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【關(guān)鍵詞】仿古建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計;實例分析
中圖分類號:S611 文獻標識碼:A 文章編號:
一、仿古建筑的結(jié)構(gòu)特點
中國古代建筑主要以木結(jié)構(gòu)為主,平面布局講究中正含蓄,層次豐富,布局靈活多變,對稱均衡。因此其承重結(jié)構(gòu)與維護結(jié)構(gòu)屬于分工明確又互有承托的結(jié)構(gòu)體系。比如說在中國古代建筑中獨創(chuàng)的斗拱結(jié)構(gòu)形式,充分運用了結(jié)構(gòu)突出和色彩裝飾的手段,使得建筑物不僅造型莊重,更顯得華麗非凡。在近代仿古建筑中,也采用了相應(yīng)的仿古建筑形式,繼承了中國古代建筑的結(jié)構(gòu)特色,同時又采納了新型建筑結(jié)構(gòu)的特點,在仿古建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工中實現(xiàn)了模數(shù)制和構(gòu)件的定型化,對仿古建筑的整體框架結(jié)構(gòu)設(shè)計到細部局部的設(shè)計形式,甚至是細部尺度和造型做法都有非常詳細的規(guī)定。中國古代建筑結(jié)構(gòu)方式中的疊梁式、穿斗式、井干式的主要結(jié)構(gòu)方式得到了改良應(yīng)用,而且其硬山頂、懸山頂、廡殿頂、歇山頂、攢尖頂和復(fù)合頂?shù)任蓓斝褪揭脖桓鼜V泛的應(yīng)用于中式別墅和中式風格建筑群天際線的規(guī)劃應(yīng)用中。
二、仿古建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要求
出于防腐及防震的建筑要求,目前階段的仿古建筑已經(jīng)采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)代替原來的木結(jié)構(gòu)。采用鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)的仿古建筑,屬于內(nèi)洋外中,外部要達到油漆彩繪之后與木構(gòu)架相同的外觀效果,但是內(nèi)部要遵循混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的相應(yīng)規(guī)范要求,同時要兼顧結(jié)構(gòu)抗震要求。因此,仿古建筑與普通的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計相比,有顯著的特殊結(jié)構(gòu)要求。
1、嚴格按照古建筑結(jié)構(gòu)體系模數(shù)要求和構(gòu)件來定型化仿古建筑結(jié)構(gòu)體系。仿古建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中,各個受力構(gòu)件的規(guī)格必須要滿足古典建筑的模數(shù)要求,仿古建筑的結(jié)構(gòu)體系和傳力體系的構(gòu)成首先必須滿足古代建筑結(jié)構(gòu)傳力體系的要求,而各個各構(gòu)件的尺度和形體應(yīng)當完全仿照古代木結(jié)構(gòu)中柱、梁、枋、檁的相應(yīng)做法來進行設(shè)計。
2、采用多種結(jié)構(gòu)組合處理方法滿足特殊型式屋面造型要求。由于仿古建筑的屋面變化顯著,其造型要求特點突出難度高,因此結(jié)構(gòu)構(gòu)架體系可以使用步架和舉架的處理方法。這樣就能使屋面坡度形成趨上陡峻,趨下平緩的順滑優(yōu)美曲線,充分體現(xiàn)古代建筑各種屋頂型式造型要求。
3、部分古建筑中的結(jié)構(gòu)構(gòu)件退化成為裝飾作用。古建筑中有大量的具有獨特裝飾作用的結(jié)構(gòu)構(gòu)件,其中最具有代表性的是斗拱和雀替。斗拱是中國古建筑所特有的建筑型式,位于木結(jié)構(gòu)梁和柱之間,具有傳導(dǎo)屋面荷載和縮短梁跨度的結(jié)構(gòu)作用。對于仿古建筑而言,由于建筑主體結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土,建筑荷載承載已經(jīng)全由主體柱梁承擔,斗拱已經(jīng)退化成為裝飾,不再作為結(jié)構(gòu)主要承重部件。雀替則用于額枋與檐柱相交處,可以縮短梁枋的凈跨距離,具有輔助拉結(jié)功能。類似于這些原先木結(jié)構(gòu)建筑中作為主體結(jié)構(gòu)或者輔助結(jié)構(gòu)的部件,在仿古建筑中已經(jīng)不再具有結(jié)構(gòu)作用,而僅僅作為型式仿制的需要,僅存在裝飾功能。
三、仿古建筑工程實例分析
1、南寧市觀音禪寺工程概況
位于南寧青秀山風景區(qū)的觀音禪寺擴建工程在原禪院的舊址上改建,擴建后更名為萬壽觀音寺,占地面積約15畝,是原有面積的三倍。寺院內(nèi)有大雄寶殿、藥師殿、觀音閣、臥佛殿、法物流通處、素菜館等布置,整體仿唐宋建筑風格。
觀音禪寺在寺廟布局上充分體現(xiàn)了寺廟建筑格局上很深的陰陽宇宙觀和崇尚對稱、秩序、穩(wěn)定的審美心理。觀音寺融合了中國特有的祭祀祖宗、天地的功能,以平面方形、南北中軸線布局、對稱穩(wěn)重且整飭嚴謹?shù)慕ㄖL格。觀音禪寺主要的基本建筑,主要為兩組建筑:前門和天王殿為一組,合稱前殿,大雄寶殿為一組,為佛寺主體建筑。庭院布局是典型的四合院結(jié)構(gòu),在閉型較強的建筑空間中,寬大的庭院,使用中靈活多變設(shè)計理念,適應(yīng)性很強。
觀音禪寺以大雄寶殿為中軸線,左右對稱。觀音塔的位置位于全寺中心且獨立。觀音塔底座正四邊形,底部為小池,整個塔浮于水面,造型精美。塔腹上面這四角飛檐,頂覆圓盤上下兩層,宛若傘蓋,既蔭被四佛,又美觀大方。大雄寶殿分為上下兩層,下層為臥姿態(tài)如來佛祖,上層為五方如來,大殿兩側(cè)的墻壁上大面積的斑斕色彩墻繪佛教壁畫“五百羅漢演教圖”。殿前且有左右并立不太大的實心的雙塔點綴。中國古代寺廟建筑重視色彩表現(xiàn),屋不呈材,墻不露形。整個觀音禪寺寺廟建筑以瓦紅色為主,屋頂有金色點綴,色彩鮮艷明麗。
2、大雄寶殿結(jié)構(gòu)體系
大雄寶殿位為鋼筋混凝土仿木結(jié)構(gòu)仿唐建筑,其建筑主體結(jié)構(gòu)體系采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土仿木框架結(jié)構(gòu),屋面構(gòu)架體系采用步架和舉架復(fù)合的結(jié)構(gòu)處理方法,屋面荷載通過屋面板傳給屋面檁條梁,由梁架逐層往下傳遞,最終傳給框架柱。由于這樣的結(jié)構(gòu)傳遞體系與一般的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)建筑存在明顯的不同,因此進行結(jié)構(gòu)計算時,除了進行建模計算外,還要使進行復(fù)核計算,驗證配筋梁是否滿足結(jié)構(gòu)承重要求。由于殿內(nèi)相臨柱子之間的跨度較大,在進行結(jié)構(gòu)計算時采用了轉(zhuǎn)換梁系,采用復(fù)合梁系共同支撐其上的柱子和屋面梁架體系,最終達到仿古建筑主體結(jié)構(gòu)與裝飾性結(jié)構(gòu)的完美協(xié)調(diào)統(tǒng)一。
3、仿古建筑群屋面板的設(shè)計
在整個觀音禪寺的建筑群中,部分只有一層的仿古建筑,其結(jié)構(gòu)構(gòu)造較為簡單,但是又需要采用仿古建筑的屋面設(shè)計,因此為其設(shè)置了獨特的木結(jié)構(gòu)與框架結(jié)構(gòu)結(jié)合的單層仿古建筑結(jié)構(gòu)。本方案中大膽提出了木結(jié)構(gòu)屋面設(shè)計,由望板和椽組成木基層,既保留了仿古建筑的屋面板截面形式,也能滿足單向受力要求。由于板肋之間的距離很近、肋高較小,而且不同的屋頂造型復(fù)雜多樣,考慮到屋面板的舉折模板鋪設(shè)難以控制,因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計中采用控制板底標高來控制高程。在屋面施工時,采用預(yù)制椽子在現(xiàn)澆混凝土板的方式進行施工方案設(shè)計。為控制施工過程中的部件受力不超限,需按照施工堆疊前和堆疊后不同受力狀態(tài)進行強度、抗裂和撓度的驗算。
4、仿古建筑群斗拱設(shè)計
在大部分主體結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土的仿古建筑中,斗拱和雀替是作為純裝飾構(gòu)件,不考慮其受力,與主體結(jié)構(gòu)分別澆筑成型。屋檐荷載通過斗拱上方的現(xiàn)澆混凝土桃尖梁、斗拱中間的現(xiàn)澆混凝土剪力墻傳給剪力墻下方的額枋斗和拱,裝飾性斗拱必須在桃尖梁施工前安裝就位。雀替采用鋼筋混凝土預(yù)制構(gòu)件,通過主體結(jié)構(gòu)澆筑時留設(shè)的預(yù)埋件與額枋和檐柱焊接連接。采用這樣的建筑結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)型式簡單,細部只需要經(jīng)過油漆彩繪處理,就能使整個建筑物外觀渾然一體,完全達到木結(jié)構(gòu)的藝術(shù)效果。
但是在本方案中,選用了裝飾性構(gòu)件和受力構(gòu)件結(jié)合的設(shè)計及施工方式。雀替采用鋼筋混凝土預(yù)制構(gòu)件通過預(yù)埋件焊接連接。而斗拱系統(tǒng)全部采用現(xiàn)澆斗拱,斗拱在結(jié)構(gòu)中實際為受力構(gòu)件。采用斗拱作為受力體系,既實現(xiàn)了對出檐的處理,也減少的撩檐檁的斷面高度。在角科斗拱的老角梁處理上,設(shè)置了暗梁,與斗拱寬度一致,這樣不僅僅實現(xiàn)了長梁的出挑,也控制了受力均衡,加強了結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定性。
四、結(jié)束語
中國古代木結(jié)構(gòu)建筑有著獨特的結(jié)構(gòu)方法和布置規(guī)模,在進行仿古建筑設(shè)計時,應(yīng)取長補短,采用鋼筋混凝土的主體結(jié)構(gòu),同時吸收傳統(tǒng)中國古建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的精髓,不僅僅在建筑外部造型設(shè)計和局部裝飾設(shè)計中達到仿古的效果,更需要在掌握設(shè)計規(guī)范的基礎(chǔ)上,根據(jù)自己的經(jīng)驗積累對計算機結(jié)構(gòu)計算結(jié)果進行合理的調(diào)整,才能提高仿古建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量。
參考文獻:
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[3]康麗娟.某寺廟混凝土仿古建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計實例[J].建筑結(jié)構(gòu),2011(S1).
【關(guān)鍵詞】現(xiàn)代仿古建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計;大屋頂;斗拱;雀替
仿古建筑研究應(yīng)秉承藝術(shù)性、歷史性和科學(xué)性相統(tǒng)一的原則,其作為古建筑的仿品和民族文化的載體,不僅僅反映著當時社會科技發(fā)展的綜合水平,還映照著歷史發(fā)展的足跡?,F(xiàn)代仿古建筑以鋼筋混凝土為主體結(jié)構(gòu)改變了傳統(tǒng)中國古建筑以木結(jié)構(gòu)組合為主的受力系統(tǒng),吸收了傳統(tǒng)中國古建筑風格的精華,在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上將傳統(tǒng)古建筑的造型部件等作為裝飾效果從而達到建筑上的仿古目的。
1.仿古建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求
現(xiàn)階段的仿古建筑多采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)代替木結(jié)構(gòu),為了達到油漆彩繪之后與木構(gòu)架相同的外觀效果,與傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比,仿古建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計具有以下特殊要求:
1.1模數(shù)要求和構(gòu)件定型化
各受力構(gòu)件的規(guī)格需滿足古典建筑的模數(shù)要求,傳力體系的構(gòu)成極其各構(gòu)件的尺度和形體完全仿照古代木結(jié)構(gòu)中柱、梁、枋檁的相應(yīng)做法。
1.2屋面造型要求
屋面變化顯著,造型要求高,構(gòu)架體系采用了步架和舉架的處理方法。使屋面坡度越往上越陡,峻越往下越平緩,形成了曲線優(yōu)美,出檐深遠的特征,體現(xiàn)了我國古代建筑的造型特點。
1.3結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計
建筑中有大量的具有獨特裝飾作用的結(jié)構(gòu)構(gòu)件,其中最具有代表性的是斗拱和雀替。斗拱斗拱中方型的底座叫做斗,上面錯落搭建的船形木塊叫做拱。斗拱是中國傳統(tǒng)古建筑特有的型制,它位于木結(jié)構(gòu)梁和柱子之間,具有傳導(dǎo)屋面荷載、加大屋檐挑出長度、縮短梁枋跨度、吸收地震能量等結(jié)構(gòu)作用和裝飾作用。是中國古代建筑中最具特色的部分之一,對于仿古建筑而言因主體結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土裝飾常常成為斗拱的主要作用。
雀替用于額枋(檐枋)與檐柱相交處近似于三角形表面,有雕刻裝飾的構(gòu)件可以縮短梁枋的凈跨距離,具有輔助拉結(jié)和裝飾雙重功能。
2.工程案例
綜合樓是某市老城區(qū)的中心地帶, 周邊是兒童公園及南音社等園林仿古建筑群, 綜合樓具有健身、培訓(xùn)、商務(wù)兼會議接待等。其布局呈現(xiàn)基本對稱,是具有中國古典建筑和園林風格的傳統(tǒng)仿古型坡屋頂式綜合樓。
圖1所示為該綜合樓的西立面,這是面向公園主立面,具有強烈傳統(tǒng)特色的立面設(shè)計,高低錯落,富有層次感、韻律感和均衡感,同時這種立面設(shè)計上的創(chuàng)新性和時代感又與傳統(tǒng)性相互融合??紤]到建筑與城區(qū)文化形態(tài)相呼應(yīng), 既要滿足使用功能要求,同時也要從美學(xué)觀點考慮建筑的造型,力求比例協(xié)調(diào),勻稱得體,頂部以宋式較陡直的舉折做法為藍本,脊吻、斗拱、雀替、懸魚、藻井等,以變異簡化的手法加以運用, 將這些傳統(tǒng)要素融入新建筑中,使之既富有現(xiàn)代氣息又具有歷史的凝重感。
3.仿古建筑的設(shè)計方法
古建筑一直采用木構(gòu)架為主要的受力體系,工程施工與設(shè)計主要以傳承的經(jīng)驗、方法為主?,F(xiàn)在出現(xiàn)了大量的以鋼筋混凝土或鋼結(jié)構(gòu)為主要受力體系的仿古建筑。為了對古建筑模仿做到形似,就勢必遵照古建筑木結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式和尺寸權(quán)衡,另外還得符合現(xiàn)代建筑規(guī)范要求。
按照現(xiàn)代力學(xué)理論進行簡化,運用現(xiàn)代計算工具進行建模、計算、分析。這樣將給建筑和結(jié)構(gòu)設(shè)計提出了更高的要求,在仿古建筑的設(shè)計之初,設(shè)計人員腦袋里已經(jīng)有了即將仿建的古建筑形式,是硬山、歇山還是攢尖,是卷棚還是正脊,開間、進深各為幾間,有沒有外廊,屋面舉折情況等等。
構(gòu)想出要仿取的純正古建筑具體情況,然后再根據(jù)古代建筑模數(shù)制度計算各種構(gòu)件的幾何尺寸,再根據(jù)簡化結(jié)構(gòu)簡歷結(jié)構(gòu)模型,運用現(xiàn)代結(jié)構(gòu)計算軟件計算其內(nèi)力,復(fù)核其截面是否滿足承載力要求。
4.結(jié)構(gòu)體系驗算
采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土仿木框架結(jié)構(gòu)用SATWE程序進行整體計算 主受力框架用PK程序復(fù)核計算配筋。結(jié)構(gòu)方式按照古建筑中的“疊梁式”,構(gòu)架體系采用了步架和舉架的處理方法,其傳力途徑也明顯不同于傳統(tǒng)鋼筋混凝土建筑,屋面荷載通過T 形屋面板傳給屋面檁條梁,再由梁架逐層往下傳遞,最終通過最底層的梁傳給框架柱。
5.大屋頂結(jié)構(gòu)設(shè)計
本工程各層都是由大屋頂組成的, 屋頂形式多樣, 有重檐歇山、十字脊、頂、攢尖、四坡。大屋頂?shù)奈菝姘迨怯蓭锥握郯褰M成, 在折板的轉(zhuǎn)折點, 按照建筑的要求, 主要區(qū)域直接設(shè)置鋼筋混凝土梁, 局部次要區(qū)域梁高與板底有高差時, 用磚墻填砌, 對于一些不能加梁的區(qū)域,則按照構(gòu)造要求設(shè)置彎折鋼筋。外墻的封檐板因為尺寸的限制, 不能用填充墻砌筑, 則用現(xiàn)澆鋼筋混凝土板,板內(nèi)配置雙層雙向鋼筋,分別錨入屋面板和屋面梁內(nèi)。
6.斗拱和雀替的設(shè)計
筆者在考察其他仿古建筑時了解到:其斗拱大多是采用鋼筋混凝土預(yù)制構(gòu)件, 各級斗與拱之間通過預(yù)埋件焊接連接。尺度較大時或座漿連接尺度較小時,斗拱在結(jié)構(gòu)中為受力構(gòu)件,這種做法的主要缺點是做工較粗糙、不美觀而且前者由于構(gòu)件數(shù)量太多、防腐和維修費用較高、后者受力不太可靠。故本工程的斗拱采用木結(jié)構(gòu)且僅作為裝飾構(gòu)件,不考慮其受力屋檐荷載,通過斗拱上方的現(xiàn)澆混凝土桃尖梁以及斗拱中間的現(xiàn)澆混凝土剪力墻,傳給剪力墻下方的額枋斗和拱在桃尖梁施工前安裝就位。
雀替僅作為裝飾部分,不考慮其受力則采用鋼筋混凝土預(yù)制構(gòu)件。用定型模板在施工現(xiàn)場制作,主體結(jié)構(gòu)施工時在相應(yīng)位置留設(shè)預(yù)埋件。預(yù)制的雀替通過預(yù)埋件與主體結(jié)構(gòu)的額枋檐枋和檐柱焊接連接,木斗拱與混凝土的預(yù)制雀替都是作為裝飾構(gòu)件與主體結(jié)構(gòu)不是一起現(xiàn)澆成型,但采取了上述方式與受力構(gòu)件連接后,再經(jīng)過油漆彩繪處理整個建筑物渾然一體,完全達到了傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)的藝術(shù)效果。
7.結(jié)束語
用鋼筋混凝土材料來建造多層仿古風格的現(xiàn)代建筑是經(jīng)濟合理的選擇。由于鋼筋混凝土框架的受力機制與傳統(tǒng)的木構(gòu)架不同, 許多古建筑中重要的受力構(gòu)件如斗拱等設(shè)計成裝飾構(gòu)件是比較經(jīng)濟的做法。曲線形的屋面、懸挑的屋檐、起翹的屋角是傳統(tǒng)大屋頂?shù)奶厣?其做法是經(jīng)過數(shù)千年的不斷演變形成的, 適合傳統(tǒng)的材料, 用鋼筋混凝土來仿造應(yīng)從受力合理、施工方便等多方面綜合考慮。做到形似(外形、尺寸相似)是基本要求,做到神似(受力特點相似)是更高的要求,需要進一步的努力。
參考文獻:
關(guān)鍵詞:仿古建筑;木結(jié)構(gòu);混凝土結(jié)構(gòu)
中圖分類號:TU318
文獻標識碼:B
文章編號:1008-0422(2006)04-0121-02
收稿日期:2006-02-25
作者簡介:鄧曉春(1973-),女,1995年畢業(yè)于華中理工大學(xué)工業(yè)與民用建筑專業(yè),湖南省建筑設(shè)計院內(nèi)聘高級工程師,一級注冊結(jié)構(gòu)工程師。
1 引言
中國古建筑雖然歷經(jīng)了數(shù)千年的演變,但其獨特的結(jié)構(gòu)方法和布置規(guī)模始終沒有改變,并且是世界上獨具風格的一門建筑學(xué)科,是世界建筑藝術(shù)寶庫中的一顆璀璨明珠。中式傳統(tǒng)古建筑以木結(jié)構(gòu)為主,在材料選用、平面處理和藝術(shù)造型等方面都有許多自己的特點,但隨著社會的發(fā)展與進步,傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)在防火與防腐方面的缺陷也日益明顯,新技術(shù)、新材料的運用使仿古建筑的設(shè)計和建造成為可能,這也是對中國古建筑文化的繼承與發(fā)展。現(xiàn)代仿古建筑以鋼筋混凝土為主體結(jié)構(gòu),改變了傳統(tǒng)中國古建筑以木結(jié)構(gòu)組合為主的受力系統(tǒng),吸收了傳統(tǒng)中國古建筑風格的精華,在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,將傳統(tǒng)古建筑的造型、部件等,作為裝飾效果,從而達到建筑上的仿古目的。以下本文將就某工程實例對此種建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計談幾點體會,能為同行在設(shè)計工作中提供一些參考。
2 中國古代建筑的特點
中國古代建筑是以木構(gòu)架為主的一種結(jié)構(gòu)方式,平面布局內(nèi)向含蓄,層次豐富,均衡對稱,空間布局靈活,承重與圍護結(jié)構(gòu)分工明確;在建筑的設(shè)計和施工中很早就實行了模數(shù)制和構(gòu)件的定型化,對于建筑整體到局部的形式、尺度和做法都有相當詳細的規(guī)定。中國古代建筑還獨創(chuàng)了斗拱的結(jié)構(gòu)形式,并充分運用色彩的裝飾手段,使建筑物顯得莊重而華麗。
中國古代建筑的結(jié)構(gòu)方式有“疊梁式”、“穿斗式”、“井干式”三種,屋頂形式有硬山頂、懸山頂、廡殿頂、歇山頂、攢尖頂和復(fù)合頂。
3 仿古建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求
現(xiàn)階段的仿古建筑多采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)代替木結(jié)構(gòu),為了達到油漆彩繪之后與木構(gòu)架相同的外觀效果,與傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比,仿古建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計具有以下特殊要求:
3.1模數(shù)要求和構(gòu)件定型化
各受力構(gòu)件的規(guī)格需滿足古典建筑的模數(shù)要求,傳力體系的構(gòu)成極其各構(gòu)件的尺度和形體完全仿照古代木結(jié)構(gòu)中柱、梁、枋、檁的相應(yīng)做法。
3.2屋面造型要求
屋面變化顯著,造型要求高,構(gòu)架體系采用了步架和舉架的處理方法,使屋面坡度越往上越陡峻,越往下越平緩,形成了曲線優(yōu)美、出檐深遠的特征,體現(xiàn)了我國古代建筑的造型特點。
3.3建筑中有大量的具有獨特裝飾作用的結(jié)構(gòu)構(gòu)件,其中最具有代表性的是斗拱和雀替。
斗拱:斗拱中方型的底座叫做斗,上面錯落搭建的船形木塊叫做拱。斗拱是中國傳統(tǒng)古建筑特有的型制,它位于木結(jié)構(gòu)梁和柱子之間,具有傳導(dǎo)屋面荷載、加大屋檐挑出長度、縮短梁枋跨度、吸收地震能量等結(jié)構(gòu)作用和裝飾作用,是中國古代建筑中最具特色的部分之一。對于仿古建筑而言,因主體結(jié)構(gòu)為鋼筋;昆凝土,裝飾常常成為斗拱的主要作用。
雀替:用于額枋(檐枋)與檐柱相交處,近似于三角形,表面有雕刻裝飾的構(gòu)件??梢钥s短梁枋的凈跨距離,具有輔助拉結(jié)和裝飾雙重功能。
4 工程實例
4.1工程概況
開福寺位于長沙城北,它是一座殿字宏偉、氣勢非凡的千年古寺,具有“三湘名剎”之稱。開福寺始建于五代時期,距今已有一千多年的歷史,現(xiàn)有的寺院規(guī)模已不能滿足佛教事業(yè)的發(fā)展需要,自2004年開始修復(fù)擴建,大悲殿的建設(shè)就是其擴建工程子項之一。大悲殿為南方單層雙重檐仿古建筑,建筑面積1200m2,總高度25m,面闊七間,共37.8m,進深六間,共30.6m。屋頂形式為歇山頂,黃色琉璃瓦鋪蓋,飛檐翹角,氣魄雄偉,檐下為七踩斗拱。室內(nèi)采用“露明造”,使空間更高大、更寬敞。該建筑采用了鋼筋;昆凝土仿木結(jié)構(gòu)。
4.2大悲殿的結(jié)構(gòu)體系
采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土仿木框架結(jié)構(gòu),用SATWE程序進行整體計算,主受力框架用PK程序復(fù)核計算配筋。結(jié)構(gòu)方式按照古建筑中的“疊梁式”,構(gòu)架體系采用了步架和舉架的處理方法,其傳力途徑也明顯不同于傳統(tǒng)鋼筋混凝土建筑,屋面荷載通過T形屋面板傳給屋面檁條梁,再由梁架逐層往下傳遞,最終通過最底層的梁傳給框架柱。主受力框架立面詳見圖1。由于大殿建成后需供奉大尊佛像,故殿內(nèi)抽掉了兩根里金柱,使相臨柱子間跨度分別達到了19.8m和18.6m。建筑平面圖詳見圖2。這么大的跨度在傳統(tǒng)古建筑中是罕見的,而為了保持室內(nèi)“露明造”的完整性,在15.5m標高處設(shè)3根斷面為400x1200的交叉轉(zhuǎn)換梁(位于4軸、5軸、C軸上),共同支撐其上的柱子和屋面梁架體系。
4.3屋面板的設(shè)計
木結(jié)構(gòu)的屋面木基層是由望板和椽組成的,這就使得仿古建筑的屋面板截面形式為T形,單向受力,板肋之間的距離很近、肋高較小見圖3,加上屋面陡峻圖4(大悲殿屋脊處為九五舉)、造型復(fù)雜,屋面一次性全現(xiàn)澆施工難度很大,支模困難,混凝土澆注質(zhì)量和外觀效果均難保證。故將屋面板設(shè)計成疊合板,先預(yù)制單塊的預(yù)應(yīng)力混凝土T形板(或幾塊T形板組合)作為底模,再在底模上綁扎鋼筋網(wǎng),用細石混凝土澆注疊合層,完成后二者形成整體共同受力。設(shè)計時按疊合前和疊合后分階段對T形板進行強度計算、抗裂驗算、撓度驗算。分別滿足施工階段和使用階段的受力要求。
4.4斗拱和雀替的設(shè)計
在主體結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土的仿古建筑中,斗拱是作為受力構(gòu)件還是純裝飾構(gòu)件?采用木結(jié)構(gòu)還是鋼筋;昆凝土結(jié)構(gòu)?這就值得探討了,筆者在考察其他仿古建筑時了解到其斗拱大多是采用鋼筋;昆凝土預(yù)制構(gòu)件,各級斗與拱之間通過預(yù)埋件焊接連接(尺度較大時)或座漿連接(尺度較小時),斗拱在結(jié)構(gòu)中為受力構(gòu)件。這種做法的主要缺點是做工較粗糙、不美觀,而且前者由于構(gòu)件數(shù)量太多防腐和維修費用較高,后者受力不太可靠。故本工程的斗拱采用木結(jié)構(gòu),且僅作為裝飾構(gòu)件,不考慮其受力。屋檐荷載通過斗拱上方的現(xiàn)澆;昆凝土桃尖梁以及斗拱中間的現(xiàn)澆混凝土剪力墻傳給剪力墻下方的額枋,斗和拱在桃尖梁施工前安裝就位。
雀替僅作為裝飾部分,不考慮其受力,采用鋼筋混凝土預(yù)制構(gòu)件,用定型模板在施工現(xiàn)場制作。主體結(jié)構(gòu)施工時在相應(yīng)位置留設(shè)預(yù)埋件,預(yù)制的雀替通過預(yù)埋件與主體結(jié)構(gòu)的額枋(檐枋)和檐柱焊接連接。
木斗拱與混凝土的預(yù)制雀替都是作為裝飾構(gòu)件,與主體結(jié)構(gòu)不是一起現(xiàn)澆成型,但采取了上述方式與受力構(gòu)件連接后,再經(jīng)過油漆彩繪處理,整個建筑物渾然一體,完全達到了傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)的藝術(shù)效果。建成后的大悲殿入口屋檐照片圖4。
5 結(jié)束語
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的仿木仿古建筑,因組合形式變化大,構(gòu)件形狀復(fù)雜,其空間梁板的形狀定型和模板、鋼筋施工是最大的難題,給傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來了許多挑戰(zhàn),本文探討了一些新的思路,力求用現(xiàn)代的構(gòu)造和裝飾處理,還原其傳統(tǒng)古代建筑的風格。大悲殿于2004年4月完成設(shè)計,同年5月開工,2005年年底建筑竣工圖50
參考文獻:
[1]馬炳堅.中國古建筑木作營造技術(shù).(第二版).科學(xué)出版社,2003.