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序论:在您撰写古建筑结构设计时,参考他人的优秀作品可以开阔视野,小编为您整理的7篇范文,希望这些建议能够激发您的创作热情,引导您走向新的创作高度。
中图分类号: TB482 文献标识码: A
引言
在园林的规划建设以及古城区的建设施工过程之中,仿古建筑有着相当重要的地位。相关项目作为一种较为特殊的设计类型,当前综合了不同的设计手段和施工技术,并且采用了全新的混凝土框架施工结构。故在设计方案的研究与分析制定过程之中,还需从工程建设本身的需求着手,对建筑的结构进行准确估量和计算,结合建筑特点,设计出不同形式的仿古建筑类型,以充分的满足城市建设发展的需求,为城市的进步创建出良好的基础。
1.仿古建筑结构设计特点分析
针对仿古建筑的结构设计特点加以分析,是促进设计工作实现新的转变的关键点,故应当加以重视。我国古代的建筑多半是以木的结构为主要设计原则,其平面的布局讲究的是含蓄,注重多层次的分布和不同布局之间的灵活转变,并且对于均衡性相当重视。所以,在仿古建筑设计之中应当对维护结构以及承重结构进行重点的设计,应当确保其有着明确的分工并且有着不同的体系结构。诸如在我国的古代建筑斗拱设计形式之中,就相当充分且全面的运用了不同的色彩装饰和突出的结构设计要点,使得整个建筑的设计呈现出了一种较为庄重的造型,而在外观方面,则显得相当的华丽。这一点是我国古代建筑的一个核心理念。在当前的仿古建筑设计之中,多半的项目也采用了类似的设计形式,很好的继承并且发扬了我国古代建筑的独特结构样式,在实践的设计工作之中,还可以借鉴当前时代的全新的设计结构形式,使得其可以与传统的设计理念相互融合,将构件以及模数等进行重新的定型,进而实现从整体至局部的不同设计形式,在造型以及细节部位的尺度方面也有着相当详细的规定。
我国古代建筑设计之中常用的穿斗式设计形式、跌梁式的设计形式等,都得到了较好的应用和改良,而其中的不同设计原则,也被广泛的运用在了实践的设计工作之中,进而使得当前的仿古建筑呈现出了全新的色彩,整个设计项目的艺术效果和价值均得到了较大的提升。
2.仿古建筑结构设计要求及原则
在仿古建筑设计之中,明确相关设计原则和基本的设计理念,对于设计项目的稳定开展有着相当重大的价值和意义,故应当引起高度的重视。由于防震以及防腐蚀性等多方面的需求,当前阶段的我国古代建筑设计之中已经普遍的采用混凝土设计结构的形式很好的替代了传统的木结构设计样式。而采用混凝土钢筋的设计,进而仿古建筑的建设,可以使得外观的艺术效果和内部的稳定性均得到较大程度的提升。要想保证外部的油漆效果与木结构的相类似,还应当对仿古建筑设计之中的相关准则和规定进行严格的掌控,兼顾多方面的影响因素和建筑自身抗震的设计需求。
在建筑的设计过程之中,应当严格的按照仿古建筑的基本模数结构和模型体系进行建设和施工,保证整个体系的完善性和科学性,在结构设计过程之中各个受力的构件规格应当进行严格的掌控,充分的满足建筑自身的需求。各个构件的施工应当符合力学体系的传力标准,针对外形和尺度的把控也应当完全的参照古代建筑之中梁柱的设计样式进行执行。此外,在仿古建筑设计之中还应当采用多种不同的结构体系,采用组合的形式以充分的满足仿古建筑的屋面设计需求。由于仿古建筑的屋面设计有着较大的特点,在设计过程之中屋面的变化较为显著,其对造型的要求较高,并且整个设计的难度较高,所以针对体系的设计应当按照举架等设计的理念原则进行处理,这样就可以使得整个屋面的设计呈现出一种缓慢上升的趋势,并且体现出优美的设计曲线,充分的满足当前仿古建筑的设计标准和建设需求。
一般情况之下,仿古建筑结构设计之中相关构件起到装饰的作用,其有着独特的设计艺术效果,同样需要加以重视。其中最具有代表性的是斗拱,其属于我国古代建筑设计之中的一种特殊的设计形式,具有很好的传导屋面荷载并且降低整个屋顶横梁跨度的作用,故对应于整个仿古建筑结构设计有着相当重大的意义。由于我国当前相关设计项目多半采用的混凝土钢筋的结构形式,其建筑的设计一般是由主体框架进行承担,所以斗拱已经逐步的退化成为了装饰性的物品,而不再有相对应的承重效应。所以,在设计过程之中还需要对上述内容加以明确,以更好的实现建筑设计效果和水准的改进。
3.实例分析
针对仿古建筑之中的相关设计实例加以分析,是促进设计效果提升并且完善设计理念的核心环节,应加以重视。在仿古建筑的结构设计过程之中,应当严格的遵循传统布局模式和设计的结构样式,并且很好的与现代的技术进行融合,以开创出仿古建筑的新局面,实现技术的不断改进。在实践的设计过程之中应当取长补短,需要在掌握设计规范的基础上,根据自己的经验积累对计算机结构计算结果进行合理的调整,对传统的设计技术进行细致的改良和创新,采用混凝土的主体结构设计形式,吸纳现代化的结构设计精髓,进而达到仿古建筑设计的施工效果。
位于南宁青秀山风景区的观音禅寺扩建工程在原禅院的旧址上改建,扩建后更名为万寿观音寺,占地面积约15亩,是原有面积的三倍。寺院内有大雄宝殿、药师殿、观音阁、卧佛殿、法物流通处、素菜馆等布置,整体仿唐宋建筑风格。
在大部分主体结构为钢筋混凝土的仿古建筑中,斗拱和雀替是作为纯装饰构件,不考虑其受力,与主体结构分别浇筑成型。屋檐荷载通过斗拱上方的现浇混凝土桃尖梁、斗拱中间的现浇混凝土剪力墙传给剪力墙下方的额枋斗和拱,雀替采用钢筋混凝土预制构件,通过主体结构浇筑时留设的预埋件与额枋和檐柱焊接连接。但是在本方案中,选用了装饰性构件和受力构件结合的设计及施工方式。雀替采用钢筋混凝土预制构件通过预埋件焊接连接。采用斗拱作为受力体系,既实现了对出檐的处理,也减少的撩檐檩的断面高度。在角科斗拱的老角梁处理上,设置了暗梁,与斗拱宽度一致,这样不仅仅实现了长梁的出挑,也控制了受力均衡,加强了结构体系的稳定性。所以,根据上述的分析,在实践的设计项目之中应当对设计的细节部位加以重视,以增强设计的水准,促进效益的提升。
4.结束语
正如上文所分析到的,相关项目作为一种较为特殊的设计类型,当前综合了不同的设计手段和施工技术,并且采用了全新的混凝土框架施工结构。综上所述,根据对当前我国仿古建筑施工项目之中结构设计的基本需求和设计过程当中应当重点予以把控的部位进行深层次的论述,从实际的角度出发研究了仿古建筑的设计原则。同时,通过对实例进行综合性的分析,旨在明确设计的重难点,明确设计工作的核心理念,以更好的完善设计的缺陷部位,实现对现有工作的转变改革,真正意义上增强了仿古建筑的设计水准,以全新的理念促进设计规划工作迈向新的高度。
参考文献
[1] 蔡映红.仿古建筑大漆施工质量问题及防治[J]. 园林. 2003(10)
[2] 张宏新,杨逢春.清雅幽古 浑然天成――2006沈阳世界园艺博览会辽阳“襄园”的建筑特色[J]. 农业科技与信息(现代园林). 2006(05)
[3] 本刊编辑部.一种新的建亭方法――仿真明清古建筑构件预制方法[J]. 中国园林. 2002(06)
[4] 汪小洋.传统气脉 人文胜景――南京师范大学校园景观特色[J]. 园林. 2011(05)
【关键词】仿古建筑;结构设计;实例分析
中图分类号:S611 文献标识码:A 文章编号:
一、仿古建筑的结构特点
中国古代建筑主要以木结构为主,平面布局讲究中正含蓄,层次丰富,布局灵活多变,对称均衡。因此其承重结构与维护结构属于分工明确又互有承托的结构体系。比如说在中国古代建筑中独创的斗拱结构形式,充分运用了结构突出和色彩装饰的手段,使得建筑物不仅造型庄重,更显得华丽非凡。在近代仿古建筑中,也采用了相应的仿古建筑形式,继承了中国古代建筑的结构特色,同时又采纳了新型建筑结构的特点,在仿古建筑的结构设计和施工中实现了模数制和构件的定型化,对仿古建筑的整体框架结构设计到细部局部的设计形式,甚至是细部尺度和造型做法都有非常详细的规定。中国古代建筑结构方式中的叠梁式、穿斗式、井干式的主要结构方式得到了改良应用,而且其硬山顶、悬山顶、庑殿顶、歇山顶、攒尖顶和复合顶等屋顶型式也被更广泛的应用于中式别墅和中式风格建筑群天际线的规划应用中。
二、仿古建筑结构设计要求
出于防腐及防震的建筑要求,目前阶段的仿古建筑已经采用钢筋混凝土结构代替原来的木结构。采用钢筋混凝土建筑结构的仿古建筑,属于内洋外中,外部要达到油漆彩绘之后与木构架相同的外观效果,但是内部要遵循混凝土建筑结构设计的相应规范要求,同时要兼顾结构抗震要求。因此,仿古建筑与普通的建筑结构设计相比,有显著的特殊结构要求。
1、严格按照古建筑结构体系模数要求和构件来定型化仿古建筑结构体系。仿古建筑结构设计中,各个受力构件的规格必须要满足古典建筑的模数要求,仿古建筑的结构体系和传力体系的构成首先必须满足古代建筑结构传力体系的要求,而各个各构件的尺度和形体应当完全仿照古代木结构中柱、梁、枋、檩的相应做法来进行设计。
2、采用多种结构组合处理方法满足特殊型式屋面造型要求。由于仿古建筑的屋面变化显著,其造型要求特点突出难度高,因此结构构架体系可以使用步架和举架的处理方法。这样就能使屋面坡度形成趋上陡峻,趋下平缓的顺滑优美曲线,充分体现古代建筑各种屋顶型式造型要求。
3、部分古建筑中的结构构件退化成为装饰作用。古建筑中有大量的具有独特装饰作用的结构构件,其中最具有代表性的是斗拱和雀替。斗拱是中国古建筑所特有的建筑型式,位于木结构梁和柱之间,具有传导屋面荷载和缩短梁跨度的结构作用。对于仿古建筑而言,由于建筑主体结构为钢筋混凝土,建筑荷载承载已经全由主体柱梁承担,斗拱已经退化成为装饰,不再作为结构主要承重部件。雀替则用于额枋与檐柱相交处,可以缩短梁枋的净跨距离,具有辅助拉结功能。类似于这些原先木结构建筑中作为主体结构或者辅助结构的部件,在仿古建筑中已经不再具有结构作用,而仅仅作为型式仿制的需要,仅存在装饰功能。
三、仿古建筑工程实例分析
1、南宁市观音禅寺工程概况
位于南宁青秀山风景区的观音禅寺扩建工程在原禅院的旧址上改建,扩建后更名为万寿观音寺,占地面积约15亩,是原有面积的三倍。寺院内有大雄宝殿、药师殿、观音阁、卧佛殿、法物流通处、素菜馆等布置,整体仿唐宋建筑风格。
观音禅寺在寺庙布局上充分体现了寺庙建筑格局上很深的阴阳宇宙观和崇尚对称、秩序、稳定的审美心理。观音寺融合了中国特有的祭祀祖宗、天地的功能,以平面方形、南北中轴线布局、对称稳重且整饬严谨的建筑风格。观音禅寺主要的基本建筑,主要为两组建筑:前门和天王殿为一组,合称前殿,大雄宝殿为一组,为佛寺主体建筑。庭院布局是典型的四合院结构,在闭型较强的建筑空间中,宽大的庭院,使用中灵活多变设计理念,适应性很强。
观音禅寺以大雄宝殿为中轴线,左右对称。观音塔的位置位于全寺中心且独立。观音塔底座正四边形,底部为小池,整个塔浮于水面,造型精美。塔腹上面这四角飞檐,顶覆圆盘上下两层,宛若伞盖,既荫被四佛,又美观大方。大雄宝殿分为上下两层,下层为卧姿态如来佛祖,上层为五方如来,大殿两侧的墙壁上大面积的斑斓色彩墙绘佛教壁画“五百罗汉演教图”。殿前且有左右并立不太大的实心的双塔点缀。中国古代寺庙建筑重视色彩表现,屋不呈材,墙不露形。整个观音禅寺寺庙建筑以瓦红色为主,屋顶有金色点缀,色彩鲜艳明丽。
2、大雄宝殿结构体系
大雄宝殿位为钢筋混凝土仿木结构仿唐建筑,其建筑主体结构体系采用现浇钢筋混凝土仿木框架结构,屋面构架体系采用步架和举架复合的结构处理方法,屋面荷载通过屋面板传给屋面檩条梁,由梁架逐层往下传递,最终传给框架柱。由于这样的结构传递体系与一般的钢筋混凝土框架结构建筑存在明显的不同,因此进行结构计算时,除了进行建模计算外,还要使进行复核计算,验证配筋梁是否满足结构承重要求。由于殿内相临柱子之间的跨度较大,在进行结构计算时采用了转换梁系,采用复合梁系共同支撑其上的柱子和屋面梁架体系,最终达到仿古建筑主体结构与装饰性结构的完美协调统一。
3、仿古建筑群屋面板的设计
在整个观音禅寺的建筑群中,部分只有一层的仿古建筑,其结构构造较为简单,但是又需要采用仿古建筑的屋面设计,因此为其设置了独特的木结构与框架结构结合的单层仿古建筑结构。本方案中大胆提出了木结构屋面设计,由望板和椽组成木基层,既保留了仿古建筑的屋面板截面形式,也能满足单向受力要求。由于板肋之间的距离很近、肋高较小,而且不同的屋顶造型复杂多样,考虑到屋面板的举折模板铺设难以控制,因此在结构设计中采用控制板底标高来控制高程。在屋面施工时,采用预制椽子在现浇混凝土板的方式进行施工方案设计。为控制施工过程中的部件受力不超限,需按照施工堆叠前和堆叠后不同受力状态进行强度、抗裂和挠度的验算。
4、仿古建筑群斗拱设计
在大部分主体结构为钢筋混凝土的仿古建筑中,斗拱和雀替是作为纯装饰构件,不考虑其受力,与主体结构分别浇筑成型。屋檐荷载通过斗拱上方的现浇混凝土桃尖梁、斗拱中间的现浇混凝土剪力墙传给剪力墙下方的额枋斗和拱,装饰性斗拱必须在桃尖梁施工前安装就位。雀替采用钢筋混凝土预制构件,通过主体结构浇筑时留设的预埋件与额枋和檐柱焊接连接。采用这样的建筑结构,结构型式简单,细部只需要经过油漆彩绘处理,就能使整个建筑物外观浑然一体,完全达到木结构的艺术效果。
但是在本方案中,选用了装饰性构件和受力构件结合的设计及施工方式。雀替采用钢筋混凝土预制构件通过预埋件焊接连接。而斗拱系统全部采用现浇斗拱,斗拱在结构中实际为受力构件。采用斗拱作为受力体系,既实现了对出檐的处理,也减少的撩檐檩的断面高度。在角科斗拱的老角梁处理上,设置了暗梁,与斗拱宽度一致,这样不仅仅实现了长梁的出挑,也控制了受力均衡,加强了结构体系的稳定性。
四、结束语
中国古代木结构建筑有着独特的结构方法和布置规模,在进行仿古建筑设计时,应取长补短,采用钢筋混凝土的主体结构,同时吸收传统中国古建筑结构设计的精髓,不仅仅在建筑外部造型设计和局部装饰设计中达到仿古的效果,更需要在掌握设计规范的基础上,根据自己的经验积累对计算机结构计算结果进行合理的调整,才能提高仿古建筑结构设计的质量。
参考文献:
[1]庄清贵.实例谈混凝土仿古建筑结构施工[J],中华民居,2011(07).
[2]张福萍.仿古建筑结构设计实例简介[J].煤炭工程,2003(09).
[3]康丽娟.某寺庙混凝土仿古建筑结构抗震设计实例[J].建筑结构,2011(S1).
【关键词】古建筑;设计技术;实例探讨
1.引言
中国古建筑具有其独特的结构方法和布置规模,经过了数千年的演变,已形成了成熟的独特的建筑体系,在世界建筑学科中占有着一席之地,是世界建筑艺术学库中的一个璀璨明珠。我国的古建筑主要是以木结构为主,在材料的选择和平面处理上具有其独到之处,同时在艺术造型也具有不同的特点。随着社会的发展和进步,传统的木结构在防腐和防火方面表现出了一定的不足。但是,随着建筑学的发展,特别是新技术和新材料的应用,使得仿古建筑的设计和建筑成为了可能,我国的古建筑文化在一定的程度上得到了继承与发展。现代的古建筑在吸收了传统古建筑的风格精华的基础上,大量应用钢筋混凝土等新材料,使得现代古建筑在造型和部件等上表现出更多的灵活性,从而得到仿古建筑的效果。
2.中国古代建筑的特点
中国古代建筑的结构形式采用的是木结构体系。木结构体系平面布局内心含蓄,层次丰富,均衡对称,同时在空间上,布局较为灵活,承重结构受力明确;在建筑结构设计和施工上已形成成熟的样式和工艺,可以实现模数制和构件的定型化。中国古代建筑还创造了具有独特风格的斗拱形式,并且通过色彩的装饰,实现建筑整体效果的美化,使得整个建筑结构显得庄重和华丽。中国古代建筑的结构方式有“叠梁式”、“ 穿斗式”、“ 井干式”三种,屋顶形有“硬山顶”、“悬山顶”、“庑殿顶”、“歇山顶”、“攒尖顶”和“复合顶”等。
3.工程实例
3.1工程概况
本建筑为某市一千年古寺的扩建工程。该古寺为一座殿宇宏伟、气势非凡的千年古刹,至今已有一千多年的历史,随着佛教事业的发展,该古寺的建筑规模已无法满足发展的需要,需要对该寺进行修复扩建。其中一个最主要的扩建子项为大悲殿的建造。该大殿的建筑总面积为1200m2,采用的结构形式为南方单层双重檐仿古建筑,总高度为25m,面阔七间,一共为37.8m,进深则为六间,深度一共为30.6m。屋顶的形式采用的是歇山顶,黄色琉璃瓦铺盖,飞檐翘角,气魄雄伟,檐下为七踩斗拱。室内空间高大宽敞。该大殿的建筑形式主要采用钢筋混凝土仿木结构。以下将对该大殿的结构设计进行重点阐述。
3.2结构体系
该大殿的结构体系采用的是现浇钢筋混凝土仿木框架结构。对整体进行计算采用的计算软件为SATWE程序,并采用PKPM程序对框架的主要受力配筋进行复核。该大殿的结构方式采用的是古建筑结构形式中的“叠梁式”,同时对于框架体系的处理,采用的是步架和举架的方式。跟传统的钢筋混凝土建筑相比,这种结构体系的传力途径有明显的不同,其具体的传力途径为屋面荷载通过T形屋面板传递给屋面檩条梁,接着荷载在通过梁架逐层往下传递,最终荷载将全部由最底层的框架柱承担。该大殿修建完成之后需要在大殿中供奉大尊佛像,为了确保佛像的空间,在殿内抽去了两根里金柱,这样就使得相邻柱子的间距增大,分别达到19.8m和18.6m,这种跨度在古建筑结构设计中较为罕见。该大殿的室内采用的是“露明造”的方式,为了确保其完整性,在该大殿15.5m的标高处设置了3根较叉转换梁,梁的断面长度为1200mm,宽度为400mm,这3根梁起到共同支撑其上柱子和屋面框架体系荷载的作用。
3.3屋面板的设计
木结构的屋面木基层主要是有望板和橼组成的,因此仿古建筑在屋面板的截面形式上主要设计为T形,这种形式主要为单向受力,同时板肋之间的间距较小,并且肋高也较小。同时加上该大殿的屋脊处为九五举,屋面较为陡峻,这些都使得屋面板的造型复杂化,因此屋面板进行混凝土的一次性现浇施工难度大,同时模板的支设也较为困难,这使得现浇混凝土的施工质量和外观效果难以得到保证。为了解决这个问题,本工程决定采用将屋面板设计成叠合板的方式。首先预制单块的预应力混凝土T形板,以此作为底模,接着在T形板底模上绑扎钢筋网,然后采用细石混凝土浇筑叠合层,浇筑完成之后即可实现二者的结合,使之成为一个共同的整体,共同承受荷载。在进行设计时,需要分别对叠合前和叠合后的阶段进行计算,需要计算的内容主要为强度计算、抗裂验算以及挠度验算。两个阶段都应满足施工阶段和使用阶段的受力要求。
3.4斗拱和雀替的设计
在主体结构采用钢筋混凝土的仿古建筑中,对于斗拱,是作为受力构件还是作为纯装饰构件是设计中需要考虑的问题。同时,还应考虑斗拱是采用钢筋混凝土结构还是采用木结构。根据对其他仿古建筑的观察,在一些建筑中斗拱主要采用的是钢筋混凝土预制构件,各级斗与拱之间根据跨度的不同采用不同的连接方式,分别为当跨度较大时,通过预埋件采用焊接的方式进行连接,当跨度较小时,采用座浆进行连接,在结构中斗拱主要是起到受力构件的作用。这种做法存在一定的缺点,包括做工较为粗糙,美观方面无法满足要求,而且前者构件数量较大,需要投入较多的资金用于防腐和后期维修,而后者受力不太可靠。因此经过考虑,本工程斗拱采用的是木结构,在结构中仅仅是起到装饰的作用,不考虑斗拱的受力性能。在斗拱上方存在的现浇混凝土挑尖梁以及在斗拱的中间存在的现浇混凝土家里墙,是收到屋檐荷载的作用,并起到将荷载传递给剪力墙下放的额枋的作用。在挑尖梁施工之前,应做好斗和拱的安装,并确保就位精确。
在该大殿的结构中,雀替也是作为装饰构件,同样不考虑其受力性能,主要采用的是钢筋混凝土预制构件。在施工现场采用定型模板进行雀替构件的制作。在进行主体结构的施工时,应在雀替构件的安装位置预先设置预埋件。当进行雀替的安装时,雀替与主体结构的额枋和檐柱的连接是通过预埋件焊接在一起的。
在本工程中,斗拱采用木结构,雀替采用钢筋混凝土预制结构,两者均是起到装饰作用,不考虑受力性能,与主体结构之间不是通过现浇的方式进行连接,但是它们与主体结构之间的连接采用如前所示 的方式,在加上采用油漆彩绘的方式对斗拱和雀替进行处理,从而使之与整个主体结构形成一个统一的整体,完全达到了传统木结构的美观效果。
4.结语
在现代古建筑结构设计通常是采用钢筋混凝土作为主体结构,使得不仅吸收了传统古建筑的风格精华,同时新材料应用使得现代古建筑在造型和部件等上表现出更多的灵活性。而合理地布置结构体系以及灵活地进行构造设计是有效地保证古建筑风格的关键。
参考文献
[1]姚松.浅谈园林仿古建筑的结构设计[J].林业建设,2013,(04):30-31.
【关键词】现代仿古建筑;结构设计;大屋顶;斗拱;雀替
仿古建筑研究应秉承艺术性、历史性和科学性相统一的原则,其作为古建筑的仿品和民族文化的载体,不仅仅反映着当时社会科技发展的综合水平,还映照着历史发展的足迹。现代仿古建筑以钢筋混凝土为主体结构改变了传统中国古建筑以木结构组合为主的受力系统,吸收了传统中国古建筑风格的精华,在钢筋混凝土结构的基础上将传统古建筑的造型部件等作为装饰效果从而达到建筑上的仿古目的。
1.仿古建筑的结构设计要求
现阶段的仿古建筑多采用钢筋混凝土结构代替木结构,为了达到油漆彩绘之后与木构架相同的外观效果,与传统的钢筋混凝土结构相比,仿古建筑的结构设计具有以下特殊要求:
1.1模数要求和构件定型化
各受力构件的规格需满足古典建筑的模数要求,传力体系的构成极其各构件的尺度和形体完全仿照古代木结构中柱、梁、枋檩的相应做法。
1.2屋面造型要求
屋面变化显著,造型要求高,构架体系采用了步架和举架的处理方法。使屋面坡度越往上越陡,峻越往下越平缓,形成了曲线优美,出檐深远的特征,体现了我国古代建筑的造型特点。
1.3结构构件设计
建筑中有大量的具有独特装饰作用的结构构件,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,上面错落搭建的船形木块叫做拱。斗拱是中国传统古建筑特有的型制,它位于木结构梁和柱子之间,具有传导屋面荷载、加大屋檐挑出长度、缩短梁枋跨度、吸收地震能量等结构作用和装饰作用。是中国古代建筑中最具特色的部分之一,对于仿古建筑而言因主体结构为钢筋混凝土装饰常常成为斗拱的主要作用。
雀替用于额枋(檐枋)与檐柱相交处近似于三角形表面,有雕刻装饰的构件可以缩短梁枋的净跨距离,具有辅助拉结和装饰双重功能。
2.工程案例
综合楼是某市老城区的中心地带, 周边是儿童公园及南音社等园林仿古建筑群, 综合楼具有健身、培训、商务兼会议接待等。其布局呈现基本对称,是具有中国古典建筑和园林风格的传统仿古型坡屋顶式综合楼。
图1所示为该综合楼的西立面,这是面向公园主立面,具有强烈传统特色的立面设计,高低错落,富有层次感、韵律感和均衡感,同时这种立面设计上的创新性和时代感又与传统性相互融合。考虑到建筑与城区文化形态相呼应, 既要满足使用功能要求,同时也要从美学观点考虑建筑的造型,力求比例协调,匀称得体,顶部以宋式较陡直的举折做法为蓝本,脊吻、斗拱、雀替、悬鱼、藻井等,以变异简化的手法加以运用, 将这些传统要素融入新建筑中,使之既富有现代气息又具有历史的凝重感。
3.仿古建筑的设计方法
古建筑一直采用木构架为主要的受力体系,工程施工与设计主要以传承的经验、方法为主。现在出现了大量的以钢筋混凝土或钢结构为主要受力体系的仿古建筑。为了对古建筑模仿做到形似,就势必遵照古建筑木结构的结构形式和尺寸权衡,另外还得符合现代建筑规范要求。
按照现代力学理论进行简化,运用现代计算工具进行建模、计算、分析。这样将给建筑和结构设计提出了更高的要求,在仿古建筑的设计之初,设计人员脑袋里已经有了即将仿建的古建筑形式,是硬山、歇山还是攒尖,是卷棚还是正脊,开间、进深各为几间,有没有外廊,屋面举折情况等等。
构想出要仿取的纯正古建筑具体情况,然后再根据古代建筑模数制度计算各种构件的几何尺寸,再根据简化结构简历结构模型,运用现代结构计算软件计算其内力,复核其截面是否满足承载力要求。
4.结构体系验算
采用现浇钢筋混凝土仿木框架结构用SATWE程序进行整体计算 主受力框架用PK程序复核计算配筋。结构方式按照古建筑中的“叠梁式”,构架体系采用了步架和举架的处理方法,其传力途径也明显不同于传统钢筋混凝土建筑,屋面荷载通过T 形屋面板传给屋面檩条梁,再由梁架逐层往下传递,最终通过最底层的梁传给框架柱。
5.大屋顶结构设计
本工程各层都是由大屋顶组成的, 屋顶形式多样, 有重檐歇山、十字脊、顶、攒尖、四坡。大屋顶的屋面板是由几段折板组成, 在折板的转折点, 按照建筑的要求, 主要区域直接设置钢筋混凝土梁, 局部次要区域梁高与板底有高差时, 用砖墙填砌, 对于一些不能加梁的区域,则按照构造要求设置弯折钢筋。外墙的封檐板因为尺寸的限制, 不能用填充墙砌筑, 则用现浇钢筋混凝土板,板内配置双层双向钢筋,分别锚入屋面板和屋面梁内。
6.斗拱和雀替的设计
笔者在考察其他仿古建筑时了解到:其斗拱大多是采用钢筋混凝土预制构件, 各级斗与拱之间通过预埋件焊接连接。尺度较大时或座浆连接尺度较小时,斗拱在结构中为受力构件,这种做法的主要缺点是做工较粗糙、不美观而且前者由于构件数量太多、防腐和维修费用较高、后者受力不太可靠。故本工程的斗拱采用木结构且仅作为装饰构件,不考虑其受力屋檐荷载,通过斗拱上方的现浇混凝土桃尖梁以及斗拱中间的现浇混凝土剪力墙,传给剪力墙下方的额枋斗和拱在桃尖梁施工前安装就位。
雀替仅作为装饰部分,不考虑其受力则采用钢筋混凝土预制构件。用定型模板在施工现场制作,主体结构施工时在相应位置留设预埋件。预制的雀替通过预埋件与主体结构的额枋檐枋和檐柱焊接连接,木斗拱与混凝土的预制雀替都是作为装饰构件与主体结构不是一起现浇成型,但采取了上述方式与受力构件连接后,再经过油漆彩绘处理整个建筑物浑然一体,完全达到了传统木结构的艺术效果。
7.结束语
用钢筋混凝土材料来建造多层仿古风格的现代建筑是经济合理的选择。由于钢筋混凝土框架的受力机制与传统的木构架不同, 许多古建筑中重要的受力构件如斗拱等设计成装饰构件是比较经济的做法。曲线形的屋面、悬挑的屋檐、起翘的屋角是传统大屋顶的特色, 其做法是经过数千年的不断演变形成的, 适合传统的材料, 用钢筋混凝土来仿造应从受力合理、施工方便等多方面综合考虑。做到形似(外形、尺寸相似)是基本要求,做到神似(受力特点相似)是更高的要求,需要进一步的努力。
参考文献:
关键词:建筑;加固;结构设计;分析
Abstract: The author discusses the structural design of the housing reinforced engineered for reference.Keywords: construction; reinforcement; structural design; analysis
中图分类号:TU2 文献标识码:A文章编号:2095-2104(2012)
现在加固的构件主要还是针对构造和承载能力薄弱的构件,在对建筑加固完成以后要考虑到加强以后的构件对加强部位以致整个结构整体的影响。否则有时加固改造后会适得其反。例如:对连续梁某一段采取增大截面法进行加固后由于刚度的变化会引起相邻跨梁、柱的内力重分布;对多层砖混结构的某一层墙体采取夹板墙加固,使得该层墙体的刚度大幅度增加,形成与相邻楼层的刚度差,对结构的抗震不利。此外还有加固后构件的承载能力提高,防火等级大幅度下降等问题。在建筑物进行加固的同时要从建筑的整体有总体上的把握,加固以后要符合现代结构设计理念和现代的建筑规程要求。
1 加固改造鉴定步骤
已建工程在加固改造前均需要由专业技术人员对其进行调查鉴定。一般步骤是:
1.1 收集资料。调查了解该项目的状况(包括:设计图纸、竣工资料、使用维护日志、使用环境等)和准备改造的内容(使用功能、条件等)。
1.2 现场调查、测试。在现场收集建筑材料资料(主体结构和维护结构材料的损伤情况等)和建筑结构(结构变形、裂缝等)资料。
1.3 根据项目实际情况和要求的加固改造方案进行结构验算分析,以及进行相应的构件或模型试验,对加固改造方案加以验证。
1.4 加固改造工程一般应由具备相应资质并有经验的单位来施工完成,在这期间设计、监理单位应严格审查施工方案,并配合相关部门做好质检工作。
2 加固改造的有效措施
2.1 根基的加固
房屋的基础加固实施比较困难和复杂。建筑物经过几年的自然降已经达到了沉降的相对稳定,这时在进行加固的时候,肯定会造成原有基础的附近土壤松动,从而影响了新的加固基础的根基稳定状态。基础加固一般有两个方面,一方面是在原有的基础上增添原有基础的横截面积以达到接层以后的抗压力,这种加固方法一般适用于独立型建筑的加固基础。另一方面就是在原有基础的旁边增设基础,在通过构件的相互转换将承载压力传至到各个基础上去,来分担原有建筑的荷载。桩基础经常采用这种加固方式。
在对建筑的加固基础的过程中,要尽量避免对原有建筑的基础的破坏,这是由于原有基础仍然要受到原有建筑的承载压力。同时也要根据现场的实际情况对结构主体产生的破坏和主体容易滑动的地方采取临时加固的措施。在进行加固过程的设计时应该考虑接层以后新基础的沉降会不会对建筑的主体产生影响,并建议加固基础时采用减小沉降的相关地基处理方法,可以在地基的局部应用换土、压实等办法已达到降低沉降的目的。
2.2 原有构件的加固措施
建筑的加固结构框架的加固部位大多是指梁和柱。柱不符合承载力的要求,主要是因为柱轴压比不符合规范要求,即横截面积或者是混凝土的标号不符合标准。在建筑的加固过程中主要是对柱的截面积来实现的。一般来说有两种方法,一种是在通过在原来混凝土上面包裹一层混凝土,使它们成为一个整体,以实现柱面积的增加来实现目的。另外一种就是在原有钢筋混凝土的外表面用钢结构进行加固,从而分担原钢筋混凝土的上部压力荷载。加固使用的梁一般不满足承载力的要求,这是由于梁的下部配筋不能满足荷载作用下的要求。而且在加固的过程中和柱的加固方法类似都是在原有混凝土的表面增加混凝土的截面积来增大荷载能力。加固过程也可以运用钢结构对梁进行加固,增强其抗弯抗剪能力。在加固过程中对墙体承载力和抗震构造而加固的一般采用砖混结构加固,砖混结构墙体的质量好坏可以直接影响整个建筑的抗震的是否牢固。
2.3 混凝土结构的加固改造
当前建筑行业应对混凝土结构进行加工改造的方法主要包括了一下几点,笔者进行了详细地分析。
2.3.1 外包钢加固法。该方法的特点在于:将型钢设置在混凝土构件的附件,使其和混凝土协调工作,以提升承载力。主要方式包括了干式、湿式两大类。主要适用于:构件截面加大受限制,需大幅度增加高承载力。在使用化学灌浆外包钢时需将型钢表面的温度控制在60℃以下,对于具有腐蚀性介质的环境需要制定相应的防护措施。
2.3.2 加大截面法。该方法的特点在于,利用不断加大原结构材料的构件截面来提升建筑的承载力。主要适用于普通构建,如:梁、柱、板、墙等。
2.3.3 增设支点法。该方法的特点为:通过增加支点数量,实现构件的减少来计算长度和变形,提升承载力。主要分为刚性、弹性支点两种,主要适用于:净空不受限的梁、板、桁架等。
2.3.4 预应力加固法。该方法的特点为:结合预应力的钢拉杆及撑杆作用,对原结构实施加固改造,从而将原结构承受的荷载转至加固结构上。主要适用范围:需要提升承载力、刚度、抗裂性,且保证较小的占用空间,在于梁、板、屋架等方面的施工较为常用。
2.3.5 绕丝法。该方法的特点为:将钢丝包混凝土构件附近,使其与混凝土协调工作,提升承载力。主要适用于混凝土结构构件斜截面承载力较弱,以及要对受压构件施加横向约束力的条件下。
2.3.6 碳纤维织物加固。此方法的特点为:将碳纤维织物粘贴在混凝土表面来提升承载力。主要适用于一般的结构加固改造施工中,其优势在于抗腐蚀、耐潮湿等,但要采取必要的防火处理。在计算碳纤维织物加固混凝土梁正截面承载力时,需要参照平截面假定的混凝土梁受弯基本理论,运用等效钢筋面积法来保证计算结果的有效性,当等效钢筋面积计算结果出来后,可利用钢筋混凝土梁受弯构件的正截面承载力设计公式展开计算。
2.3.7 粘贴钢板法。该方法的特点为:将钢板粘贴在混凝土表面来提升承载力。主要适用于:受弯、受拉构件(梁、板)。通常在60℃以上的环境中不采用此方法,若处于腐蚀性介质环境时需要采取一定的防护措施。
2.4 钢结构加固改造
钢结构加固改造是较为常见的加固方式,其主要分成以下两大类型:
2.4.1 加大构件截面。钢梁和钢柱的加固当否能够利用焊接或高强度螺栓连接来完成。对施工条件进行了全面的分析,需要对施工条件、加固构件的应力分布时等要素进行研究,重点分析由于焊接加固引起的残余应力和变形对加系数K(轴心受力的实腹构件:K=0.8;偏心受力和受弯构件以及格构式构件:K=0.9)。
2.4.2 转变结构计算简图。这种加固方式是运用添加支撑系统变一榀一榀的排架结构为空间结构;通过添加支撑改变构件长细比来加强稳定及承载能力;将铰接转化成刚接,降低构件计算长度。
2.5 砌体结构加固改造
2.5.1 砖砌体中常见的问题有砖砌体承载力及稳定性达不到要求,可通过扶壁柱法和钢筋网水泥法进行加固改造。
2.5.2 适用于砖柱的加固方法包括了增大截面法、外包型钢法两大类。在砖砌体结构中出现裂缝问题后应该根据实际情况制定处理措施。具体为:因温度引起的裂缝,可利用填缝封闭和加筋锚固方法;若裂缝形状小且数量多,可在裂缝稳定时期进行灌浆补强;若裂缝由结构因素引起,需要先进行加固处理,再解决裂缝问题。
3 结束语
随着现代社会的经济快速发展,民用建筑已成为特别建筑。因为它要被使用几十年或者永远的保留下来,但现在社会发展对建筑产生了新的外观要求。为此,目前建筑工程加固的建筑也在逐渐增多,这次改进不仅改善了房屋户型,有的也对建筑的楼层进行了添加,改善了其使用性能。为了使建筑跟进潮流的现代城市相匹配,实现城市规划和房屋使用的新标准。也有一些建筑是由于长久失修导致房屋质量出现问题需要进行维修或维护使房屋得到相关的性能改造。所以,对房屋的加固改造对建筑工程具有重要的建筑意义
参考文献:
[1] 中国建筑科学研究院.混凝土结构设计[M].北京:中国建筑工业出版社,2008.
关键词:建筑;加固技术;结构设计;混凝土结构
中图分类号:TS958文献标识码: A
前言
谈及建筑中已受损部位,通常采取加固处理,对于加固可针对建筑局部或整体而言,但进行加固前势必对被加固部分进行全方位考虑,以被加固部位原结构及其承载能力为前提,尽可能减少损坏其原结构。根据加固具备操作方法便捷、便于施工、工期较短等应用特点,我们要求建筑加固技术应符合施工安全、经济效益高效果可靠,应保证施工方法简单,工期短。
一、分析结构概念设计的重要性
关于结构概念设计,我们需认识力学中结构总体系与分体系间的特性及其关系,且于特定的建筑空间及地理位置、环境下运用整体概念设计对受损部位进行加固处理。基于当前结构设计及其计算理论具有某些缺陷或难以计算,势必强调结构设计的重要性,如关于混凝土结构设计,因弹性理论计算法与塑性理论极限状态下的截面设计得到的结果与实际值间的误差较大,难以确保加固技术的设计是否得以充分发挥其应有的效果,为小化或规避这一问题,认识结构概念设计的重要性至关重要。
二、混凝土结构加固改造方面
1.植筋技术
目前,植筋技术已普遍应用于建筑加固工程中,该技术以普通钢筋与螺栓式锚筋为主,通过连接并锚固混凝土的方式达到加固目的,操作简单且有效。另外植筋不能使用冷轧扭钢筋,能使用光圆钢筋吗?笔者曾经在某工程中看到用直径8mm,的Ⅰ级钢筋运用于剪力墙竖向分布钢筋植筋锚固的实例。JGJ145-2004和GB50367-2006规定不使用光圆钢筋,原因在于光圆钢筋不能形成机械牙键,所植钢筋长期锚固性能不能得到保障。框架结构填充墙拉结筋如果设计光圆钢筋采用植筋方式施工应该允许,而运用Ⅰ级钢筋剪力墙竖向分布筋植筋锚固则不太恰当。
2.托换技术
托换技术适用于对原建筑被加固部位的加固与改造,该技术具有较强综合性,包含了托梁(托梁接柱与托梁换柱)、拆柱或墙等技术,主要由加固、顶升或复位先关结构以及拆除已废弃构件达到加固目的。技术优点:工期短、费用低,但对施工人员要求较高,为保证施工安全,需由技术熟稔者进行。
3.修补技术
常用的修补技术以内部与裂缝修补为主:内部修补。该技术主要针对于建筑中的较大裂缝,对建筑结构的耐久性、安全性及其整体性均有较大影响。以压力泵提供的压力前提下将胶结材料通过压入被修补的混凝土裂缝中达到加固目的。裂缝修补。该技术广泛应用于建筑物中各类裂缝,但需分析混凝土裂缝出现的原因、大小及其特性,后具有针对性的开展封护处理。但目前,该技术除应用于修补外,尚未采用任何与之相对应的加固措施。
三、混凝土结构加固措施
1.增大截面加固措施
该技术应用与建筑原结构同类材料浇筑于钢筋混凝土受弯或受压部位,起着增大截面的作用,提高原结构截面的刚度及其抗弯、抗压性能,达到加固目的。其次,在原结构的浇筑与新浇筑的共同作用下,有效提高被加固结构处的承载能力,进而强化建筑物的性能,例如使用性能与动力性能。技术缺陷:工作量较大、工期长及建筑养护时间长,且完工后明显缩减建筑原空间,对生产与生活造成一定影响。
2.外包钢加固措施
外包钢板加固法广泛应用于我国建筑业中,虽确保了建筑物的受力,但因耗钢量较大,且需于60℃以下及有防护的环境中才得以使用,因此,对施工现场具有一定要求。该技术意在增加受拉、受压钢截面面积,提高截面承载能力及其刚度达到加固目的。常用类型以加固分湿式与加固干式为主,多用加固湿式外包法。相对于前者,干式外包法无需在被加固部位与钢板间粘接任何材料,操作简单。
3.外部粘钢加固措施
采用粘接剂将加固板与建筑被加固部位粘接为整体,以粘钢方式改善原构件的承载能力,延长其使用寿命。该技术具有施工简单,工期较短且对生产与生活影响甚小等应用特点,实践证实完工后,原建筑的外观及净空间变化甚微。因该技术属于较高类施工工艺,要求施工环境需在60℃以下且湿度正常才得以顺利开展加固操作,且操作水准与粘胶工艺对加过效果具有直接影响。另外在化学补强方法中,除外部粘钢加固外,碳纤维加固工艺也不适为一种先进的加固工法,例如,某开发公司地下室梁柱加固、某水厂水泵房大梁加固工程,由于环境湿度较大,最适于采用碳纤维加固,与其它加固工艺相比,更具有耐湿耐潮、抗腐蚀强、自重轻、强度高、施工便捷、质量好的特点,加固性能均优于目前其它加固方法。
4.预应力加固措施
预应力加固技术有效提高柱、墙体的承载能力,效果显著,且对原构件净空间及外观影响甚小,已普遍应用于混凝土梁、柱及墙等部位的加固工程中。该技术旨在通过外加预应力钢拉杆加固原建筑构件达到加固效果,常用方式以下撑拉杆、预应力水平拉杆及组合型拉杆为主。技术应用优势:降低了被加固部位的应力水平,且提高原构件截面的承载能力。
5.改变受力体系的加固措施
通过增加建筑物的受力点,改变其受力系统达到加固目的。该技术常用类型如下:托梁换柱。基于对建筑物上方受损部位无影响下,于建筑物下方砌或更换梁柱达到加固目的。增设受力点。常用弹性支点与刚性支点实现增设受力点,旨在减少建筑物结构跨度与改善其变形状态,达到改善原构件承载能力的目的。增设构件法。基于原建筑物构件基础上,根据实际需要增设新构件,达到减少原建筑物受力面积的目的,获取加固效果。该方法普遍应用于厂房建筑中。
四、砌体结构加固措施
1.增设扶壁柱与混凝土外加层
增设扶壁柱技术意在增加截面面积,提高截面承载力,但其加固效果远不及混凝土建筑物较优,且针对其难以抵抗地震,目前,仅限应用于我国非地震区域。混凝土外加层加固技术具备施工简单、适用性较强的应用特点,且因我国已有较为成熟的设计及丰富的施工经验,完工后,显著提高混凝土截面的承载能力。
2.砌体墙增加配筋
比如20ft高的混凝土砌块墙如果配筋足够的话,其抗剪能力可能是不足够的。在现有的墙体中加筋是否可以?当然可以。有数种向墙内安装赶紧的方法。如:从侧面植入钢筋。在混凝土砌块墙体内部按一定间隔(如槽中线间隔为4ft)切竖向槽,植入钢筋后灌入砂浆。这项操作通常是从墙内部开始,以免影响外立面装饰,特别是有砖镶面的混凝土砌块墙更应注意。竖向钻孔配筋。这种方法是从墙体顶部向下钻孔并植入钢筋。和上面的方法相似,竖孔间距由计算分析,两孔中心之间典型距离为4-5ft。孔径一般为4ft,可用普通无收缩砂浆挂怒。也可用FEMA-172建议的聚酯砂浆灌注,这种砂浆有极好工作性和低收缩性。
结语
现如今,由于我国科技的飞速发展以及人们生活水平的不断提高,对建筑结构设计提出了更高的要求,为确保国民生命及财产安全,提高建筑的耐久性尤为重要。在建筑业中,应用加固技术既延长了建筑物的使用寿命,且降低了旧建筑的拆迁机率,减轻了我国社会经济负担及对环境带来的污染,利国利民。
参考文献:
关键词:仿古建筑;木结构;混凝土结构
中图分类号:TU318
文献标识码:B
文章编号:1008-0422(2006)04-0121-02
收稿日期:2006-02-25
作者简介:邓晓春(1973-),女,1995年毕业于华中理工大学工业与民用建筑专业,湖南省建筑设计院内聘高级工程师,一级注册结构工程师。
1 引言
中国古建筑虽然历经了数千年的演变,但其独特的结构方法和布置规模始终没有改变,并且是世界上独具风格的一门建筑学科,是世界建筑艺术宝库中的一颗璀璨明珠。中式传统古建筑以木结构为主,在材料选用、平面处理和艺术造型等方面都有许多自己的特点,但随着社会的发展与进步,传统木结构在防火与防腐方面的缺陷也日益明显,新技术、新材料的运用使仿古建筑的设计和建造成为可能,这也是对中国古建筑文化的继承与发展。现代仿古建筑以钢筋混凝土为主体结构,改变了传统中国古建筑以木结构组合为主的受力系统,吸收了传统中国古建筑风格的精华,在钢筋混凝土结构的基础上,将传统古建筑的造型、部件等,作为装饰效果,从而达到建筑上的仿古目的。以下本文将就某工程实例对此种建筑的结构设计谈几点体会,能为同行在设计工作中提供一些参考。
2 中国古代建筑的特点
中国古代建筑是以木构架为主的一种结构方式,平面布局内向含蓄,层次丰富,均衡对称,空间布局灵活,承重与围护结构分工明确;在建筑的设计和施工中很早就实行了模数制和构件的定型化,对于建筑整体到局部的形式、尺度和做法都有相当详细的规定。中国古代建筑还独创了斗拱的结构形式,并充分运用色彩的装饰手段,使建筑物显得庄重而华丽。
中国古代建筑的结构方式有“叠梁式”、“穿斗式”、“井干式”三种,屋顶形式有硬山顶、悬山顶、庑殿顶、歇山顶、攒尖顶和复合顶。
3 仿古建筑的结构设计要求
现阶段的仿古建筑多采用钢筋混凝土结构代替木结构,为了达到油漆彩绘之后与木构架相同的外观效果,与传统的钢筋混凝土结构相比,仿古建筑的结构设计具有以下特殊要求:
3.1模数要求和构件定型化
各受力构件的规格需满足古典建筑的模数要求,传力体系的构成极其各构件的尺度和形体完全仿照古代木结构中柱、梁、枋、檩的相应做法。
3.2屋面造型要求
屋面变化显著,造型要求高,构架体系采用了步架和举架的处理方法,使屋面坡度越往上越陡峻,越往下越平缓,形成了曲线优美、出檐深远的特征,体现了我国古代建筑的造型特点。
3.3建筑中有大量的具有独特装饰作用的结构构件,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,上面错落搭建的船形木块叫做拱。斗拱是中国传统古建筑特有的型制,它位于木结构梁和柱子之间,具有传导屋面荷载、加大屋檐挑出长度、缩短梁枋跨度、吸收地震能量等结构作用和装饰作用,是中国古代建筑中最具特色的部分之一。对于仿古建筑而言,因主体结构为钢筋;昆凝土,装饰常常成为斗拱的主要作用。
雀替:用于额枋(檐枋)与檐柱相交处,近似于三角形,表面有雕刻装饰的构件。可以缩短梁枋的净跨距离,具有辅助拉结和装饰双重功能。
4 工程实例
4.1工程概况
开福寺位于长沙城北,它是一座殿字宏伟、气势非凡的千年古寺,具有“三湘名刹”之称。开福寺始建于五代时期,距今已有一千多年的历史,现有的寺院规模已不能满足佛教事业的发展需要,自2004年开始修复扩建,大悲殿的建设就是其扩建工程子项之一。大悲殿为南方单层双重檐仿古建筑,建筑面积1200m2,总高度25m,面阔七间,共37.8m,进深六间,共30.6m。屋顶形式为歇山顶,黄色琉璃瓦铺盖,飞檐翘角,气魄雄伟,檐下为七踩斗拱。室内采用“露明造”,使空间更高大、更宽敞。该建筑采用了钢筋;昆凝土仿木结构。
4.2大悲殿的结构体系
采用现浇钢筋混凝土仿木框架结构,用SATWE程序进行整体计算,主受力框架用PK程序复核计算配筋。结构方式按照古建筑中的“叠梁式”,构架体系采用了步架和举架的处理方法,其传力途径也明显不同于传统钢筋混凝土建筑,屋面荷载通过T形屋面板传给屋面檩条梁,再由梁架逐层往下传递,最终通过最底层的梁传给框架柱。主受力框架立面详见图1。由于大殿建成后需供奉大尊佛像,故殿内抽掉了两根里金柱,使相临柱子间跨度分别达到了19.8m和18.6m。建筑平面图详见图2。这么大的跨度在传统古建筑中是罕见的,而为了保持室内“露明造”的完整性,在15.5m标高处设3根断面为400x1200的交叉转换梁(位于4轴、5轴、C轴上),共同支撑其上的柱子和屋面梁架体系。
4.3屋面板的设计
木结构的屋面木基层是由望板和椽组成的,这就使得仿古建筑的屋面板截面形式为T形,单向受力,板肋之间的距离很近、肋高较小见图3,加上屋面陡峻图4(大悲殿屋脊处为九五举)、造型复杂,屋面一次性全现浇施工难度很大,支模困难,混凝土浇注质量和外观效果均难保证。故将屋面板设计成叠合板,先预制单块的预应力混凝土T形板(或几块T形板组合)作为底模,再在底模上绑扎钢筋网,用细石混凝土浇注叠合层,完成后二者形成整体共同受力。设计时按叠合前和叠合后分阶段对T形板进行强度计算、抗裂验算、挠度验算。分别满足施工阶段和使用阶段的受力要求。
4.4斗拱和雀替的设计
在主体结构为钢筋混凝土的仿古建筑中,斗拱是作为受力构件还是纯装饰构件?采用木结构还是钢筋;昆凝土结构?这就值得探讨了,笔者在考察其他仿古建筑时了解到其斗拱大多是采用钢筋;昆凝土预制构件,各级斗与拱之间通过预埋件焊接连接(尺度较大时)或座浆连接(尺度较小时),斗拱在结构中为受力构件。这种做法的主要缺点是做工较粗糙、不美观,而且前者由于构件数量太多防腐和维修费用较高,后者受力不太可靠。故本工程的斗拱采用木结构,且仅作为装饰构件,不考虑其受力。屋檐荷载通过斗拱上方的现浇;昆凝土桃尖梁以及斗拱中间的现浇混凝土剪力墙传给剪力墙下方的额枋,斗和拱在桃尖梁施工前安装就位。
雀替仅作为装饰部分,不考虑其受力,采用钢筋混凝土预制构件,用定型模板在施工现场制作。主体结构施工时在相应位置留设预埋件,预制的雀替通过预埋件与主体结构的额枋(檐枋)和檐柱焊接连接。
木斗拱与混凝土的预制雀替都是作为装饰构件,与主体结构不是一起现浇成型,但采取了上述方式与受力构件连接后,再经过油漆彩绘处理,整个建筑物浑然一体,完全达到了传统木结构的艺术效果。建成后的大悲殿入口屋檐照片图4。
5 结束语
钢筋混凝土结构的仿木仿古建筑,因组合形式变化大,构件形状复杂,其空间梁板的形状定型和模板、钢筋施工是最大的难题,给传统的钢筋混凝土结构设计带来了许多挑战,本文探讨了一些新的思路,力求用现代的构造和装饰处理,还原其传统古代建筑的风格。大悲殿于2004年4月完成设计,同年5月开工,2005年年底建筑竣工图50
参考文献:
[1]马炳坚.中国古建筑木作营造技术.(第二版).科学出版社,2003.