古建筑與現(xiàn)代結(jié)構(gòu)技術(shù)結(jié)合的分析

□文/杜學(xué)斌

古建筑與現(xiàn)代結(jié)構(gòu)技術(shù)結(jié)合的分析

□文/杜學(xué)斌

中國(guó)古建筑藝術(shù)承載著中國(guó)古代建筑文化精髓。即使在當(dāng)今社會(huì)仍然有其不可忽視的魅力，在當(dāng)今的結(jié)構(gòu)技術(shù)和材料應(yīng)用水平下，古建筑與現(xiàn)代結(jié)構(gòu)技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用，是拯救中國(guó)古建筑危機(jī)的重要條件之一。文章提出了古建筑與現(xiàn)代結(jié)構(gòu)技術(shù)結(jié)合的方法。

古建筑；結(jié)構(gòu)；技術(shù)

中國(guó)古建筑文化是中華傳統(tǒng)文明的重要組成部分，有著獨(dú)特的文化魅力，因此，仿古建筑必將是我國(guó)建筑領(lǐng)域不可缺少的組成部分。

當(dāng)今現(xiàn)代科技高速發(fā)展、新材料應(yīng)用日新月異，古建筑在材料應(yīng)用、工藝做法、施工工藝方面的落后，使其在應(yīng)用方面受到限制。在這種情況下，設(shè)計(jì)者有責(zé)任科學(xué)地將先輩經(jīng)千百年錘煉的建筑文化精髓——中國(guó)古建筑藝術(shù)與現(xiàn)代結(jié)構(gòu)技術(shù)、工藝、材料相結(jié)合，使其在歷久彌新，得到更廣闊地發(fā)展。

1 古建筑的特點(diǎn)

我國(guó)現(xiàn)存古建筑大多為明清時(shí)期所建[1]，包括皇室宮殿、官署府第、寺觀祠廟、城鄉(xiāng)民居等，基本均符合清代《工程做法則例》[2]，具有豐富多變的屋頂造型，僅屋頂就分為重檐廡殿頂、重檐歇山頂、單檐廡殿頂、單檐歇山頂、懸山頂、硬山頂、攢尖頂?shù)?，更有在上述屋頂形式基礎(chǔ)上進(jìn)行發(fā)展變化的其他樣式，古建筑屋頂，翼角伸展飛揚(yáng)、造型美觀，其屋面懸挑長(zhǎng)度、構(gòu)件跨度等，均與建造時(shí)的科技水平、材料水平所匹配。當(dāng)時(shí)人們以木材為主料，通過(guò)卯榫扣搭形成柱、梁、檁、椽構(gòu)架，曲弧的屋面是完全符合木構(gòu)舉架層層內(nèi)縮的造型，而木構(gòu)舉架的做法則是當(dāng)時(shí)人們盡量擴(kuò)大房屋跨度的合理有效選擇，正如桁架形式的可達(dá)到跨度，要遠(yuǎn)大于單梁結(jié)構(gòu)。見(jiàn)圖1。

圖1 中國(guó)古建筑構(gòu)架[3]

中國(guó)古建筑的美歷經(jīng)上千年的發(fā)展，其優(yōu)美壯麗的輕盈造型，柔和中顯示穩(wěn)重，樸素中透出輕快、玲瓏，其獨(dú)特美感已經(jīng)融入中國(guó)人的潛在建筑審美意識(shí)中。中國(guó)古建筑在一定范圍內(nèi)必將有一定的應(yīng)用，因而對(duì)它所依附的載體（用材與結(jié)構(gòu)）則必須與新技術(shù)、新材料相結(jié)合，才能有更廣闊的應(yīng)用。

2 古建筑需改進(jìn)的方面

古建筑的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生于人類僅能利用木材的條件下，只是采用柱梁檁椽卯榫連、梁梁抬搭成舉架的簡(jiǎn)便做法；因而在結(jié)構(gòu)技術(shù)方面顯露出種種缺點(diǎn)，如用材受限；跨度高度受限；手工作業(yè)，對(duì)傳統(tǒng)手工工藝要求較高；細(xì)部做法繁瑣等，在應(yīng)用范圍、普及程度上，遠(yuǎn)遜于普通混凝土結(jié)構(gòu)及鋼結(jié)構(gòu)。而如今在現(xiàn)代建筑科學(xué)技術(shù)大規(guī)模發(fā)展、材料水平大幅提高的情況下，結(jié)構(gòu)材料豐富，力學(xué)理論進(jìn)步，很多方面可以以現(xiàn)代手法、材料對(duì)古建筑做法進(jìn)行改進(jìn)。

1）承力構(gòu)件應(yīng)盡量采用鋼管。以圓管替代圓木，方管替代方木，其強(qiáng)度高，焊接簡(jiǎn)便易行，耐久性能好。

2）柱底皆設(shè)置鋼筋混凝土的柱基、同時(shí)鋼管柱與鋼筋混凝土基礎(chǔ)的連接應(yīng)做成有效剛接構(gòu)造，使古建筑的剛度、穩(wěn)定性、抗風(fēng)、抗震能力大為增強(qiáng)。

3）古老的舉架做法應(yīng)改用桁架、上部梁柱的連接做剛接。桁架與框架的并用將可使屋架的承載跨度、抗風(fēng)、抗震高度大幅加大。

4）斗拱等構(gòu)件體現(xiàn)了古建筑韻味，雖無(wú)受力作用，但可以以現(xiàn)代材料進(jìn)行工場(chǎng)預(yù)制，在現(xiàn)場(chǎng)與主體進(jìn)行拼裝。

另外，當(dāng)今的新材料層出不窮，單以瓦材而言，就有多種不同規(guī)格、色澤的彩鋼瓦，擠壓成型涂塑的水泥瓦，復(fù)合的類石板瓦，多彩玻纖瀝青瓦，復(fù)合塑料瓦，甚至銅瓦等，它們多是以咬接、鉚拉、釘固等構(gòu)造固定的，其施工簡(jiǎn)便、重量輕，有著古建筑小青瓦（板瓦及筒瓦）不可比擬的優(yōu)越性，而小青瓦外露椽的韻味則是古建筑不可或缺的。因此，可對(duì)古建筑屋面構(gòu)件采用現(xiàn)代輕質(zhì)材料，僅外露展示部位采用古建筑用材。例如，古建筑屋頂除周邊數(shù)百毫米寬采用小青瓦外，中部大面積則彩用現(xiàn)代輕質(zhì)瓦材，再對(duì)起脊的填墊采用加氣混凝土，可有效減輕結(jié)構(gòu)荷載。

3 具體做法

1）圖2、3所示桁架可用于替代古建筑中的舉架做法。圖2用于有正脊情況，圖3用于卷棚脊情況。架中桿件可皆用鋼管，管與管的連接采用相貫節(jié)點(diǎn)。下弦桿應(yīng)用直管，上弦桿可以允許在節(jié)點(diǎn)處切口，口內(nèi)加塞節(jié)點(diǎn)板、彎折焊成折線形上弦（在節(jié)點(diǎn)間則為直段）。如上弦采用整長(zhǎng)的弧形桿，則在對(duì)桁架桿的內(nèi)力計(jì)算中應(yīng)計(jì)及軸力偏心產(chǎn)生彎矩的作用影響。

圖2 正脊屋架

圖3 卷棚式屋脊架

2）圖4所示為建筑采用重檐時(shí)的復(fù)式構(gòu)架。采用鋼結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代技術(shù)、設(shè)置重檐是簡(jiǎn)便的，做多層重檐以及內(nèi)部增設(shè)樓層皆可允許，底層可做成進(jìn)深跨度達(dá)20 m上下的大空間。當(dāng)做多層時(shí)，為減小層間主結(jié)構(gòu)的計(jì)算跨度尺寸，可由屋頂桁架伸下吊柱承擔(dān)樓層重，這對(duì)屋頂桁架來(lái)說(shuō)，由于其空間高度尺寸較大，故協(xié)助承擔(dān)樓層負(fù)載應(yīng)是可以允許的。吊柱的設(shè)置，多少均可，但必須是由桁架的節(jié)點(diǎn)處伸下方為合適。

圖4 重檐式屋架

4 結(jié)語(yǔ)

1）在現(xiàn)代科技日益發(fā)展、新材料層出不窮的形勢(shì)下，中國(guó)古建筑能否有立足生存之地，這就要從古建筑的技術(shù)和藝術(shù)兩個(gè)方面來(lái)考慮。就古建筑的藝術(shù)風(fēng)格來(lái)看，其屋頂懸檐、弧瓦、翹脊的造型既適用又美觀，顯示出獨(dú)特的裝飾性作用，對(duì)此，應(yīng)著力傳承、不可丟棄。但對(duì)應(yīng)技術(shù)角度來(lái)看，它形成于千百年之前，其技術(shù)、材料在很多方面必然是落后的。因此，要拯救我國(guó)古建筑的精華，就必須首先對(duì)支托古建筑藝術(shù)的結(jié)構(gòu)技術(shù)與用材進(jìn)行改進(jìn)，推動(dòng)古建筑藝術(shù)融入現(xiàn)代建筑事業(yè)的洪流之中。

2）推行古建筑過(guò)程中應(yīng)著力改進(jìn)、清除技術(shù)落后的一面，既要保證仿古建筑的韻味，又應(yīng)盡量采用現(xiàn)代材料、工藝。

3）有關(guān)方面應(yīng)制訂措施，鼓勵(lì)、推動(dòng)多方面進(jìn)行古建筑改進(jìn)的具體技術(shù)業(yè)務(wù)工作，制定標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)造圖集等。

[1]梁思成.圖像中國(guó)建筑史[M].費(fèi)慰梅，編.梁從誡，譯.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2001.

[2]傅熹年，中國(guó)古代建筑十論[M].上海：復(fù)旦大學(xué)出版社，2004.

[3]樓慶西，中國(guó)建筑二十講[M].北京：生活·讀書(shū)·新知三聯(lián)書(shū)店，2001.

TU986

C

1008-3197（2011）01-22-02

2010-12-30

杜學(xué)斌/男，1978年出生，工程師，天津市城建學(xué)院建筑設(shè)計(jì)研究院，從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。