老城区集成材胶合木结构仿古建筑施工技术研究

1 前言

木结构建筑因环保、可再生及冬暖夏凉等特性，在仿古建筑中应用广泛。中国传统木结构以榫卯连接为核心，但存在施工工艺复杂、榫卯处易开裂、原材稳定性差等问题，难以满足老城区仿古建筑对效率与风貌的双重需求。老城区仿古建筑不仅需延续传统院落格局与外观，还需适应现代商业功能，传统施工方式难以平衡“传统风貌”与“施工效率”的矛盾。通过信息化模拟优化、现代基础加固、集成材主体与传统工艺结合，形成兼顾效率与风貌的施工工艺。本文系统阐述该技术的工艺原理与施工流程，为同类工程提供参考。

2 工艺特点与工艺原理

2.1 工艺特点

2.1.1 信息化技术赋能设计优化：利用BIM等信息化技术构建含周边建筑的整体模型，完成设计优化、结构分析及方案比选，确定最优施工路径。

2.1.2 现代基础保障结构稳定：采用钢筋混凝土筏板+地梁基础，配合预埋钢埋件连接木柱，提升地基承载力与结构整体性。

2.1.3 集成材提升木构件性能：主体采用集成材胶合木，克服原材强度不均、易开裂问题，木构件强度提升 30% 以上。

2.1.4 钢件连接简化施工：木构件间通过预制钢件 ⁺ 高强螺栓连接，替代传统榫卯，施工效率提升 40% ，且连接精度可控。

2.1.5 传统工艺延续风貌：墙面、屋面采用旧停泥砖、传统瓦作工艺，保证新建建筑与老城区肌理融合。

2.2 工艺原理

该技术以 “现代技术筑基、传统工艺饰面” 为核心，构建 “信息化模拟 - 现代基础 - 集成材主体 - 钢件连接 - 传统饰面” 的协同体系：

信息化技术解决设计与方案优化难题，确保结构与周边环境协调

混凝土基础与钢埋件保障结构稳定性，适应老城区复杂地质

集成材胶合木提升主体强度，钢件连接简化施工；

传统砖、瓦、石作工艺保证外观与老城区风貌统一，实现 “功能现代性” 与 “风貌传统性” 的平衡。

3 施工工艺与操作要点

3.1 施工流程

整体流程为：建模模拟与方案选择 $$ 基础施工→构件加工 $$ 主体安装→墙体与屋面施工→院落配饰施工。

3.2 关键操作要点建模与方案优化：

精细化模型协同：基于 BIM 技术绘制含周边建筑的整体模型，结合原始建筑资料与胡同肌理，优化院落布局；通过结构力学模拟，确定混凝土基础尺寸、木构件截面及连接方式，确保方案经济可行。生成三维可视化的院落空间关系模型。通过碰撞检测优化梁柱节点与管线路径，避免施工冲突。

结构模拟深化：除基础力学验算外，增加风荷载与地震作用模拟，针对北京地区风雪荷载调整椽条间距与屋面坡度。对集成材梁柱节点进行局部应力云图分析，优化钢连接件肋板厚度与螺栓布置密度。

材料选型验证：选用特级集成材，含水率严格控制在 12±2% 。通过耐火涂层试验确定防火涂料厚度。

基础施工：

地基处理强化：灰土换填分层夯实。采用环刀法抽检压实度。混凝土筏板增设抗裂钢筋网，浇筑后覆盖塑料薄膜保湿养护≥7 天。

预埋件精准定位：采用全站仪放样埋件中心点，预埋钢板表面铣平，标高误差≤±1.5mm。设置可调式锚栓套筒，预留后期微调余量。

构件加工：

木材预处理：集成材进场后恒温恒湿平衡含水率72 小时，六面涂刷水性阻燃防腐剂。

数控加工精度保障：集成材木构件（柱、梁、椽等）在工厂数控加工，对复杂节点制作1:1 实体样板，验证加工数据。

钢木复合连接：定制不锈钢连接件，钢连接件按图纸预制，确保与木构件开槽尺寸匹配。，与木材接触面满涂环氧树脂结构胶，增强钢木界面粘

结力。

主体安装：

柱基调平系统：在预埋钢板上安装双向调平螺母组，通过激光水准仪校准柱底标高，消除累计误差。柱脚与钢板间填充高弹性硅酮密封胶，阻隔毛细水上升。

螺栓紧固工艺：高强螺栓依次初拧、复拧，终拧后24 小时内进行扭矩抽查。

构件安装：木柱通过钢埋件与基础连接，梁柱节点采用钢件+高强螺栓固定，椽条安装时拉通线控制间距，望板接头设在椽中，确保平整牢固。

墙体与屋面施工：

墙体施工：墙体采用旧停泥砖（ 240×120×52mm ），丝缝做法，灰缝厚度3mm，转角处咬槎搭砌。

屋面保温防水：屋面先铺下层望板、岩棉板（保温层），再铺自粘防水卷材，自粘卷材保证搭接宽度，阴阳角附加 1.2mm 厚聚氨酯涂膜增强层。保温层上方铺设透气防潮膜，避免冷凝水积聚。

屋面瓦瓦：瓦瓦作按“勾头瓦-滴水瓦-底瓦-筒瓦”顺序施工，脊部采用过垄脊或清水脊，确保排水通畅与外观统一。底瓦采用铜丝穿孔绑扎法固定于望板，坐浆掺加纤维提高抗裂性。

院落配饰：

座山影壁采用干摆砖须弥座与方心砖，顶部设五层冰盘檐；垂花门主体为集成材，配门枕石、滚墩石，门扇在工厂整体预制，屋面设清水脊、过垄脊，延续传统院落格局。防止冻胀脱落。

4 材料、设备与质量控制

4.1 材料与设备

主要材料：集成材木构件、预制钢连接件、旧停泥砖、2 号板瓦（ 180×180mm ）、2 号筒瓦（ 100×70mm ）、C30 混凝土等；

关键设备：泵车、汽车吊、水准仪、数控机床（构件加工）、打磨机等，其中数控机床用于集成材精准开槽，误差控制在 0.5mm 内。

4.2 质量控制

钢件与木构件孔位偏差≤1mm；停泥砖墙灰缝饱满（饱满度 290% ），避免瞎缝、透明缝；檩条安装中线吻合，相邻高度差≤3mm。

总结：老城区集成材胶合木结构仿古建筑施工技术通过 “现代技术 ^;+ 传统工艺”的融合，解决了传统施工效率低、风貌融合难等问题。其核心在于：信息化模拟优化方案，集成材与钢件连接提升性能，传统工艺保障风貌。工程实践表明，该技术经济效益显著，社会与环保效益突出，可作为老城区仿古建筑施工的优选方案，未来可进一步探索集成材防腐处理与传统工艺数字化传承，扩大应用范围。