鋼筋混凝土在中式建筑中的應用

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摘要:從中式建筑的特點出發(fā)，針對不同體型的中式建筑豎向受力體系的布置，屋面結(jié)構(gòu)中梁板設計的注意要點以及斗拱等構(gòu)件的受力設計及施工工藝，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在中式建筑的受力進行論述，并對建于山區(qū)的中式建筑的地基處理提出建議，總結(jié)出鋼筋混凝土應用于中式建筑的基本結(jié)構(gòu)設計理念。

關鍵詞: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古典建筑，氣勢恢弘、壯麗華貴，造型講究對稱，色彩講究對比，建筑材料以木材為主。中國的古建筑獨樹一幟，中國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)點在于木材采集，運輸，加工，建造方面省工，省時，同時，木結(jié)構(gòu)由于采用榫卯連接以及嚴謹?shù)亩饭绑w系，是中國古建筑抗震能力的關鍵所在，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)在所說的柔性連接，相當于現(xiàn)在抗震所說的耗能構(gòu)件，抗震性能好，但是明顯的缺點是怕火，怕潮濕及蟲蟻侵蝕。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)代的技術融入到古建設計中，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)來實現(xiàn)。

3中式建筑的結(jié)構(gòu)設計方面

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。對于樓閣式塔建筑，典型的結(jié)構(gòu)特點是平面尺寸小，高度高，若沒有足夠的抗側(cè)力構(gòu)件，很容易導致整體受力體系極柔，對抵抗地震極為不利，在地震力作用下，會出現(xiàn)變形過大，導致破壞。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:1)根據(jù)建筑平面，尋找可以布置剪力墻的位置，并且關鍵要連成一個整體，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，這類建筑雖然總高度不高，但是層數(shù)少，層高高，需要開闊的空間，這種建筑，從受力和經(jīng)濟兩個方面分析，都不能采用框架結(jié)構(gòu)，仍然需要設置剪力墻，采用框架—剪力墻結(jié)構(gòu)。需要注意兩點: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型的位置來布置剪力墻，萬不得已的時候，采用一字墻。2)結(jié)合建筑平面及立面布置框架柱，以受力盡量簡單直接為準。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?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，設置轉(zhuǎn)換梁，轉(zhuǎn)換柱，最終把荷載傳遞給柱子。現(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，設置折梁及折板，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，結(jié)構(gòu)工程師需要與古建建筑師反復推敲，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，線條流暢，結(jié)構(gòu)梁在此處須根據(jù)飛檐造型，進行變截面處理，且不能直接伸到飛檐邊緣，按造型終止于飛檐明顯變薄處，再利用混凝土板進行出挑。這樣后期再用木結(jié)構(gòu)處理，從外觀上看，不會出現(xiàn)突兀的截面。2)屋脊處，普通的古建筑，屋脊處不會有大的造型，但對于塔，閣之類的建筑，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，造價高，與梁整體現(xiàn)澆，拆摸的時候第一不好拆，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)和預制混凝土。提前做好，采用預埋件焊接到位，簡潔且施工速度快。

4地基基礎處理

建造于山區(qū)的中式建筑，建筑跟著地勢走，與周圍環(huán)境融于一體。例如塔式建筑，這樣的建筑在使用過程中一般是不拆除的，故進行地基處理時，按永久建筑考慮。山區(qū)地區(qū)的建筑地基會存在巖石，或者一半巖石一半土層，或是巖石，建議直接做墩基礎，或是一半巖石一半土層，或是高聳建筑，建議做灌注樁。同時對于建筑周邊地勢，建議不采用大開挖的形式處理山體，以防出現(xiàn)人為造成的不穩(wěn)定邊坡。對于一般地區(qū)的建筑，按常規(guī)地基處理即可。

5結(jié)語

中式建筑，無論前期如何推敲，在后期的實現(xiàn)過程中，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)，設計與施工的有效結(jié)合，在中式建筑中要求更加嚴格，任何一座建筑的完美實現(xiàn)，都需要在各個階段進行詳細對接。中式建筑作為世界建筑史的重要組成部分，在當前中國社會城市化建筑大發(fā)展時期，不論采用何種材質(zhì)，建筑的歷史文化特點是最寶貴的，保持不同地域，不同風格的中式建筑，共同傳承中華優(yōu)秀文化，是工程人義不容辭的責任。

參考文獻:

［1］GB50011—2010，建筑抗震設計規(guī)范(2016年版)［S］．

作者：張亮彬 單位：山西省建筑設計研究院