统营造方式进行调整。

2.1混凝土主体

为保障建筑的外观效果，结构设计过程中最重要的问题是屋面提栈及歇山的构造处理。传统厅堂主体结构依靠柱、梁、桁、椽形成整体，在举架的过程中逐步完成提栈和歇山处理，项目案例中的提栈与歇山两部分设计方式主要是通过混凝土结构的方式按照古建筑外观进行设计（图2）。2.1.1提栈。传统厅堂正贴中，内四界步柱架设大梁，大梁架设金童柱，金童柱支撑界梁，界梁再置金童，内四界分别由步桁、金桁及脊桁支撑各类屋椽[3]。提栈设计一般按脊柱七算，童柱六算，步柱五算。混凝土结构的部分主要为正间及次间的内四界范围，采用框架结构，共设混凝土柱6根，框架柱置于内四界内侧，用斜梁方式完成屋面的提栈，提栈比例自高往低分别为0.55、0.5、0.45。在提栈方面，混凝土结构较传统木结构简单很多，屋面仅靠纵向斜梁及横向长梁便可以完成提栈设计。如果室内有装修，屋顶便可以不再进行处理；如果内部仿古要求较高，还可以将梁构造形式参照举架方式进行设计或者将梁重新按木作装饰处理。2.1.2歇山传统歇山设计上，主要有顺梁及趴梁两种做法，在单层苏式歇山处理上常采用次间拔落翼的设计方式。以川童、川桁、双步、柱构成该部分结构，另外梁架与童柱间嵌山花板作为外墙，同时在歇山屋面斜交处设计老戗以作戗角。混凝土结构在歇山处，按照歇山墙体造型设计现浇墙身，在面阔方向外侧柱处外伸0.9米，作现浇折板，同时斜坡面外挑1米，另外混凝土屋面延山面在柱两侧外挑1.9米，均在外挑板面预留上翻梁作为木作结合处的固定。

2.2台基

台基是基础的露明部分，一般外表面石作，包含侧塘石、阶沿石、磉石、鼓磴，以阶沿石外侧边线的下檐出要缩进相应距离[4]，防止雨水溅入。在传统做法中，分别用砖砌磉墩与栏土作为基础。在项目案例设计中，石作仅用于廊轩，柱下基础设计地梁防止沉降，因室内地面高程设计原因，取消侧塘石，在混凝土垫层上施工阶沿石，磉石与阶沿石相同厚度，然后布置鼓磴（图3）。

2.3木作

木作对于传统建筑风貌的保持是最关键的因素，木作与混凝土的结合是仿古建筑设计的关键点。为尽量保持传统建筑的装饰功能及结构样貌，将廊轩的檐下空间作为木作的设计重点，按传统古建的营造结构方式展开设计。传统廊轩的营造也有多种方式，木作的结构构件主要有廊柱、轩梁、云头、廊桁、檐椽等。装饰廊轩顶部空间经常采用鹤胫轩、菱角轩、船篷轩等方式[3]，当出檐过多或规制较高时，还作云头挑梓桁的营造。在项目案例中，将廊轩内空间形式按照船篷轩进行设计，木作按照卯榫做法进行施工（图4），同时在材料选用上，柱、梁、枋、椽均选用优质老杉木，挂落、雀替、半栏选用菠萝格，材料均需做好防白蚁与防腐处理方可使用。2.3.1木柱。廊轩内的廊柱及步柱均不承担主体荷载，共设计檐柱24根，步柱12根，因步柱仅作装饰使用，高度矮于檐柱，柱顶仅满足船篷轩施工即可。廊柱紧贴外挑混凝土檐板梁，步柱紧贴混凝土柱外侧，分别在柱顶部用螺栓与主体结构固定连接。木柱在进深方向为轩梁预留榫眼，面阔方向依次为连机、木枋预留榫眼。柱在后期施工中，还应考虑到木材容易开裂的缺点，对木柱进行包麻处理后，方可进行腻子与油漆施工。2.3.2木梁（枋）。在进深方向，采用扁作形式，于廊柱与步柱间设轩梁，轩梁背上设置双斗，双斗间距离为廊轩距离的1/3，双斗上承荷包梁，梁上再承圆形轩桁，在轩梁上设计花卉雕刻。在面阔方向，廊柱间设置廊枋、夹堂板、连机、廊桁，廊枋上设计回字纹雕刻，步柱间仅设置步枋。在廊柱外侧通过蒲鞋头承云头以架设梓桁。在传统设计中，轩梁底口一般与云头底口一致，案例中因混凝土挑板底梁原因，云头底口高度较轩梁底口高，云头底口与船篷轩弯椽上口一致。同时传统设计一般将弯椽固定于廊桁与步枋上，在案例中调整为固定于廊坊与步枋上，且步枋与廊坊高度一致。2.3.3船篷轩。船篷轩是按照轩椽的外形定义的。在传统建筑中，其轩椽一般由顶部弯椽与两侧的三弯椽组成，需在廊桁与步枋预留方形回椽眼以支撑椽头。在项目案例中，将回椽眼按均匀间距布置于廊枋与步枋上，轩椽一端固定于轩桁，另一端插入回椽眼。廊枋下端设计挂落，轩椽上按照细望砖设计，望砖需按轩椽曲面磨平处理，同时还应将望砖边线刨边直缝，保证望砖覆盖严密美观。2.3.4檐椽（飞椽）与发戗。传统屋面椽包含脊椽、步椽、檐椽（飞椽），分别由脊桁、步桁、檐桁承托。在框架结构特点中，步椽及脊椽均已取消，仅保留檐椽（飞椽）用以维持古建筑外貌特征。另外传统营造中，檐椽由步桁及檐桁承托，对于出檐较多的情况再布置梓桁。在项目案例中，檐椽由外挑屋面、檐桁、梓桁承托，檐椽按照单根方式固定，分别在檐椽根部及飞椽连接处用螺栓于现浇屋面固定，同时用钢钉将檐椽分别与檐桁与梓桁固定。传统做法中，老戗由相交的步桁及檐桁承托，用千金销固定嫩戗与扁担木，在老戗周边放射状布置网椽，同时通过弯里口木均布立脚飞椽。在项目案例中，整个发戗部件中老戗、嫩戗及网椽预制完成后，在现场固定安装。老戗的固定在根部由通常钢压条及膨胀螺栓固定，中部采用膨胀螺栓固定，同时交接的檐桁也参与承托。待预制构件安装后，在网椽及飞椽上作望板及卷戗板（图5）。为保护网椽及檐椽构件，檐边作遮檐板，发戗作弯遮掩板。为解决防水问题，檐椽及发戗施工前应在混凝土屋面满铺防水卷材，待檐椽及发戗固定完成后，在檐椽与飞椽上部铺设望砖，发戗部分的网椽上满铺望板，立脚飞椽上铺卷戗板，最后满铺丙纶防水布，同时用砂浆作保护层。2.3.5外檐装修。传统外檐装修主要包含门窗、挂落及栏杆。在项目案例中，挂落及半栏按照传统营造方式进行设计，门窗考虑节能等因素，材料采用铝合金型材，于中空玻璃外侧参照传统样式布置网格形状，且门窗比例均按照传统比例进行设计。门窗周边仍按传统方式分别于步柱傍设置抱柱，步枋下侧设置上槛，铝合金门窗与抱柱进行固定，用封口板对交接处进行装饰（图6）。

2.4瓦作

厅堂屋面选用小青瓦屋面，筑脊形式采用黄瓜环脊，四周作戗角（图7）。2.4.1青瓦屋面。小青瓦屋面底瓦采用大瓦，盖瓦采用小瓦，檐边还有花边瓦作盖瓦收头，滴水瓦作底瓦收头，铺设时底瓦大头向上，盖瓦大头向下，底瓦搭盖处外露一般不大于1/3，盖瓦搭盖处外露一般不大于1/5。在传统营造中，为解决防水及粘接屋面瓦的问题，在椽子上铺望砖或望板后，一般用纸筋灰作为粘结材料粘接屋面瓦[5]。在项目案例中，屋面设计需考虑节能及防水，混凝土坡屋面在防水及防水完成后，做细石混凝土保护层。为保证木构与混凝土交接处的防水及坡度，檐椽上部望砖的防水保护层需与混凝土屋面防水保护层保持齐顺，同时采用1∶2∶4的水泥白灰砂浆加水泥重的麻刀卧浆为粘结材料铺设青瓦屋面。2.4.2筑脊。歇山厅堂一般九脊，分别是正脊、竖带及戗角，各自又有不同种类做法。在项目案例中，屋顶选用回顶形式，不用正脊，采用黄瓜环瓦做成黄瓜环脊，前后竖带环通形成环包脊，戗角按照内戗发戗样式设计。黄瓜环瓦同样分为底瓦与盖瓦，黄瓜环瓦的底瓦与小青瓦底瓦搭接，黄瓜环瓦的盖瓦与小青瓦盖瓦搭接，搭接长度不小于小青瓦长度的2/3，粘接材料与小青瓦一致，同时保障脊的边线齐平。竖带采用不设花篮座，与戗根相接后，直接转为戗角的形式，由脊座、滚筒、瓦条、盖筒组成，同时侧边由望砖叠出披水，并用石材作博风板及悬鱼装饰。戗角按照砌筑戗座、滚筒、瓦条、筒盖、勾头的顺序形成戗角。待青瓦屋面及筑脊完成后，对屋面瓦及屋脊进行喷漆处理，让屋面颜色均匀。

2.5构件尺寸

传统营造的构件遵循相应的制度，无论是木作还是瓦作都有遵循的尺寸要求，但在现代仿古建筑设计中，因为结构形式及构造方式的变化，传统的尺寸变化关系不能完全套用。结合传统建筑的常规尺寸，将项目案例中的构件设计详细尺寸及要求进行汇总（表1）。

3结语

江山春好项目中的仿古厅堂设计在把握传统厅堂建筑营造特点的前提下，充分将混凝土结构与木结构做好衔接，对过程中的木作、石作、瓦作等传统营造进行深化设计以便于与混凝土结构更好地融合，同时利用现代的保温及防水技术解决建筑节能与防水问题，这些设计方式都能为类似的仿古建筑设计提供参考。仿古建筑设计在传统街区改造、传统住宅、历史文物修缮中还将经常遇到，需要设计者根据不同项目的要求展开不同方式的设计，重点是把握建筑的外观精髓，充分利用现代的技术措施使仿古建筑的结构与装饰融为一体，达到充分展现传统建筑形象的目的。

参考文献：

[1]徐锡玖.中国仿古建筑构造与设计[M].北京:化学工业出版社,2017.

[2]计成.园冶[M].南京:江苏凤凰文艺出版社,2015.

[3]候洪德,侯肖琪.图解《营造法原》做法[M].北京:中国建筑工业出版社,2013.

[4]梁思成.梁思成全集（清式营造则例）[M].北京:中国建筑工业出版社,2001.

[5]刘翠林.江浙民间传统建筑瓦屋面营造工艺研究[D].东南大学建筑历史与理论,2016.

作者:张盟 刘春霆 单位:宿迁市城市建设投资（集团）有限公司 蓝城房产建设管理集团有限公司