仿古建筑設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求有哪些
1 引 言
中國(guó)古建筑雖然歷經(jīng)了數(shù)千年的演變,但其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)方法和布置規(guī)模始終沒(méi)有改變,并且是世界上獨(dú)具風(fēng)格的一門建筑學(xué)科,是世界建筑藝術(shù)寶庫(kù)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(diǎn),但隨著社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)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(yùn)用使仿古建筑的設(shè)計(jì)和建造成為可能,這也是對(duì)中國(guó)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(guó)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(guó)古建筑風(fēng)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(dá)到建筑上的仿古目的。以下本文將就某工程實(shí)例對(duì)此種建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)談幾點(diǎn)體會(huì),能為同行在設(shè)計(jì)工作中提供一些參考。
2 中國(guó)古代建筑的特點(diǎn)
中國(guó)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(duì)稱,空間布局靈活,承重與圍護(hù)結(jié)構(gòu)分工明確;在建筑的設(shè)計(jì)和施工中很早就實(shí)行了模數(shù)制和構(gòu)件的定型化,對(duì)于建筑整體到局部的形式、尺度和做法都有相當(dāng)詳細(xì)的規(guī)定。中國(guó)古代建筑還獨(dú)創(chuàng)了斗拱的結(jié)構(gòu)形式,并充分運(yùn)用色彩的裝飾手段,使建筑物顯得莊重而華麗。
中國(guó)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。
仿古建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(dá)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(jì)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(yuǎn)的特征,體現(xiàn)了我國(guó)古代建筑的造型特點(diǎn)。
3.3 建筑中有大量的具有獨(dú)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(cuò)落搭建的船形木塊叫做拱。斗拱是中國(guó)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(zhǎng)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(guó)古代建筑中最具特色的部分之一。對(duì)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。
4 工程實(shí)例
4.1 工程概況
唐山興國(guó)寺大雄寶殿位于唐山市內(nèi),宏偉、氣勢(shì)非凡的唐代建筑,共十一開間,為鋼筋砼仿唐建筑,該殿為雙層重檐仿古建筑,建筑面積1400m2,總高度25m,屋頂形式為廡殿頂,無(wú)鈾光瓦鋪蓋,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。該建筑采用了鋼筋混凝土仿木結(jié)構(gòu)。
4.2 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(jìn)行整體計(jì)算,由于本軟件自身沒(méi)有考慮到斜板的作用,故同時(shí)用PMSAP進(jìn)行分析,主受力框架用PK程序復(fù)核計(jì)算配筋。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(guò)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(guò)最底層的梁傳給框架柱。主受力框架立面。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18m。這么大的跨度在傳統(tǒng)古建筑中是罕見(jiàn)的,而為了保持室內(nèi)'露明造'的完整性,做了轉(zhuǎn)換梁系,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(jì)
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,造型復(fù)雜,考慮到屋面板的舉折模板鋪設(shè)不好控制,我們采用控制板底標(biāo)高的辦法來(lái)控制高程。,對(duì)椽子采用預(yù)制椽子,上做砼現(xiàn)澆板的方法,設(shè)計(jì)時(shí)按疊合前和疊合后分階段對(duì)T形板進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算、抗裂驗(yàn)算、撓度驗(yàn)算。分別滿足施工階段和使用階段的受力要求。同時(shí)在內(nèi)廊采用配重板的設(shè)施,大大的減少了檐檁的扭矩。對(duì)其他屋面部分采用120厚的防水砼板,雙向雙層配筋,減少溫度收縮的影響。
4.4 斗拱設(shè)計(jì)
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)還是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)?這就值得探討了,本工程斗拱系統(tǒng)全部采用現(xiàn)澆斗拱),斗拱在結(jié)構(gòu)中為受力構(gòu)件。這樣很容易的實(shí)現(xiàn)了對(duì)4.3米的出檐的處理,同時(shí)也大大的減少的撩檐檁的斷面高度,在角科斗拱的老角梁處理上,我們暗藏一根梁,同斗拱寬,這樣也就實(shí)現(xiàn)了7.8米長(zhǎng)梁的出挑。其中,現(xiàn)澆斗拱的做法,已經(jīng)寫成國(guó)家工法并得到批準(zhǔn)。
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