仿古建筑预制构件后置焊接安装关键技术研究

【摘要】仿古建筑按现浇混凝土施工工艺施工，工期一般均较长。特别是仿古构件如果随主体结构同步施工，将占用较长的施工工期。如何将仿古构件施工工序简化一直是一项值得研究的课题。本文通过对仿古构件施工工艺的研究，将仿古建筑构件改为预制焊接安装，极大的缩短了施工工期，使质量控制简单易行，需做安全控制内容少，是一向比较可行、科学的施工关键技术。

【关键词】仿古建筑；预制构件；后置焊接

一、引言

随着建筑技术的发展，木质结构的古建筑已由钢筋混凝土框架结构所取代，现代仿古建筑的建筑构件已演变为体现古建筑风格的装饰构件[l]。框架结构的仿古建筑采用现浇混凝土施工工艺制作，工序繁杂、支模较难、混凝土浇筑及振捣困难、施工周期长、质量控制难度大，特别是仿古建筑檐口部位的斗、拱、升、耍头、替木等造型复杂，施工工艺更为复杂。如何将仿古工程工序化繁为简，减小施工难度，缩短施工周期，并使质量控制工作较为简单，安全风险得到降低是摆在我们面前的一项重要课题。

二.研究的方法

通过目前在建的仿古工程，通过分析檐口体系受力情况，首先利用BIM技术进行建模，论证该研究的可行性，然后依据BIM建模的情况进行现场试验。试验分为地面预制，地面组拼，通过地面试验再进行施工现场试安装。在地面制作、组拼及安装过程中不断改进施工方法及质量控制方法。通过不断完善施工方法，形成一套完整的关键技术体系。

三.研究成果及分析

仿古建筑施工中，将檐口的现浇仿古构件改变为预制仿古构件。主体框架结构施工时，在柱与拱、耍头等仿古预制构件连接处予埋铁件。预制拱、耍头等仿古构件时，采用轻集料混凝土或钢构件制作，并在其根部予埋铁件。先完成主体框架施工，在框架柱及仿古预制构件强度达到设计要求时，在已完成的主体框架上右下向上分层次、有序地进行仿古预制构件的焊接安装。将仿古预制构件上的予埋铁件与框架柱上的予埋铁件逐一对正，进行焊接连接，从而完成建筑仿古构造的施工。通过对仿古预制构件后置焊接安装施工，达到了工艺化繁为简，施工生产趋于平衡，缩短关键工序时间的效果。通过研究、试验，形成了如下几项关键技术。

1、将混凝土构件改为轻集料混凝土构件或钢构件。由于现代仿古建筑檐口体系仿古构件已演变为装饰构件，只承受构建本身的自重，采用普通钢筋混凝土构件，构件重量较大，高空安装较困难，改为轻集料混凝土构件或钢构件后，既可减轻结构自重，又具有较好的强度和耐久性，也便于搬运和安装。

2、对檐口体系仿古构件采取“首先进行仿古建筑框架结构施工，并将全部仿古构件进行工厂化预制。随后在已完成的仿古建筑框架上依次焊接安装全部仿古构件，达到四节一环保建设要求”的施工工艺。在仿古建筑主体施工的同时，在预制工厂进行仿古构件加工预制，主体施工完成的同时，预制仿古构件亦已加工制作完成（打磨、腻子、底漆施工亦在工厂完成），通过一定的包装运输到施工现场，然后分件进行现场安装。安装完成后，对焊缝等部位进行修补打磨、批腻子、涂刷底漆，然后进行面漆施工直到完成该工序。相比传统的仿古构造分层叠合浇筑施工（或随主体结构安装）的方法，技术可行，安装简便易行，连接可靠，缩短了关键工序时间，施工质量得到了很大改进。

3、测量控制采用激光水平仪、红外线测量仪、全站仪建立三维控制网，保证安装精度及安装质量得到有效控制。传统控制方法是采用弹墨线或拉通线的控制方法，控制不精准。采用三维控制网后，构件相互位置关系得到了很好的协调，标高、构件前后位置统一，与框架结构形成了很好的吻合，安装更加准确、简便。

要实现以上以上关键技术还应遵循以下以下操作要点：

1、施工前必须对建筑造型、仿古构建尺寸、位置关系，起翘、出翘与预制构件的关系，构建结合部位，预埋件的设置进行二次深化设计，通过深化设计解决设计中考虑不详细的部位，将构建与整个建筑系统的融合在一起，达到实用、美观的效果。

2、在确定施工方案时，利用BIM技术对建筑造型、框架结构与仿古构件位置关系、观感效果进行模拟，验证施工方案及工艺，验证和改进焊接安装的定位控制和作业次序并为建筑物外架等设施布置及设置提供准确的位置。

3、 对建筑物及各构件预制、安装必须进行二次深化设计，设计内容包括预埋件的设置，起翘、出翘与斗拱的关系，斗拱尺寸与构件的预留口的设置，斗拱结合部的连接，成品构件油漆及成品保护、构件安装与景观照明的配合。

4、构件的制作应采用清水模板，如：钢制定型模板、竹覆面胶合板定型模板等。应采用水溶性脱模剂。

5、必须确保主体结构上预埋铁件定位准确。应有效的采取钢筋、预埋铁件定位措施。框架柱与檐口、悬挑构件（拱、耍头等）相接处，柱内钢筋密度大，绑扎一般较为困难，混凝土浇筑振捣也相对较难，需要采取措施严格控制。

6、混凝土、陶粒混凝土、GRC的配合比，必须采用现场材料并经过试验确定，强度必须满足设计要求。浇筑仿古预制构件时，采用铁抹子进行抹压收面，确保表面达到清水效果。此外，必须杜绝过度振捣。

7、焊接安装的主要次序为：先安装建筑大角，后安装中间部分；先安装下层斗拱，后安装上层斗拱；同层斗拱先安装内侧斗拱，后安装外侧斗拱。

8、 在构建搬运、吊装、装配式必须对构建进行软包装，防止施工过程中对构建的损伤。

9、 在安装过程中，为防止构件受力变形，安装顺序有原版由下至上安装改为由上至下安装，将上部构件受力由上至下传递变为构件单独受力，同时减少安装过程中由于先安装下层构件占用操作空间导致的操作不便。

10、层次构造复杂的檐口体系，应首先对仿古预制构件进行分组编号。安装前按设计要求及构件编组，将构件运至安装部位，对号入位。

11、每个构件部位必须弹线，安装以线进行。安装后经复核位置、水平度、垂直度无误后，再进行固定、施焊。焊接时，先四边点焊，再检查有无移位，并对有移位的构件进行调整。然后，再进行正式焊接。主要采取在构件两边对称焊接的方式进行，并严格防止焊接变形。最后进行四边围焊。焊缝高度一般按8mm控制（除设计另有要求）。

12、在仿古建筑同一侧的檐口体系，宜安排同一班组进行作业，便于统一控制和调整。对于不同班组之间，应在施工准备和施工过程中，进行统一的要求和协调，并对两班组结合部位进行严格的检查控制。焊工必须持证上岗，焊工到现场后必须先另行试焊，经鉴定其技术水平达到要求后，方可正式上岗施焊。架子工应具备操作证、安全义务监督员等双重证件，才适宜上岗操作。

四.结论

通过对仿古建筑檐口体系仿古构件安装方法的改进，解决了原传统施工方法的诸多缺陷，缩短了施工工期，将工艺化繁为简，质量控制简单易行，降低了高空安装的安全风险，降低了施工成本，达到了“四节一环保”的环保要求。通过对仿古建筑檐口体系构件安装方法的研究，说明将混凝土构件改为轻集料混凝土构件或钢构件、设想的“首先进行仿古建筑框架结构施工，并将全部仿古构件进行工厂化预制。随后在已完成的仿古建筑框架上依次焊接安装全部仿古构件，达到四节一环保建设要求”的建设理念以及建立三维测量控制网进行测量控制三项关键技术是科学的、先进可行的。

[l]刘大可.中国古建筑瓦石营法 中国建筑工业出版社