鋼筋混凝土在中式建筑中的應(yīng)用
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摘要:從中式建筑的特點(diǎn)出發(fā)，針對(duì)不同體型的中式建筑豎向受力體系的布置，屋面結(jié)構(gòu)中梁板設(shè)計(jì)的注意要點(diǎn)以及斗拱等構(gòu)件的受力設(shè)計(jì)及施工工藝，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在中式建筑的受力進(jìn)行論述，并對(duì)建于山區(qū)的中式建筑的地基處理提出建議，總結(jié)出鋼筋混凝土應(yīng)用于中式建筑的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念。
關(guān)鍵詞:中式建筑，抗震受力，豎向受力體系
1概述
以宮廷建筑為代表的中國(guó)古典建筑，氣勢(shì)恢弘、壯麗華貴，造型講究對(duì)稱(chēng)，色彩講究對(duì)比，建筑材料以木材為主。中國(guó)的古建筑獨(dú)樹(shù)一幟，中國(guó)建筑之美在世界建筑史上是非常輝煌的篇章。即便在高速發(fā)展的當(dāng)下，中式建筑因其鮮明的特征，越發(fā)在高樓林立中顯出其獨(dú)特的韻味，因此，現(xiàn)代建筑中，不論是公共建筑，還是私人宅邸，中式建筑仍然是重要的組成部分。
2中式建筑的抗震
傳統(tǒng)的中式建筑支撐受力體系以木結(jié)構(gòu)為主，少量為磚石結(jié)構(gòu)。以往采用木結(jié)構(gòu)支撐體系，優(yōu)點(diǎn)在于木材采集，運(yùn)輸，加工，建造方面省工，省時(shí)，同時(shí)，木結(jié)構(gòu)由于采用榫卯連接以及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)亩饭绑w系，是中國(guó)古建筑抗震能力的關(guān)鍵所在，如遇地震，在斗拱的起承轉(zhuǎn)合下，建筑體松而不散，如太極般以柔克剛，化解地震沖擊，這種連接即現(xiàn)在所說(shuō)的柔性連接，相當(dāng)于現(xiàn)在抗震所說(shuō)的耗能構(gòu)件，抗震性能好，但是明顯的缺點(diǎn)是怕火，怕潮濕及蟲(chóng)蟻侵蝕。磚石結(jié)構(gòu)的古建筑抗震性能是以剛克剛，抗拉性能差，抗震性能差。新式的中式建筑把現(xiàn)代的技術(shù)融入到古建設(shè)計(jì)中，采用有效的抗震體系，結(jié)合古建筑的造型，在高度，跨度方面相對(duì)于傳統(tǒng)的建筑有明顯的提高及加大。但是純粹的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)并不能完整的實(shí)現(xiàn)原滋原味的中式建筑，需要在裝飾，飛檐等精巧部位有效結(jié)合木結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
3中式建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面
3．1豎向抗側(cè)力體系
與所有的建筑一樣，功能不同，布局不同，受力體系是不同的。一般有三種:第一種是樓閣式塔;第二種是總高度不高，平面體型大的公共建筑;第三種就是多層民居，跨度小，層高低。對(duì)于樓閣式塔建筑，典型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是平面尺寸小，高度高，若沒(méi)有足夠的抗側(cè)力構(gòu)件，很容易導(dǎo)致整體受力體系極柔，對(duì)抵抗地震極為不利，在地震力作用下，會(huì)出現(xiàn)變形過(guò)大，導(dǎo)致破壞。塔式結(jié)構(gòu)高度高，普通的框架結(jié)構(gòu)并不能抵抗水平力，需要注意兩點(diǎn):1)根據(jù)建筑平面，尋找可以布置剪力墻的位置，并且關(guān)鍵要連成一個(gè)整體，以給建筑提供足夠的抗側(cè)力剛度。2)根據(jù)建筑立面，布置框架柱，即便框架柱可能由于立面造型不能在豎向連續(xù)布置，導(dǎo)致抗震能力減弱，也可以作為第二道防線以抵抗地震力的破壞。高度不高的公共建筑，如大型飯店，演藝中心，這類(lèi)建筑雖然總高度不高，但是層數(shù)少，層高高，需要開(kāi)闊的空間，這種建筑，從受力和經(jīng)濟(jì)兩個(gè)方面分析，都不能采用框架結(jié)構(gòu)，仍然需要設(shè)置剪力墻，采用框架—剪力墻結(jié)構(gòu)。需要注意兩點(diǎn):1)在建筑的四角和樓梯間，以及盡量靠近邊緣的位置，尋找連續(xù)的T型，L型的位置來(lái)布置剪力墻，萬(wàn)不得已的時(shí)候，采用一字墻。2)結(jié)合建筑平面及立面布置框架柱，以受力盡量簡(jiǎn)單直接為準(zhǔn)。民居采用中式建筑，可選的材料多，現(xiàn)在大多是主體結(jié)構(gòu)采用磚石結(jié)構(gòu)，屋面或者采用現(xiàn)澆板，或者采用木屋面，在結(jié)構(gòu)抗震方面，增加適當(dāng)?shù)娜α汉蜆?gòu)造柱，以增加房屋的整體性。
3．2中式建筑的屋面
傳統(tǒng)的中式建筑屋面采用純木結(jié)構(gòu)，利用斗拱，根據(jù)屋面的形狀，設(shè)置轉(zhuǎn)換梁，轉(zhuǎn)換柱，最終把荷載傳遞給柱子?，F(xiàn)在小型的仿古建筑，仍然采用此種形式。大型的跨度大的古建，需要利用鋼筋混凝土的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)置折梁及折板，直接將荷載傳遞給豎向構(gòu)件。但是古建筑中的梁板比普通建筑中要求精細(xì)，結(jié)構(gòu)工程師需要與古建建筑師反復(fù)推敲，確定懸挑梁終止的位置及懸挑梁的端頭截面，例如，1)屋面飛檐處，此處中式建筑造型靈動(dòng)，線條流暢，結(jié)構(gòu)梁在此處須根據(jù)飛檐造型，進(jìn)行變截面處理，且不能直接伸到飛檐邊緣，按造型終止于飛檐明顯變薄處，再利用混凝土板進(jìn)行出挑。這樣后期再用木結(jié)構(gòu)處理，從外觀上看，不會(huì)出現(xiàn)突兀的截面。2)屋脊處，普通的古建筑，屋脊處不會(huì)有大的造型，但對(duì)于塔，閣之類(lèi)的建筑，最高處的塔剎造型高，此處都考慮做折梁，用以支撐塔剎，并且注意考慮此處折梁的水平推力。
3．3中式建筑的斗拱體系
傳統(tǒng)的中式建筑里的斗拱，是中式建筑上特有的構(gòu)件，是由方形的斗、升、拱、翹、昂組成，斗拱在中國(guó)古建筑中起著十分重要的作用:1)承上啟下，傳遞荷載的作用。2)裝飾的作用。3)平衡穩(wěn)定的作用。如今的建筑，受力傳遞簡(jiǎn)單，不再利用斗拱傳力，僅做為裝飾構(gòu)件使用。材料可以采用現(xiàn)澆混凝土，木結(jié)構(gòu)，預(yù)制混凝土。1)若采用現(xiàn)澆混凝土制作，模板均需采用異性模板，造價(jià)高，與梁整體現(xiàn)澆，拆摸的時(shí)候第一不好拆，且不容易保持完整的外形，局部澆筑不到位。2)采用木結(jié)構(gòu)和預(yù)制混凝土。提前做好，采用預(yù)埋件焊接到位，簡(jiǎn)潔且施工速度快。
4地基基礎(chǔ)處理
建造于山區(qū)的中式建筑，建筑跟著地勢(shì)走，與周?chē)h(huán)境融于一體。例如塔式建筑，這樣的建筑在使用過(guò)程中一般是不拆除的，故進(jìn)行地基處理時(shí)，按永久建筑考慮。山區(qū)地區(qū)的建筑地基會(huì)存在巖石，或者一半巖石一半土層，或是巖石，建議直接做墩基礎(chǔ)，或是一半巖石一半土層，或是高聳建筑，建議做灌注樁。同時(shí)對(duì)于建筑周邊地勢(shì)，建議不采用大開(kāi)挖的形式處理山體，以防出現(xiàn)人為造成的不穩(wěn)定邊坡。對(duì)于一般地區(qū)的建筑，按常規(guī)地基處理即可。
5結(jié)語(yǔ)
中式建筑，無(wú)論前期如何推敲，在后期的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，仍然需要優(yōu)秀的匠人參與，優(yōu)秀的古建建造師可以讓建筑得到最大限度的效果體現(xiàn)，設(shè)計(jì)與施工的有效結(jié)合，在中式建筑中要求更加嚴(yán)格，任何一座建筑的完美實(shí)現(xiàn)，都需要在各個(gè)階段進(jìn)行詳細(xì)對(duì)接。中式建筑作為世界建筑史的重要組成部分，在當(dāng)前中國(guó)社會(huì)城市化建筑大發(fā)展時(shí)期，不論采用何種材質(zhì)，建筑的歷史文化特點(diǎn)是最寶貴的，保持不同地域，不同風(fēng)格的中式建筑，共同傳承中華優(yōu)秀文化，是工程人義不容辭的責(zé)任。
參考文獻(xiàn):
［1］GB50011—2010，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(2016年版)［S］．
作者：張亮彬 單位：山西省建筑設(shè)計(jì)研究院