超大型裝飾實(shí)木空心圓柱反抱箍合攏技術(shù)創(chuàng)新與運(yùn)用

吳 龍

1 技術(shù)背景

隨著建筑裝飾行業(yè)的蓬勃發(fā)展，室內(nèi)裝飾不僅僅是空間美化，更多的在擔(dān)當(dāng)一種中國(guó)文化輸出，伴隨著我國(guó)更加廣泛地走向世界，代表中國(guó)傳統(tǒng)文化的建筑層出不窮，典雅莊重的實(shí)木結(jié)構(gòu)在大空間營(yíng)造文化氛圍中運(yùn)用得更加多元化。目前絕大多數(shù)實(shí)木結(jié)構(gòu)都采用基層板蒙皮木飾面，引發(fā)的環(huán)保問(wèn)題突出，且無(wú)法呈現(xiàn)中國(guó)傳統(tǒng)建筑文化的內(nèi)涵。一旦后期改造維修，絕大多數(shù)都需要直接破壞施工，材料浪費(fèi)嚴(yán)重，不符合當(dāng)前行業(yè)綠建趨勢(shì)。

2 技術(shù)創(chuàng)新方案

針對(duì)上述問(wèn)題，創(chuàng)新研發(fā)了可伸縮可調(diào)節(jié)式異向引梁枕木技術(shù)、領(lǐng)結(jié)式雙折合曲面榫技術(shù)、隱藏式反抱箍結(jié)構(gòu)和咬合式可拆卸收口技術(shù)，可以進(jìn)行多方位微調(diào)，加強(qiáng)整個(gè)弧面整體性。單元式組裝工藝方便安拆和后期維修，安全可靠，能滿足當(dāng)前諸多中國(guó)風(fēng)柱面在品質(zhì)要求很高的場(chǎng)所內(nèi)的裝飾要求，具有很強(qiáng)的推廣性。

2.1 可伸縮可調(diào)節(jié)式異向引梁枕木結(jié)構(gòu)安裝技術(shù)

結(jié)構(gòu)柱截面利用放線分為4 個(gè)90°扇形，在柱上下端部位置的扇形外表面預(yù)埋外伸掛柱，掛柱開(kāi)可調(diào)節(jié)橢圓形孔，對(duì)向采用大弧面枕木，實(shí)現(xiàn)半曲面實(shí)木平滑引入，微調(diào)角度，控制弧面；另一對(duì)向采用小弧面枕木，用于伸縮調(diào)節(jié)實(shí)木曲面與結(jié)構(gòu)柱間距與飾面定位。枕木沿弧線開(kāi)U 型長(zhǎng)孔，利用沿柱外圍滑動(dòng)調(diào)整，兩對(duì)異向枕木實(shí)現(xiàn)曲面實(shí)木引入、定位調(diào)整。連接采用柔性活動(dòng)式連接方式，枕木外邊緣進(jìn)行橫臥圓柱處理，方便實(shí)木板掛接在枕木上，并可以進(jìn)行內(nèi)外旋轉(zhuǎn)角度調(diào)節(jié)，方便安裝[1]。詳見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 引梁枕木結(jié)構(gòu)平面圖（來(lái)源：作者自繪）

圖2 引梁枕木結(jié)構(gòu)立面圖（來(lái)源：作者自繪）

2.2 隱藏式反抱箍固定技術(shù)

引用中國(guó)傳統(tǒng)式“木桶抱箍法”進(jìn)行反向抱箍，圓柱采用條形長(zhǎng)條板進(jìn)行工藝連接，利用領(lǐng)結(jié)式雙折合曲面榫插接，形成整體大曲面型板，再采用螺栓將金屬抱箍與實(shí)木板相連接，抱箍安裝在圓形實(shí)木柱內(nèi)腔，避免外部抱箍影響柱面美觀，最后利用內(nèi)部頂緊桿件（根據(jù)實(shí)際空間確定是否采用），調(diào)整抱箍，達(dá)到緊固和控制圓度的目的，抱箍的數(shù)量可根據(jù)柱高進(jìn)行調(diào)整設(shè)置，以保證柱體本身整體的穩(wěn)定性。詳見(jiàn)圖3、圖4。

圖3 隱藏式反抱箍平面圖（來(lái)源：作者自繪）

圖4 隱藏式反抱箍詳圖（來(lái)源：作者自繪）

2.3 咬合式可拆卸收口技術(shù)

兩大半圓連接位置采用開(kāi)口式工字型卯榫件，方便施工打入。反抱箍收頭采用咬合式三角形，左右三角形咬合后，利用螺桿擰緊，螺桿錨固在實(shí)木圓柱上。后期維修保養(yǎng)，可以利用放松螺桿，實(shí)現(xiàn)收口松開(kāi)，進(jìn)入圓柱內(nèi)部維修保養(yǎng)。

3 施工流程

3.1 施工工藝流程（圖5）

圖5 工藝流程圖（來(lái)源：作者自繪）

3.2 施工準(zhǔn)備

3.2.1 圖紙準(zhǔn)備

根據(jù)功能效果要求，確定大型實(shí)木圓柱安裝平面圖和節(jié)點(diǎn)圖，對(duì)于復(fù)雜節(jié)點(diǎn)，制作三維模型進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)交底。

3.2.2 材料準(zhǔn)備

按進(jìn)場(chǎng)計(jì)劃將施工所用的方通、枕木、螺栓、掛板、實(shí)木條板、工字件、扁鐵反抱箍、墊木、機(jī)具等材料運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)；材料的合格證書(shū)、性能檢測(cè)報(bào)告、進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收記錄和復(fù)檢報(bào)告應(yīng)齊全并符合要求。

3.2.3 登高設(shè)施準(zhǔn)備

圓柱安裝和施工主要在移動(dòng)式操作平臺(tái)上進(jìn)行，配合登高車(chē)進(jìn)行，操作平臺(tái)采用承插型盤(pán)扣式鋼管搭設(shè)，平面尺寸一般為5.4 m×5.4 m，步距和間距等參數(shù)應(yīng)符合規(guī)范要求，搭設(shè)高度按現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際。操作平臺(tái)面采用鋼制腳踏板滿鋪，并設(shè)置1.2 m 高安全護(hù)欄。登高車(chē)型號(hào)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)安裝高度確定。操作平臺(tái)搭設(shè)程序：豎立桿（帶移動(dòng)輪）→安裝底層橫桿→安裝底層定平桿→安裝第二層橫桿→安裝斜桿→安裝樓梯→安裝踏步板及中間定位桿（依據(jù)搭設(shè)高度重復(fù)以上步驟） → 安裝三角支撐架并撐牢→安裝平臺(tái)扶手欄桿。登高車(chē)操作步驟：固定支腿→接通電源試運(yùn)行→升降操作。

3.3 操作要點(diǎn)

3.3.1 測(cè)量放線

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)提供的標(biāo)高控制點(diǎn)，按施工圖紙各區(qū)域的標(biāo)高，在結(jié)構(gòu)柱面上彈出定位控制線。在對(duì)作業(yè)面進(jìn)行測(cè)量放線并確定偏差量后，由現(xiàn)場(chǎng)深化設(shè)計(jì)師對(duì)實(shí)木圓柱條板進(jìn)行排版、并對(duì)圖紙進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，征得建設(shè)單位和設(shè)計(jì)單位的認(rèn)可。

根據(jù)深化設(shè)計(jì)圖，進(jìn)行料單的編制，確定實(shí)木條板尺寸、材料種類(lèi)，確定實(shí)木圓柱具體造型，尺寸，厚度等規(guī)格以及材料數(shù)量，落實(shí)專(zhuān)業(yè)廠家進(jìn)行工廠化制作、加工。

利用水準(zhǔn)儀和紅外線定位儀定位基層連接件，確定具體位置，進(jìn)行結(jié)構(gòu)柱鑿孔后置埋件。

3.3.2 基層骨架安裝

錨板安裝。按照放線定位，在結(jié)構(gòu)柱四邊鑿孔，大枕木位置打入4 根固定螺 栓， 將100 mm×100 mm×10 mm的后置埋板固定在主體的結(jié)構(gòu)柱上，小枕木的位置打入2 根固定螺栓，將規(guī)格為50 mm×50 mm×10 mm 的后置埋板固定在主體結(jié)構(gòu)柱上，將后置埋板采用M12 膨脹螺栓安裝在混凝土結(jié)構(gòu)柱上,鋼材應(yīng)做好防火防腐處理[2]。

外伸掛柱安裝。通過(guò)測(cè)量定位，確定外伸掛柱的安裝位置，外伸掛柱采用Q235 的50×5 mm 規(guī)格，長(zhǎng)度根據(jù)完成面強(qiáng)制定位確定，不宜長(zhǎng)于200 mm，否則需要在掛柱根部安裝角鐵加固，掛柱焊接在后置埋板上，四周采用角焊縫連接，鋼材應(yīng)做好防火防腐處理。

枕木安裝。外伸掛柱安裝完成后通過(guò)可調(diào)節(jié)長(zhǎng)孔精確定位，實(shí)現(xiàn)X軸方向調(diào)節(jié)，枕木安裝在掛柱表面，枕木上開(kāi)弧形長(zhǎng)孔，通過(guò)可調(diào)節(jié)長(zhǎng)孔精確定位，實(shí)現(xiàn)Y軸方向和θ 小角度調(diào)節(jié)。枕木材料應(yīng)與實(shí)木圓柱材料相同，枕木弧度與柱面弧度匹配，厚度采用100 mm，在枕木外弧邊緣安裝弧形橫臥圓柱體用于掛接凹形掛板，橫臥圓柱體整體寬高采用30 mm x 30 mm，弧長(zhǎng)同枕木弧長(zhǎng)。安裝枕木定位安裝后，螺栓擰緊預(yù)固定，所有采用的木材應(yīng)做好防火防腐處理。

3.3.3 實(shí)木圓柱加工

半圓條板安裝：由于圓柱尺寸很大，整根最大直徑達(dá)到1 200 mm，高度為8 000 mm，需要將緬甸花梨木開(kāi)料成寬150 mm 厚50mm 的條板標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件，配合少量非標(biāo)構(gòu)件，條板采用企口型配合傳統(tǒng)燕尾榫連接，拼縫更加緊密，有效防治變形。

實(shí)木半圓反抱箍安裝：引用中國(guó)傳統(tǒng)式“木桶抱箍法”進(jìn)行反向抱箍加強(qiáng)，采用連接件將50 mm×5 mm 金屬抱箍與實(shí)木板相連接，連接件間隔距離不大于150 mm，抱箍彎起位置，采用加強(qiáng)措施，此處條板厚度可采用100 mm，防止開(kāi)裂變形，抱箍端頭采用5 mm 厚三角形收口件，抱箍安裝在圓形實(shí)木柱內(nèi)腔，避免外部抱箍影響柱面美觀，保證柱體本身整體的穩(wěn)定性。

凹形掛板安裝：凹形掛板采用與實(shí)木圓柱同種木材，采用傳統(tǒng)卯榫結(jié)構(gòu)安裝在實(shí)木板上，安裝位置與枕木位置對(duì)應(yīng)，凹形掛板的厚度為100 mm，懸臂長(zhǎng)度100 mm，凹槽深度同枕木外邊緣橫臥圓柱體高度，互相咬合，可以小角度調(diào)整[3]。

3.3.4 1/2 半圓實(shí)木柱掛接

工字件打入固定。半圓實(shí)木圓柱運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)安裝位置，先將工字件打入弧形端部位置，采用常開(kāi)型連接方式，方便安裝和后期拆卸，工字件木材與實(shí)木圓柱采用同種材料，防止不同線膨脹系數(shù)帶來(lái)的開(kāi)裂問(wèn)題工字件外側(cè)距離實(shí)木圓柱外表面12 mm，工字件內(nèi)側(cè)與實(shí)木圓柱內(nèi)側(cè)齊平，工字件嵌入實(shí)木圓柱端部深度為30 mm，保證連接牢固。

半圓實(shí)木柱預(yù)掛裝/現(xiàn)場(chǎng)利用移動(dòng)式盤(pán)扣腳手架，配合登高車(chē)，將半圓實(shí)木柱緩慢立起，利用編帶吊升到預(yù)定位置，通過(guò)實(shí)木凹形掛板連接到枕木上，此時(shí)編帶要繼續(xù)收緊。通過(guò)放線定位，確定圓弧最終精準(zhǔn)定位，調(diào)整枕木位置，實(shí)現(xiàn)全方位調(diào)整后，擰緊螺栓，掛板安裝在柱上下兩端枕木上。

臨時(shí)固定。預(yù)定位完成后，快速在半圓實(shí)木下端插入墊木，墊木采用受力性能較好的木方，安裝形式為鋸齒，方便調(diào)整，保證穩(wěn)定性，待墊木全部安裝緊固之后，再次檢查實(shí)木圓柱定位，確認(rèn)定位準(zhǔn)確后，完成1/2 半圓實(shí)木安裝，此時(shí)編帶應(yīng)繼續(xù)處于收緊狀態(tài)，增加安全系數(shù)[4]。

3.3.5 2/2 半圓實(shí)木柱掛接

2/2 半圓實(shí)木掛裝方法同1/2 半圓實(shí)木，編帶吊裝至預(yù)定位置，調(diào)整枕木固定，柱底用枕木臨時(shí)固定。

3.3.6 反抱箍三角形收口鎖定

圖6 枕木安裝平面圖（來(lái)源：作者自繪）

圖7 枕木安裝立面圖（來(lái)源：作者自繪）

2/2 實(shí)木圓柱預(yù)安裝定位完成后，在反抱箍位置對(duì)應(yīng)的柱面外側(cè)，設(shè)置編帶，編帶帶有收緊裝置，收緊處設(shè)置墊板，防止損傷柱表面，利用編帶收緊過(guò)程中的緊固力，配合人工推進(jìn)，使得接頭處三角形互相咬合。同時(shí)，工字件將兩半圓實(shí)木緊密連接起來(lái)，最后利用松緊螺栓，插入工字件與反抱箍連接位置。利用紅外線控制圓柱圓度，擰緊螺桿，再次收緊圓柱，螺桿外表面不超過(guò)弧形實(shí)木外表面，以免影響美觀，螺桿可以正反旋進(jìn)，正向擰緊，反向放松，便于后期拆卸維修。

3.3.7 柱頭安裝

柱根采用覆盆式蓮瓣柱礎(chǔ)，取自蓮花出淤泥而不染，莖直而中空，象征著圣潔和不滅的美好寓意，精選漢白玉安裝表面設(shè)置緩沖柔性墊片，一方面有效承受實(shí)木圓柱自重荷載，另一方面有利于應(yīng)力擴(kuò)散，保護(hù)漢白玉基礎(chǔ)。

柱頭采用祥云紋樣“祥云”圖案，寓意祥瑞之云氣，用在柱頭位置更有步步高升之意。柱頭采用同實(shí)木圓柱的木材，刻入深度20 ～25 mm，由于柱子高度與直徑為超規(guī)格，傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備無(wú)法滿足紋理雕刻，只能采用人工雕刻，雕刻完成后有專(zhuān)業(yè)打磨技師進(jìn)行打磨剖光處理。初步打磨完成，再使用從細(xì)到粗的砂紙進(jìn)行砂光，砂光完成后在進(jìn)行上蠟處理，蠟全部采用食品級(jí)蠟，達(dá)到無(wú)味效果,雕刻、打磨、剖光打蠟全部為手工處理。

3.3.8 完成圓柱安裝、驗(yàn)收

按照相關(guān)規(guī)范要求，進(jìn)行圓柱驗(yàn)收，合格后，做好成品保護(hù)，防止二次損壞[5]。

4 技術(shù)有益效果

4.1 節(jié)能環(huán)保，綠色安裝

采用中國(guó)傳統(tǒng)卯榫結(jié)構(gòu)，無(wú)需膠粘，不產(chǎn)生有害物質(zhì)，綠色環(huán)保。

4.2 推廣性強(qiáng)，安全可靠

可調(diào)節(jié)枕木結(jié)構(gòu)，可以通過(guò)外伸掛柱和枕木實(shí)現(xiàn)多軸和小角度調(diào)整，根據(jù)實(shí)木圓柱直徑、強(qiáng)制定位、離柱距離等進(jìn)行布局設(shè)計(jì)，可以通過(guò)增加掛柱枕木數(shù)量、規(guī)格等適應(yīng)各種實(shí)木圓柱飾面安裝，適用范圍廣；通過(guò)枕木、掛板、反抱箍、工字件、螺桿、柱座等多道安全防線設(shè)置，受力途徑清晰，安全儲(chǔ)備高。

4.3 全方位可調(diào)節(jié)，維修保養(yǎng)方便

外伸掛柱、枕木等結(jié)構(gòu)，采用橢圓形長(zhǎng)孔，實(shí)現(xiàn)全方位螺栓可調(diào)節(jié)安裝定位，枕木邊緣采用橫臥圓柱體，方便各構(gòu)件連接時(shí)候的垂直面小角度調(diào)整；敞開(kāi)式咬合收口加松緊螺桿，正旋收緊，反旋放松，方便拆卸維修保養(yǎng)。

4.4 防開(kāi)裂性能優(yōu)良

所有直接接觸位置的材料均采用同種材質(zhì)，線膨脹系數(shù)相同，有效實(shí)現(xiàn)基層面層變形協(xié)調(diào)，同時(shí)，利用反抱箍加強(qiáng)技術(shù)，增強(qiáng)圓柱整體性，采用傳統(tǒng)燕尾榫結(jié)構(gòu)，減少接縫變形，多重防控措施，有效防止實(shí)木圓柱后期開(kāi)裂。

4.5 經(jīng)濟(jì)效果顯著

采用隱蔽式反抱箍背襯加強(qiáng)技術(shù)，敞開(kāi)型工字件結(jié)合松緊螺桿技術(shù)，極大地增強(qiáng)了實(shí)木圓柱整體性能，減少名貴木材拼裝實(shí)木條板厚度，減少基層含鋼量，節(jié)約工程直接成本。

5 技術(shù)運(yùn)用

研發(fā)的超大型裝飾實(shí)木圓柱施工工法，經(jīng)技術(shù)創(chuàng)新，已經(jīng)形成三項(xiàng)發(fā)明和實(shí)用新型專(zhuān)利。經(jīng)過(guò)多項(xiàng)工程實(shí)踐，所有圓柱均一次性安裝驗(yàn)收合格。

施工完成后，觀感質(zhì)量非常好，整體圓柱圓度極佳，平整度滿足要求，大氣磅礴，充分體現(xiàn)出中國(guó)傳統(tǒng)建筑的古典端莊。

6 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)傳統(tǒng)建筑中，實(shí)木絕大部分采用名貴木材，材料的生長(zhǎng)周期漫長(zhǎng)，造價(jià)昂貴，對(duì)安裝工藝要求也更高，更加需要施工技術(shù)可以方便調(diào)整，便于后期維修。本工藝從研發(fā)到技術(shù)運(yùn)用，以規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，優(yōu)化施工工藝，綜合考慮結(jié)構(gòu)安全、飾面效果和經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益，具有良好的推廣應(yīng)用意義。