钢结构仿古建筑论文

2022-05-08

评职称或毕业的时候,都会遇到论文的烦恼,为此精选了《钢结构仿古建筑论文(精选3篇)》,仅供参考,大家一起来看看吧。摘要:为研究仿古建筑钢结构节点在地震作用下的破坏模式和抗震性能,依据古建筑的形制和仿古建筑工程实例设计制作了1个单梁一柱节点试件和1个双梁一柱节点试件,并通过控制柱端位移和正弦波加载频率对试件进行了动力加载试验。观察了节点的破坏过程,对其滞回特性、延性、耗能能力、強度和刚度退化规律进行了分析。

钢结构仿古建筑论文 篇1:

仿古建筑的设计特点和思路分析

【摘要】现如今,仿古建筑在我国得到了越来越广泛的应用。由于仿古建筑主要以木质结构为主,这种结构类型的材料对周围环境的污染小,并且能够得到重复利用,重要的一点是与当今建设资源节约型、环境友好型社会的发展理念相符合,因此可以预见其将来会有更加广阔的应用前景。本文在对仿古建筑的概念及特点分析的基础上,对于现实中的结构形式及应用,还有相应的设计方法及思路进行了探讨,愿意和相关人士共同探讨。

【关键词】仿古建筑;设计特点;木制结构;设计思路

1、前言

仿古建筑不仅在建筑形式上与古代建筑较为相似,并且在建筑结构、建筑主体材料及施工技术方面都与古代建筑相类似。对于仿古建筑的建设,不仅是现代建筑建设与发展的产物,并且对于仿古建筑的应用,使得了我国当前的建筑形式更加多样化,并且更好地体现出了我国的文化特色。目前,仿古建筑越来越受到人们的好评,并且仿古建筑所具有的独特魅力更是深深地吸引着人们,可以预见我国的仿古建筑将来会有更大的应用市场和前景。

2、仿古建筑的概念和特点

2.1仿古建筑的概念

我国是四大文明古国之一,历史文化悠久,其中古建筑就是古代文明的传承与保留。我国的古代建筑物不仅在造型上面非常的优美,并且在建筑结构方面非常的严谨,不仅气势辉煌、雄伟,并且不失细腻,深受国内外专家的好评。由于各方面的原因,我国古建筑遭受了严重的破坏,现今保留完好的古建筑已不多见。在这种背景之下,极大的促进了我国仿古建筑的建设与发展。仿古建筑在外型上与古建筑相一致,并且将当代文化及历史文化融入其中,实现了古今结合,内外兼修。

2.2仿古建筑的特点

仿古建筑的主要特点在于所使用的建筑材料主要以木质材料为主,并且采用了构架制的形式。古建筑在使用木材进行建设的时候,为了实现对木材结构的更好保护,往往需要在木材表面多次刷涂油漆。随着我国社会的不断发展与进步,古建筑在我国唐代时达到顶峰,不仅古建筑的外型优雅美观,并且当时的建设工艺也是世界之最,常常使人流连驻足。不过由于木结构在防火方面的性能不足,因此在仿古建筑中也不提倡使用木质材料。而对于构架制结构的运用,其与现如今的钢筋混凝土框架结构相类似,不仅各部分受力明确,并且能够保证建筑主体具有更高的承重能力,因此现阶段的仿古建筑对于构架制的结构还有一直延续。最后,现如今的仿古建筑对于彩画制度的应用非常广泛,通过在钢筋混凝土结构中外贴或喷绘来进行装修,不仅能够让人们感受到古建筑的细腻,同时还能让人们感受到更加的生动与形象。

3、仿古建筑结构形式

仿古建筑不仅应用到了传统的营造方法,同时还与现代的施工技术、材料相结合,从而不仅使得仿古建筑具有相应的历史文化内涵,同时还能确保仿古建筑具有更高的抗震性和持久性。对于现阶段的仿古建筑形式,主要以木结构和砌体结构这两种形式为主,下面对这两种结构形式作如下分析与介绍:

3.1木结构

仿古建筑木结构形式是指建筑施工材料以木质材料为主,其与别的建筑结构相比,主要优势在于:其一,木材料能够再生,并且具有较好的保温、隔热效果;其二,木质结构的纹理清晰,触摸感好,使人居住起来感到非常的舒适;其三,木质结构具有较好的塑性与韧性,并且由于其自重较轻,使得整体结构具有较高的抗震性能。不过,木质结构也存在着一些缺点和不足,比如:木质结构比较容易受到腐蚀,并且容易遭到虫害;其次,木結构的防火性能不佳。这些都是需要相关人员给予重视的地方。

3.2砌体结构

砌体结构也是仿古建筑中较为常见的一种结构形式,其在实际的应用过程中,主要是运用砖和石头进行砌筑的,因此也被称为砖石结构。对于砌体结构的应用,一改木质结构易腐蚀,防火性能不佳的缺点,并且还具有能够就地取材、成本低、施工方便等优点。这个优点也在现今的仿古建筑中得到了广泛地应用。

4、仿古建筑的设计思路分析

在对仿古建筑进行设计的过程中,通过大量的实践,得出将新老工艺进行有效结合应用的形式主要有以下三种:其一,主要是继承古建筑的设计形式,对于建筑主体主要以木、砖和石头等材料为主,对于局部地方或者是较为隐蔽的地方才有新老工艺相结合的手段。通过这一手段的应用,能够使得古建筑的基础沉降较为严重的情况得以改善。同时对于仿古建筑的防水设计,才有现代的防水设计方法,能够有效避免仿古建筑屋面漏水的情况,以延长仿古建筑的使用年限。其二,对于仿古建筑的主体结构才有钢筋混凝土框架形式或者是钢结构的形式,并且在进行装饰装修的过程中,通过采用彩画或者雕花的方法来展现古建筑的建筑形态和文化内涵。通过这种设计思路的应用,不仅能在尽可能降低仿古建筑建设成本的情况下展现古建筑的特点,同时还能使得古建筑的主体寿命得到大幅度的延伸,从而取得一举多得的效果。最后一种设计思路主要是通过现代水泥砖混这一施工工艺和方法来完成的,主要是通过对建筑外形的装饰和装修,从外形上塑造古建筑形式,并且将大量的现代施工技术与古建筑施工技术相结合,以实现仿古建筑的建设。

不管仿古建筑的建设采用哪一种设计思路,需要注意的是在当今人们对居住条件要求越来越高的今天,所建设出来的仿古建筑在符合相关古建筑建设要求的前提下,还需要保证建筑功能的多样化及空间形式的多变性。因此,作为相关的设计人员,不能对以往的古建筑设计思路进行完全照搬,而是在此基础上需要作出适当的改变,退陈出新,不仅需要确保所建设出来的仿古建筑在外观和形态上与原有的古建筑相似,更为重要的是需要确保所建设出来的仿古建筑还充分融入了当地的历史文化和风俗人情,从而保证所建设出来的古建筑能够更好的适应当今社会的发展潮流。

结语:

综上所述,我国仿古建筑的兴起不仅只是历史方面的原因,也是我国现阶段社会发展的必然产物,更是人们精神世界的一种慰藉。作为衔接我国古建筑与当代建筑的产物,对于仿古建筑的建设与发展需要给予更多的关注。作为相应的设计人员,需要不断学习提升自己的能力,以确保在今后的设计过程中能够完成更多、更好的建筑设计工作。

参考文献:

[1]周曙,汤微.商业街改造中的仿古建筑设计探析[J].艺术与设计(理论),2011,(03):105-106.

[2]邹德侬,戴路,张向炜.中国现代建筑史[M].北京:中国建筑工业出版社,2013.

[3]钱小虎.现代建筑技术在仿古建筑中的应用[J].山西建筑.2015,(07):17-18.

作者:樊少鸣

钢结构仿古建筑论文 篇2:

仿古建筑钢结构单梁-柱和双梁-柱节点动力加载试验研究

摘要:为研究仿古建筑钢结构节点在地震作用下的破坏模式和抗震性能,依据古建筑的形制和仿古建筑工程实例设计制作了1个单梁一柱节点试件和1个双梁一柱节点试件,并通过控制柱端位移和正弦波加载频率对试件进行了动力加载试验。观察了节点的破坏过程,对其滞回特性、延性、耗能能力、強度和刚度退化规律进行了分析。结果表明:节点梁端塑性铰区在加载过程中变形显著,试件破坏始于其梁端塑性铰区上、下翼缘的母材撕裂;试件滞回曲线呈梭形且较为饱满;试件破坏时的等效黏滞阻尼系数均在0.2以上,表明两类试件均具有良好的耗能性能,但双梁一柱节点的刚度、承载力要明显大于单梁一柱节点。单梁一柱节点和双梁一柱节点的延性系数分别为1.81和1.92,试件在动力加载过程中的变形发展较快,但延性不高,强度和刚度退化速度较快。

关键词:结构抗震;抗震性能;仿古建筑;单梁一柱;双梁一柱

DOI:10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2020.05.019

1概述

中国古建筑造型独特,体现了极高的文化和艺术价值。为继承和弘扬传统文化,使用现代建筑材料和建造工艺而仿造古建筑外形特征的仿古建筑应运而生,其中采用钢结构的仿古建筑因其具有材质均匀、轻质高强、承载能力高且施工周期短的特点,因而得到了广泛应用。

古建筑中,枋可分为金枋、额枋、檐枋等。额枋是清式叫法,一般仅有一根,与檐柱构成单梁一柱节点(如图1(a)所示)。在较大的建筑物中,也常两根并用,上面的称之为大额枋(阑额),下面的称之为小额枋(由额),其与檐柱构成双梁一柱节点(图1(b))。

根据古建筑的形制建造而成的仿古建筑梁一柱节点相比常规节点而言,具有诸多特殊构件和构造要求;同时又因为采用了现代建筑材料、工艺以及相应的连接方式,其受力机理又明显不同于古建筑中的榫卯节点。

目前,国内外学者已对钢结构节点进行了相关研究,Kim和Hwang对钢箱梁一圆柱节点进行了非线性有限元分析,提出了一种节点横隔板的设计方法。石永久等对带端板框架节点的受力性能进行了分析,结果表明平齐式端板节点的承载力和刚度降低近50%,且滞回曲线出现明显劣化。宋振森等和Tsai通过对钢结构梁一柱节点的试验研究,得出全焊连接节点具有较好的抗震性能。Uang等对4个框架抗弯节点进行了静力、动力破坏试验,发现动力加载的试件性能低于静力加载试件。上述研究成果大多基于静力加载试验,柱截面非变截面,同时均为单梁一柱节点,对双梁一柱节点的动力试验研究较少。薛建阳等、谢启芳等分别对混凝土、钢结构仿古建筑双梁一柱节点进行了拟静力试验,初步获得了双梁一柱节点的破坏模式和抗震性能。地震作用是一种动力荷载,动力加载的试验结果更接近于真实地震作用时的情况,然而目前鲜有仿古建筑梁一柱节点动力加载试验研究的相关报道。

为了比较两种不同形式的仿古建筑钢结构中节点在实际动力加载下的抗震性能,设计制作了1个单梁柱节点和1个双梁柱节点。采用动力加载制度进行加载,对比分析了节点的破坏模式以及抗震性能,为仿古建筑钢结构的理论研究和工程设计提供参考。

2试验概况

2.1试件设计

本次试验共有2个试件,其中单梁柱节点编号为DLZ-1,双梁柱节点编号为SLZ-1。试件尺寸参考了西安某景区实际工程,按照宋《营造法式》材份制进行换算而最终确定,受实验室条件限制,模型比例取1/2.6,所用钢材均为Q235B,梁柱连接均采用全焊接刚性连接。

试验单元选自水平荷载作用下梁一柱反弯点之问的部分,试件的基本参数如表1所示。试件的下柱为圆钢管柱,由无缝钢管焊接而成。为便于安置斗棋,上柱采用方钢管柱,梁均为箱型截面,方钢管柱和箱型梁均由钢板拼装焊接而成。各部件问的连接方式均为焊接,并严格按照文献中的相关规定制作而成,焊接的具体工艺及参数如图2所示。方钢管柱及箱型梁均由钢板通过焊脚高度为6mm的角焊缝连接而成,箱型梁与圆钢管柱问采用焊脚高度为6mm周围施焊的角焊缝,加劲肋通过焊脚高度为6mm的双面角焊缝与方钢管柱和圆钢管柱连接。节点各部分分别制作完成后进行拼装焊接工作,方钢管柱与圆钢管柱之问焊接水平隔板和竖向加劲肋。试件几何尺寸及详细构造如图2所示。由图2可知,仿古建筑梁一柱节点中,柱为变截面柱,双梁一柱节点因双梁的存在节点区明显增大,其构造和设计与常规节点显著不同。

本次试件的材性试验结果如表2所示。

2.2试验装置和加载方案

2.2.1试验装置

试验中,由千斤顶对方钢管柱顶施加竖向轴压力至设计值并保持恒定,水平动荷载由500kN作动器施加,作动器量程为±250mm。

根据该型节点在实际结构中的约束条件和受力情况,设计了本次试验试件的加载约束装置。其梁端由拉杆约束,圆钢管柱底由固定铰支座约束;并在柱端竖直方向施加轴压力,水平方向施加水平荷载。两试件的加载装置基本一致,但在双梁一柱节点加载试验中,需要通过设置双梁连接器来保证阑额和由额的端部仅发生水平方向的错动。试件的加载装置如图3所示,双梁连接器图如图4所示。

2.2.2加载制度

地震为一种动力作用,可以看作不同频率的正弦波的集合,对于正弦波,一旦确定了其峰值位移和峰值加速度,与其对应的频率也就确定了,故试验采用了以频率为变量的正弦波形式的动力加载方式。根据抗震规范中层问位移角限值的规定,设计了对应不同地震烈度的层问位移角,并换算得到了各工况对应的柱顶控制位移。同时为考虑加载加速度对试件受力的影响,根据文献[16]中各地震烈度对应的水平向地震动峰值加速度范围,确定了各工况与地震烈度相对应的峰值加速度,并根据峰值加速度和控制位移得到了各工况的正弦波加载频率。文献[16]中不同地震烈度对应的水平峰值加速度范围如表3所示,其加载制度如表4和图5所示,各工况循环加载5圈,直至柱端水平荷载降为峰值荷载的85%。

因试件变形主要集中在梁端塑性铰区,因此将全部8个应变片均布置在梁端塑性铰区及节点核心区。DLZ-1试件和SLZ-1试件的测点布置图如图6所示。柱顶位移由MTS973加载系统自动采集。

3试件破坏过程及破坏模式

3.1试件破坏过程描述

在工况1-8加载阶段,试件各测点处应变值都未超过材性试验中的屈服应变值εy。由采集仪获得的柱端荷载一位移曲线基本呈直线增长,表明试件基本在弹性阶段。在工况9时,2个试件均达到屈服。此时DLZ-1试件推拉方向的最大荷载分别为37.48,-31.52kN,相应的位移为26.58,-23.22mm,而SLZ-1试件推拉方向的最大荷载分别为51.39,-52.17kN,相应的位移为26.18,-24.70mm。

试件在动力加载过程中做往复运动。在柱端达到最大位移时,柱身倾斜,梁自两端起拱,且东、西两侧梁的起拱方向相反。随着柱端水平位移的逐渐增长,节点核心区梁端塑性铰区的屈曲变形愈发显著。在工况13时,DLZ-1试件节点核心区东侧梁端翼缘焊缝出现撕裂现象。在工况14时,DLZ-1试件节点核心区两侧梁端腹板出现拉裂现象,SLZ-1试件节点核心区西侧上梁端翼缘局部屈曲处母材拉裂且开始向腹板发展,之后,其他各梁梁端翼缘及腹板相继出现母材撕裂。在工况17时,SLZ-1试件各母材裂缝长度和宽度亦持续增长,直至最终梁端翼缘母材完全撕裂,试验结束。

各试件的破坏形态如图7—8所示。

3.2试件破坏模式分析

(1)试件均由梁端塑性铰区开始破坏:本次试验试件的设计原则是“强柱弱梁”,因此变形主要集中在梁端塑性铰区,即梁身距柱外表面5-10cm的区域内。屈服后梁上、下翼缘和腹板均出现了明显的屈曲变形;随着柱端控制位移的不断加大,导致塑性铰区母材发生撕裂并不断向腹板延伸,而整个加载过程中柱及节点核心区并无可见变化。

(2)试件梁、柱之问的连接全部采用坡口熔透焊。DLZ-1试件的破坏是由于东、西两侧阑额在上翼缘与柱连接处出现焊缝破坏并发生斜向约45。的母材撕裂。SLZ-1试件则是在梁端塑性铰区梁翼缘及腹板相应位置出现母材撕裂,而后母材裂缝在循环荷载作用下张开闭合,一方面导致裂缝处的纵向焊缝产生一定程度的破坏;另一方面,翼缘的裂缝同时不断向其中部延伸,腹板的裂缝也沿竖直方向向腹板中部发展,在最终破坏时,梁翼缘母材彻底崩裂,裂缝贯穿。

4主要试验结果及分析

4.1应变分析

因试件节点区应变分布具有一定的相似性,故以SLZ-1试件节点区的应变进行说明。选取梁端塑性铰区的1,2,3,5号应变片以及方钢管柱上的7号应变片和节点核心区的8号应变片进行分析,图9给出了各应变片在工况1-10的荷载一应变曲线,可知:

(1)SLZ-1试件上的1,2,3,5号应变片在工况8时的最大应变分别为812uE,824uE,564uE,672uE,这说明试件在工况8以前均处于弹性工作阶段;在工况9时,其最大应变分别为1608uE,1848uE,1564uE,1428uE,梁端塑性铰区已经屈服,试件进入弹塑性工作阶段。同时可以发现,双梁一柱节点的阑额根部塑性铰区的应变相比由额同位置处大;单梁一柱节点试件和双梁一柱节点试件梁端塑性铰区的应变值相差不大,但是在相同工况时,双梁一柱节点试件的承载能力明显高于单梁一柱节点试件。

(2)试件方钢管柱和节点核心区的应变值在工况9时均在250uε以下,且在整个加载过程中始终没有达到屈服,这说明SLZ-1试件的柱及节点核心区一直处于弹性工作状态,符合“强柱弱梁”的抗震设计要求。

(3)2号、8号测点荷载一应变曲线变化趋势与其余测点有一定差异,主要原因是加载初期,各测点应变随柱端水平荷载的增加呈线性增长,当荷载较大时,2号、8号应变片损坏,应变片数据发生漂移而表现出无规律性。

4.2柱端P-A滞回曲线

各试件滞回曲线如图10所示,其中P为柱顶水平荷载,△为对应的柱顶水平位移。试件滞回曲线为锯齿状,主要原因是在快速加载过程中MTS液压伺服作动器受动力所限,其油缸在送油及回油过程中,不能一直保持稳定速率而有轻微跳动,致使数据采集系统采集到的试件的滞回曲线呈现一定的锯齿状(波动),但总体而言,其滞回曲线的形状仍能客观地反映试件的力学特征。

由图10可知:

(1)试件在梁端塑性铰区尚未屈服时,其滞回曲线呈线性增长,耗能能力小,卸载后几乎无残余变形。

(2)随着工况的增加,试件的滞回曲线开始变得饱满,说明仿古建筑梁一柱节点具有优越的耗能性能,此时,卸载后其滞回曲线产生明显的残余变形;滞回曲线的初始斜率逐渐减小,这表明随着梁端塑性铰区的塑性变形以及裂缝的出现和持续开展,节点刚度在不断退化。

(3)对比两个试件的滞回曲线可知,双梁一柱节点试件的滞回环面积和极限荷载明显比单梁一柱節点的大。

(4)在动力荷载作用下,柱端荷载一位移滞回曲线在最大承载力之后下降较快,梁端塑性铰区的出现裂缝,试件强度衰减和刚度退化较为显著。

(5)在加载后期,同一工况下的5圈滞回曲线并不重合,同级加载,随着循环次数的增加,柱端荷载逐渐减小。主要是由此阶段梁端塑性铰区变形明显,循环加载后产生了较大的累积损伤。

4.3柱端P-A骨架曲线

各试件骨架曲线如图11所示,由图可知:

(1)在屈服工况前,骨架曲线基本呈线性,表明试件处在弹性状态。屈服后,表现出明显的非线性,试件刚度急剧下降。荷载一位移曲线在极限点之后,有明显的下降趋势,主要原因是梁端塑性铰区母材和焊缝拉裂。

(2)双梁一柱节点试件的割线刚度和承载力明显大于单梁一柱节点试件,主要是因为双梁使节点的刚度显著提高,节点受力后由双梁承载,其承载力提高较明显。

(3)在极限点之后,节点梁端塑性铰区母材拉裂,之后母材裂缝发展迅速,承载力迅速下降,对比可知,双梁一柱节点试件承载力下降速率要小于单

5结论

(1)对仿古建筑特有的双梁一柱节点进行了动力快速加载试验,分析了仿古建筑双梁一柱节点的破坏形态,其破坏发生在梁端塑性铰区,最终破坏由梁端塑性铰区屈曲变形和母材撕裂所引起。

(2)双梁一柱节点和单梁一柱节点试件的滞回曲线均较为饱满,表明其具有较好的耗能性能。对比可知,SLZ-1试件的滞回曲线面积较DLZ-1试件的大,其侧移刚度和承载能力也显著大于DLZ-1试件,表明仿古建筑特有的双梁一柱节点的抗震性能优于单梁一柱节点,可为仿古建筑的工程应用提供参考。

(3)DLZ-1试件和SLZ-1试件的延性系数分别为1.81和1.92,小于3.0,表明试件的延性不高,这主要是加载后期,试件的塑性变形和母材裂缝发展较快,导致试件承载能力迅速下降,变形能力较差。

(4)屈服前,在同一工况下,各试件的试滞回耗能相差不大且均较小;屈服后,同一工况下,双梁柱节点试件的滞回耗能要显著高于单梁柱节点试件。各试件破坏时的等效黏滞阻尼系数均在0.2以上,耗能能力较强。

作者:薛建阳 马林林 杨焜 吴占景 隋龑

钢结构仿古建筑论文 篇3:

仿古建筑设计研究

摘要:本文阐述了仿古建筑样式的发展和类型,介绍了仿古建筑的结构形式、抗震设计理论以及抗震设计方法。

关键词:仿古建筑、建筑样式、结构形式、抗震设计

1.引言

在我国建筑史中将清代以前的建筑称为古建筑,古建筑以其宏伟的气势,合理完善的结构,华丽的装修为世人所瞩目。在世界建筑史上堪称独树一帜的建筑体系,也是世界建筑史上的一朵奇葩,但是由于战争、地震等一系列人为或自然灾害的因素影响下,使我国古建筑保留甚少,而仿古建筑作为古建筑艺术与现代科学技术的结合的产物,不仅继承了古建筑造型优美、气势恢宏的特点,而且还增强了结构抗灾害能力和耐久性、并使其结构类型得到了很大的发展。这些特点使得仿古建筑行业近年来如雨后春笋得到了飞速的发展。

2.仿古建筑的建筑样式

2.1仿古建筑样式的发展

仿古建筑在建筑形式上较为忠实地模仿传统建筑,并保证建筑外观基本反映传统建筑的主要特征。在材料和施工技术上则使用了大量的现代科技。

仿古建筑的样式根据几千年来古建筑的发展而来,传统的古建筑是随着古代文化的不断进步演变而来。传统的古建筑可以追溯到六、七千年前的古代人就出现了用木棍、泥草建造出简单的穴居和浅穴居,而且在这时已经出现的“榫卯”结构。随着科学以及文化的进步在汉唐时期传统古建筑发展达到了第一次盛世,出现了大规模的建筑群,屋顶的样式极大的丰富,也出现了“斗拱”结构。然而在这之后一直没有像汉唐时期的大规模建筑群,但是由于科技的发展,传统古建筑在造型上更加细腻、美观,而且融入了大量印度、西亚的建筑风格。到了明清时期是传统古建筑的鼎盛时期,由于国家的实力以及科学技术的发展都达到了较高的水平,这一时期的建筑在规模以及样式上都达到了一个新的历史水平。

2.2仿古建筑样式的分类

仿古建筑继承了几千年来古建筑的发展到现在根据建筑样式可以分为硬山、悬山、歇山、庑殿、攒尖五种基本形式。

硬山是指屋面仅有前后两坡,左右两侧山墙与屋面相交,并将檩梁全部封砌在山墙内的建筑叫硬山建筑。硬山建筑是古建筑中最普通的形式,无论住宅、园林、寺庙中都有大量的这类建筑。

悬山是指屋面有前后两坡,而且两山屋面悬于山墙或山面屋架之外的建筑,称为悬山(亦称挑山)式建筑。

歇山是指屋面前后左右四个坡面,在左右坡面上各有一个垂直面,故而交出九个脊,又称九脊殿或汉殿,曹殿,这种屋顶多用在建筑性质较为重要,体量较大的建筑上。

庑殿是指殿建筑屋面有四大坡,前后坡屋面相交形成一条正脊,两山屋面与前后屋面相交形成四条垂脊,故庑殿又称四阿殿、五脊殿,是中国古代建筑中至高无上的建筑形式。

攒尖平面为圆形或多边形,上为锥形的屋顶,没有正脊,有若干屋脊交于上端。一般亭、阁、塔常用此式屋顶。

3.仿古建筑结构形式

仿古建筑是运用传统营造法则与现代施工技术与材料技术的完美结合,从而使得仿古建筑不但再现了古建筑的文化特征更使其抗震性能与耐久性有何很大的提高。根据建筑材料的分类仿古建筑不但继承了古建筑中的木结构与砌体结构并衍生出抗震性能优越的钢筋混凝土结构与钢结构,下面将对这几种结构进行简单的介绍。

3.1 木结构

木结构是指以木材为主要受力体系的工程结构。与其它材料建造的结构相比,木结构具以下一些优点:木材资源再生产容易;木材具有较好的保温隔热性能;由于其纹理自然具有很强的亲和力;木构件制作、施工方便;由于自重轻且所以具有较好的抗震性能;木结构的具有较好的塑性、韧性。但是木结构也有一些致命缺点:木材容易腐蚀,易受虫害,木结构的防火性能较差;木结构的各向异性个方向上的各项强度差别较大。

3.2砌体结构

砌体结构是砖砌体、砌块砌体、石砌体的总称。因为仿古建筑大量使用的是砖和石头砌筑,所以一般简称为砖石结构。

砖石结构仿古建筑具有就地取材、成本较低、耐火、隔热、隔声性能好以及施工方便等特点,而且砖石作为建筑材料有较高的抗压能力使结构的承载力提高。但砖石结构也存在许多缺点:由于砖石的体积大、自重大砌筑用的砂浆粘结力较弱因此结构的抗拉、抗弯、抗剪性能较低,抗震性能差;砖石一般体积大、自重大所以材料不易运输生产率较低。

3.3钢筋混凝土结构

钢筋混凝土结构仿古建筑是指仿古建筑的主要结构构件为钢筋混凝土材料建造的仿古建筑结构。由于钢筋混凝土结构有较好的整体性、可模性、耐久性及耐火性而且其工程造价较低所以是仿古建筑中使用最为广泛的一种结构形式。

钢筋混凝土可以根据需要浇注成各种仿古结构构件,能够较好的重现古建筑的外形,钢筋混凝土材料易于运输,建造成本较低,建好后具有良好的耐久性、耐火性、抗震性。

3.4钢结构

钢结构仿古建筑是指仿古结构构件是由热轧型钢、钢板或冷加工成型的薄壁型钢制造而成的仿古建筑结构。钢结构的特点主要有:材料强度高、韧性和塑性好;制造施工简便,施工周期短;钢结构质量轻,有较好的抗震性能;钢材材质均匀,符合力学计算的假定;可重复利用,符合可持续发展的要求。但钢结构的耐腐蚀性差、耐热不耐火、造价成本高使得钢结构在仿古建筑应用中有许多局限性。

4.仿古建筑结构的抗震设计理论

仿古建筑在結构的抗震设计时设计人员通过对工程实际经验的总结提出了“小震不坏,中震可修,大震不倒”的三水准的设防标准,这是为了保证人们生命安全同时兼顾经济节约的设计原则,以概率论为基础提出的设计方法。 第一水准是考虑多遇地震,结构在使用期间,遭遇这类强度较低的地震频率较高。在遭遇这类地震时结构应当不损坏且不需要修理,这就要求结构在遭遇这类地震下应处于弹性状态,可以假定服从线性弹性理论,用弹性反应谱进行结构的地震作用计算,截面设计应满足承载力要求,并控制结构弹性变形符合要求。第二水准是考虑基本烈度设防地震,结构在遭遇基本烈度的地震作用时,允许整体结构达到或超过屈服极限,产生一定的弹塑性变形(这时钢筋混凝土结构会产生裂缝),结构依靠自身的塑性变形消耗地震产生的能量,从而使结构可以保存下来,经过维修结构依然可以使用。在这类地震作用下,结构的抗震设计应考虑结构的弹塑性变形。第三水准是考虑罕遇地震在罕见强烈地震作用下,结构进入较大的弹塑性变形状态,部分结构破坏,但应避免结构的整体倒塌,保证生命安全,在罕遇地震的作用下结构抗震设计则完全是为了防止结构倒塌的设计。

5.仿古建筑的设计方法

古建筑的设计及施工主要以不断积累的经验、方法为主。仿古建筑在设计要做到神形兼备,就必须按照古建筑结构形式及尺寸模数进行设计。然后根据现代现行的抗震规范进行计算、设计保证结构的可靠性及安全性。最后运用现代计算机技术进行建模、计算分析。只有这样才能保证仿古建筑既满足古建筑的外观样式又能满足现代结构的抗震以及安全需要。在仿古建筑设计最开始时,设计人员根据建筑的作用、整体美观效果来确定仿古建筑的屋面形式、外形尺寸、屋面举折情况等,然后根据仿古建筑的建筑模数确定各构件的几何尺寸将整体结构的建筑模型确定下来,最后根据简化结构模型计算,并用计算机对结构进行内力验算,复核各结构构件是否满足承载力以及抗震需要。

6.结束语

仿古建筑沿用了传统古建筑的样式,采用现代先进的设计、施工、材料技术,使得仿古建筑既能展现传统古建筑的宏伟气势,有具有现代结构的可靠性、安全性。这是将传统文化与现代先进技术的完美结合,相信随着经济文化的发展仿古建筑的使用将更为广泛,所以仿古建筑必然会在建筑领域获得光明的前景。

参考文献

[1] 李侃.仿古建筑兴起的文化因素,艺术评论,2009,3,72-75.

[2] 梁思成.中国建筑史话,天津,百花文艺出版社,1998.

作者:张帅

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