孔德榮

(佛山市工程承包總公司，廣東 佛山 528000)

1 工程概況

佛山水上關(guān)帝廟復(fù)建工程寬14 m，進(jìn)深42 m，高12.7 m，建筑總面積約為450 m2。平面布局為三間三進(jìn)，封火山墻的形狀如水波一般，屋面鋪有綠色的琉璃瓦，正面大門處佇立著四根石檐柱，蝦公梁上的獅子栩栩如生，樨頭由磚雕而成，次間還設(shè)有包臺(tái)，從建筑形態(tài)上與嶺南古建筑基本相同。該項(xiàng)目屬于古建筑的復(fù)建工程，施工時(shí)需嚴(yán)格按照同“結(jié)構(gòu)、形制、材料、工藝”的原則最大限度重現(xiàn)建筑物的歷史原貌。

2 磚石構(gòu)造古建筑的特點(diǎn)

磚石構(gòu)造古建筑數(shù)量眾多，在我國古建筑中占有重要地位[1]。常見的磚石構(gòu)造建筑有城墻、陵墓、塔以及地面等。它的主要堆砌材料為磚、石以及用作粘結(jié)材料的灰漿。磚石構(gòu)造古建筑是否具有穩(wěn)定性、能否耐久受多種因素的影響。深入研究國內(nèi)外文獻(xiàn)資料可以發(fā)現(xiàn)，關(guān)于磚石構(gòu)造古建筑修繕的研究主要集中在以下幾個(gè)方面。

1)如何提高磚石構(gòu)造古建筑的抗震性能；

2)磚石穹頂結(jié)構(gòu)具有哪些特點(diǎn)；

3)現(xiàn)代無損測(cè)試技術(shù)如何在磚石構(gòu)造古建筑的保護(hù)中得到合理應(yīng)用；

4)磚石構(gòu)造古建筑中的技術(shù)原理和材料性能等。

佛山水上關(guān)帝廟工程屬于古建筑的復(fù)建工程，要求建筑物無論從格局還是細(xì)節(jié)上都盡可能貼近歷史原貌。為保證建筑物歷史原貌的重現(xiàn)，施工人員應(yīng)從材料、結(jié)構(gòu)、形制以及工藝等多個(gè)方面出發(fā)，盡可能做到與同類建筑物一致。

3 磚石構(gòu)造古建筑的修繕策略

3.1 建筑材料

3.1.1 磚

磚石構(gòu)造古建筑以磚為主要材料。磚的原材料既包括天然石材又包括燒制磚。其中，燒制磚質(zhì)量的好壞直接影響著建筑整體的質(zhì)量。

研究表明，磚石構(gòu)造古建筑使用的磚料往往具有不同規(guī)格，甚至名稱也多種多樣[2]。目前已知的古建磚料已有20多種。根據(jù)規(guī)格和產(chǎn)地對(duì)這些磚料進(jìn)行分類，大致可以分為新樣城磚和舊樣城磚、大號(hào)城磚和二號(hào)城磚以及臨清城磚等多種類型的城磚。一般來說，城磚的規(guī)格都是由定制的，不同朝代、不同用途的磚都有不同的規(guī)格。而在實(shí)際建造過程中城磚的規(guī)格并無定制。不同城池所用城磚的規(guī)格各不相同。事實(shí)上，定制磚料規(guī)格的根本目的是保證建筑的質(zhì)量符合要求。

而在本項(xiàng)目中用來修建墻體的磚石類別為青磚，是從民間收集的舊青磚加工后重新使用的青磚，既保證了古建筑的復(fù)建、修建效果，又實(shí)現(xiàn)了古建筑材料的增值利用和循環(huán)利用，有利于促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

3.1.2 膠結(jié)材料——灰漿

我國古代建筑在修筑過程中經(jīng)常使用灰漿作為粘結(jié)原材料。灰漿種類繁多，民間甚至還有“九漿十八灰”的說法。古代建筑常使用石灰膠泥以及桐油等各種有機(jī)材料作為灰漿的原材料。原材料按比例配制形成灰漿。然而，灰漿的調(diào)配比例在長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展中逐漸失傳。由于不清楚具體的調(diào)配比例，現(xiàn)階段人們很難再制作出傳統(tǒng)的灰漿。再加上尋找傳統(tǒng)灰漿的原材料需要耗費(fèi)大量時(shí)間和精力，因此傳統(tǒng)灰漿逐漸被淘汰?，F(xiàn)代灰漿的制作通常選取水泥、白灰和煤屑作為原材料。

一般情況下，如果現(xiàn)代原材料的使用不會(huì)對(duì)古建筑的原有風(fēng)格造成影響，那么合理使用現(xiàn)代原材料也是可行的。需要注意的是，材料選擇應(yīng)與古建筑的實(shí)際施工時(shí)間點(diǎn)相符。舉個(gè)例子，傳統(tǒng)的石灰漿在凝固時(shí)會(huì)膨脹并逐漸填滿整個(gè)構(gòu)造，水泥砂漿則恰恰相反，它凝固時(shí)會(huì)因干燥而逐漸收縮，從而使得構(gòu)造內(nèi)部呈現(xiàn)中空狀態(tài)。因此，在選擇新材料時(shí)相關(guān)工作人員一定要做好對(duì)比，選擇優(yōu)于傳統(tǒng)原材料的新型材料。

本項(xiàng)目采用灰塑作為修建中的裝飾藝術(shù)?；宜苁且允覟橹饕牧希枭系静莼蛴窨奂?，加入少量紅糖，經(jīng)反復(fù)錘煉制成草筋灰、紙筋灰，并以瓦筒、銅線為支撐物，在施工現(xiàn)場(chǎng)塑造，待干后再涂上顏料而成。本次復(fù)建工程采用傳統(tǒng)的工藝、材料進(jìn)行灰塑裝飾構(gòu)件的施工，取得了良好效果。

3.1.3 灰土地基

灰土在磚石構(gòu)造古建筑中起著關(guān)鍵作用。一方面它是建筑物的地基，另一方面它較為厚重的構(gòu)造也使得其成為實(shí)用性較高的填充物。與現(xiàn)代原材料相比，灰土不僅具有面對(duì)千年風(fēng)霜侵蝕的耐性和強(qiáng)度，還能與建筑本身和諧共生。

3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.2.1 設(shè)計(jì)使用年限問題

關(guān)于設(shè)計(jì)使用年限我國的相關(guān)文獻(xiàn)上早有記載。在建筑物及其部件的使用年限內(nèi)，即使不進(jìn)行大型修繕活動(dòng)也可以正常使用。設(shè)計(jì)使用年限時(shí)，相關(guān)工作人員要盡量保證建筑物的耐久性，使其在設(shè)計(jì)、施工以及使用等一系列操作都正常的前提下達(dá)到使用年限。一般情況下，如果某建筑具有紀(jì)念性質(zhì)或某個(gè)建筑構(gòu)造特別重要，它們的設(shè)計(jì)使用年限應(yīng)為一百年。圖1為磚石構(gòu)造古建筑主體臺(tái)基設(shè)計(jì)示意圖。

圖1 磚石構(gòu)造古建筑主體臺(tái)基設(shè)計(jì)示意圖

3.2.2 荷載效應(yīng)

與現(xiàn)代建筑行業(yè)不同，在修繕古建筑物的過程中，古代設(shè)計(jì)人員一般不考慮荷載效應(yīng)。而現(xiàn)代建筑行業(yè)不僅要保證修繕后的建筑物外觀與古建筑一致，還要充分考慮古建筑的荷載及構(gòu)造，從而減少因受力不均而產(chǎn)生的失穩(wěn)情況。

根據(jù)承載力極限狀態(tài)對(duì)砌體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，計(jì)算時(shí)應(yīng)按下列公式中最不利組合進(jìn)行：

(1)

(2)

式中，λG為結(jié)構(gòu)重要系數(shù)；SGK為永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)；SQ1K為在基本組合中起到控制作用的一個(gè)可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)；SQiK為第i個(gè)可變荷載標(biāo)準(zhǔn)的效應(yīng)；λQi為第i個(gè)可變荷載的分項(xiàng)系數(shù)。一般情況下取1.4；當(dāng)荷載標(biāo)值>4kN/m2時(shí)取1.3；ψCi為第i個(gè)可變荷載的組合值系數(shù)，一般情況下應(yīng)取0.7；R為結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗力函數(shù)。

上述兩個(gè)公式，前者由可變荷載控制，后者由永久荷載控制。將兩種荷載效應(yīng)組合在一起后，砌體結(jié)構(gòu)的可靠性將會(huì)大大增強(qiáng)。

3.2.3 抗震設(shè)防

我國是世界上地震發(fā)生比較頻繁的國家之一，全國約有1/3的地區(qū)基本烈度≥7度。結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)分為“概念設(shè)計(jì)”和“計(jì)算設(shè)計(jì)”兩種類型。通過大量的試驗(yàn)分析和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，在結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中“計(jì)算設(shè)計(jì)”的重要性遠(yuǎn)不如“概念設(shè)計(jì)”。這一方面是因?yàn)榈卣鹆^為復(fù)雜且具有不確定性，另一方面則是因?yàn)椤坝?jì)算設(shè)計(jì)”和實(shí)際情況之間存在偏差，即使經(jīng)過了嚴(yán)密的計(jì)算也不能完全把握控制結(jié)構(gòu)的抗震性能。因此，控制結(jié)構(gòu)的抗震性能很大程度上取決于“概念設(shè)計(jì)”。相關(guān)研究者還表示，要想使控制結(jié)構(gòu)的抗震性能得到提高，施工人員可在磚結(jié)構(gòu)房屋中加入鋼筋混凝土構(gòu)造柱和圈梁。磚石構(gòu)造古建筑抗震性能的研究如圖2所示。

圖2 磚石構(gòu)造古建筑抗震性能的研究

當(dāng)建筑物較長(zhǎng)時(shí)，氣溫變化容易對(duì)建筑物造成侵蝕，損害建筑。過長(zhǎng)的建筑物還可能產(chǎn)生地基承載受力不均的情況。不僅如此，在地震頻發(fā)的地區(qū)容易受到較大風(fēng)險(xiǎn)，最終導(dǎo)致建筑構(gòu)件內(nèi)部開裂或破壞。因此，在設(shè)計(jì)過程中設(shè)計(jì)人員應(yīng)使建筑物在變形縫的作用下發(fā)生分離，從而不受形狀的制約。如果建筑物位于地震區(qū)且設(shè)置了伸縮縫和沉降縫，那么兩種縫的設(shè)置均需按地震縫的要求進(jìn)行，同時(shí)加入現(xiàn)代防震措施，建立防災(zāi)機(jī)制。

3.3 施工控制

結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度受多種因素的影響。它不僅與材料強(qiáng)度有關(guān)，還受粘結(jié)材料粘結(jié)力的影響。除此之外，工人的砌筑方法是否正確、砌筑操作是否熟練同樣影響著結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。建筑物的安全性和功能性都與磚砌體的質(zhì)量有關(guān)。磚砌體質(zhì)量的影響因素有很多，除設(shè)計(jì)因素和材料因素外還有施工因素，其中影響最大的就是施工因素。截至目前，我國已存在一套雖不完備但有一定指導(dǎo)意義的古建資質(zhì)制度[3]。但事實(shí)表明，即使是有古建資質(zhì)的施工隊(duì)伍也不能完全保證修繕工作的順利進(jìn)行。部分有資質(zhì)的施工單位甚至將修繕工作交給其他無資質(zhì)的單位，最終導(dǎo)致文物被破壞，修繕質(zhì)量不盡如人意。

現(xiàn)階段的建筑行業(yè)存在一套涵蓋了從計(jì)量單位到質(zhì)量驗(yàn)收全過程的明確指標(biāo)，為結(jié)構(gòu)質(zhì)量的檢驗(yàn)提供了標(biāo)準(zhǔn)。修復(fù)古建筑從本質(zhì)上來說是對(duì)文化的傳承和保護(hù)，因此，既需要經(jīng)驗(yàn)豐富的老匠人，又需要具備專業(yè)知識(shí)的修復(fù)工程技術(shù)人員。兩者之間既相互配合又相互制約，最終取得良好的修復(fù)效果。

4 結(jié)束語

磚石結(jié)構(gòu)古建筑是國家不可或缺的珍貴文物。保護(hù)和修繕磚石結(jié)構(gòu)古建筑意義重大。磚石結(jié)構(gòu)古建筑自重較大，材料易被破壞，容易受地震等自然災(zāi)害的侵蝕和自身結(jié)構(gòu)的破壞。如何保護(hù)和修繕磚石結(jié)構(gòu)古建筑是相關(guān)人員亟待解決的問題之一。

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