木结构建筑范文
时间:2023-03-17 07:23:31
导语:如何才能写好一篇木结构建筑,这就需要搜集整理更多的资料和文献,欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文,供你借鉴。
篇1
【关键字】木结构混合结构 抗震节能防潮
中图分类号:TU318文献标识码:A
我国使用木结构建筑的传统可以追溯到上千年,尤其是一些宫殿、寺庙、教堂等;而欧美国家更有非常悠久的使用木结构建筑的历史。人们对生活质量的要求也随之提高,追求健康、环保的生活居所,木结构建筑成为了整个房地产建筑的新趋势。
首先,木结构房屋结构灵活,形式多样
由于木结构的多样性,可以从传统到现代等多重风格。不论独栋还是多户住宅,或者商用、公用建筑如学校、医院、托儿所等建筑,轻型木结构房屋都有价格优势。通过使用屋盖桁架和工程木产品,还可用于跨度较大的建筑物。更进一步,可以建成四层建筑,满足住宅的需求。也可以通过与混凝土结构相结合形成混合结构,从而提高建筑物的性能、节约成本、提高居住满意度。但实际上,木结构建筑并不是只适合单户住宅,多户住宅也能够应用木结构建筑。目前在上海、山东青岛、辽宁营口等地,混合结构建筑技术已被应用于“平改坡”工程,它可以在一定程度上解决地基承载力不够、空间狭小等问题。同时,由于木结构重量较轻,可通过设计适用任何建筑的要求,因此将木结构应用在实际建造中完全可行,也可以节省大量能源。
木材易于加工,施工周期短
木结构房屋用到的材料一般都是直接购买的尺寸规格的软木或工程木,原材料运到现场后,只需要在施工现场按设计图切割下料,在施工过程中,木材易于加工,使用基本的手动或电动工具,可以轻松切割、钻孔或紧固。木材的重量轻,一个工人就可以搬运,不需要大的机械设备。木构件如屋顶桁架、平行弦桁架、墙等可以预制,也可以在现搭建。如果是规格的建筑,整个木结构房间可以工厂预制,再用吊车现场安装。正是木结构房屋的特殊性,施工周期是传统房屋的一半左右,一般要3到4个月便可以完成。为开发商大大缩短了资金回笼时间,降低成本。相对于其它建筑,平台式木结构建筑无论是在施工时,或是建成后,都十分易于改造,保障了施工质量。
环保节能
任何住宅在建筑和使用中会对环境有很多负面影响。这包括自然资源的消耗,对自然环境的破坏,水源及空气污染及排放废物。中国在这方减轻这些环境影响方面压力越来越大。与其它建筑相比,木结构更具有环境优势。首先,木材是唯一可以在生的资源,全世界很多国家都采取了优化的森林管理体系和认证项目,这样的措施保证了木材资源的长期供给。认证体系是由第三方认证森林被有效管理,符合严格的环境、经济及社会准则。认证项目需要在木森林砍伐的同时栽种新苗。其次,使用木材减少空气以及水资源污染。木材是唯一的“负碳”型建筑材料。树木每生长1立方米能吸收1吨二氧化碳并释放3/4吨氧气,二氧化碳以碳的形式储存在树木中。砍伐后的树木制成木材产品后,能在其生命周期内始终固化最初由树木吸收的碳。对木结构、钢结构以及混凝土房屋对环境影响的比较结构表明:木结构的全球变暖潜能比钢结构房屋少23%,比混凝土房屋少50%。木结构的空气毒性指数比钢结构房屋少74%,比混凝土房屋少115%;所产生的固体废料,混凝土房屋比木结构房屋高58%;生态环境破坏的角度考虑,混凝土结构是最严重的(120.46元/m2),钢结构(91.64 元/m2),而木结构则是最少的(56.43元/ m2)。同时,现代木结构节省能耗,木材是一种天然的隔热材料,木材具有很多微观气孔,是一种天然的保温材料,在同样厚度的条件下,木材的隔热值比标准的混凝土高16倍,比钢材高400倍,比铝材高1600倍。即使采取通常的隔热方法,木结构房屋的隔热效果也比空心砖墙房高3倍。这意味着钢材、混凝土或砖石结构建筑如果要达到木结构相同水平的节能性能,必须使用更多的保温材料或加厚墙体。采用木结构墙体比普通混凝土墙体在相同厚度的情况下保温能力高7倍左右。
抗震性
木结构由于木材的强度与柔度,具有天然的抗震性能。木材轻质高强,因而地面加速度在木建筑物上所产生的能量没有其它建筑物大。柔韧优于其它材料,可以吸收并消散能量。在这种建筑中,木构件细小、尺寸规范、间隔紧密。大多数的框架由三个部分组成:构成墙壁骨架的垂直墙骨;构成楼板的水平搁栅;以及支撑屋顶的椽木或衍架。当墙由斜撑木板或轻质木基板材而形成墙覆面板时,它具有了侧向抵抗力,并进而形成了一个剪力墙系统——轻质、高强、且建造效率高。所有部件共同支撑建筑物,使之可以抵抗重力、风及地震。世界各地的专家都深度研究过地震造成的损害。2008年的汶川地震毁坏了大部分的混凝土、砖石建筑,但木结构建筑基本没有损伤。实践表明,木结构韧性大,对于瞬间冲击荷载和周期性疲劳破坏有很强的抵抗能力。
木结构建筑耐久且适合多种气候
木结构建筑在任何气候条件下甚至高温度或大风区域,都可以保持耐久性能。木材是一种天然、健康的且极具亲和性的材料,木材经过了现代技术生产加工成不同的墙体型材,再经过阻燃、防腐处理等工序,更加坚固耐用。对抗下沉应力、抗干燥、抗老化,具有显著的稳定性。如果使用得当,木材则是一种稳定、寿命长、耐久性强的材料。中国北京的天坛始建于1420年,已历经好几个世纪的严寒与酷暑。
防潮性
人们通常误以为水是木材的敌人,情况并不是这样,关键在于在设计和建造当中采用以木材为基础的建筑产品时应懂得如何控制水分。因此所有建筑用材进行烘干处理,通过烘干处理的木材可以避免绝大多数的体积变化,这些木材已预先干燥至含水率19%以下。如果木材的含水率等于或小于19%,那么木材被认为是干燥的。木材的含水率在28%左右时达到纤维饱和,纤维饱和是干缩和腐烂的基准点。除非木材的含水率达到或超过纤维饱和点,否则腐蚀菌一般不会生长。同时,我们对木材采用防腐剂进行浸渍的防腐处理,采用天然植物油做表面涂层,来防止水侵蚀。事实上,与其他常用建筑材料相比木材更不容易因为偶尔浸湿而受到永久损坏。
木结构具有造价优势
在北美、日本和英国,平台式木结构建筑是最为经济的中低密度建筑形式。中国目前有研究显示,在很多情况下,平台式木结构建筑与混凝土建筑的造价正在趋于接近。随着产业的发展与规模化,平台式木结构建筑在中国的造价会越来越低。
篇2
关键词:竹木建筑;生态建筑;木建筑结构;良性循环
根据相关调查数据显示,木结构建筑已经遍布全球,在建筑市场上,采用木结构建筑的住宅已经占据主导地位,是人们首选的建筑结构。目前,木结构建筑通常被用于学校、厂房和体育馆等。但随着社会经济的逐步发展,生活水平的不断提高,人们对居住环境舒适度有了更高的要求,因此,木结构建筑更加受到广大人们的热爱和关注。
1 竹木建筑与生俱来的低碳性能
竹木建筑材料之所以能够越来越受到广泛应用,主要是其自身具有较多的特点,最突出的特性就是低碳性能,并且竹木建筑材料是一种可再生资源,即具有可回收、再生产、低碳环保等特点。竹木生长在泥土里,最终也回归于泥土,这就是一种纯粹的自然再生资源。竹木在自然生长循环的过程中,既不消耗自然资源,同时,生长过程中也不会造成任何的环境污染和空气污染等,是非常环保的自然资源。它自身还具备一个较强的优势,即生长周期较短,因此,竹木资源比较丰富,在使用的过程中也比较容易加工,这也是竹木材料在木建筑中被广泛应用的重要因素之一。
竹木建筑技术的优点:取材方便、成本较低、施工期短、结构占用空间少、质量优质、弹性好等。竹木建材经久耐用,即使被损坏也比较容易修复,而且修复后的效果较好,木材料建筑物比较容易维护和更新。加上自身取材和建筑技术的优点,是木建筑行业首选的建筑材料,构建真正意义上的低碳建筑。
竹木材料相对于其它建筑材料,其组织结构比较简单,竹木的维管束和竹杆平行排列,因此,竹木建筑的抗劈性能较高,尤其是需要弯曲加工的建筑,竹木是最好的选择材料。从力学的角度分析,竹杆上部强度较大,并且竹壁的外侧比内侧的力学强度大,因此,从这个角度说,竹木被誉为自然界中效能最高的材料。建筑选材中,一定程度上,竹杆能够代替木材和金属。
2 竹木建筑新材料在木建筑中的应用
2.1 竹木规格材
我国人工林竹木地区以湖南和安徽地区为典型,在我国森林使用相关规定的法律法规基础上,采用人工林结构,北美曾对竹木规格进行分级测试,综合评估竹木规格材,从而得出相关数据。竹木规格材具有可弯性,并且力学强度较大,在建筑中能够有效满足墙骨和屋架等各种要求,而常规的SPF规格材通常被竹木规格材代替。
2.2 竹木复合覆面板
我国的毛竹和速生杨木资源较为丰富,在采用该种材料时,主要是利用改性酚醛胶黏剂(PF)。建筑采用竹木建材之前,首先,进行结构设计和科学的工艺加工,通过这样的操作程序加工竹木,加工成轻质高强的竹木覆面板材。在测量好建筑需要材料的尺寸和稳定性能的基础上,进一步加强其力学性能,这时竹木复合覆板面的性能就会达到甚至超过OSB/4级的要求。这一方面是由于竹木材料比较好加工;另一方面是因为竹木自身的性能较高。
2.3 竹与木的搭配
2.3.1 空心与实心的搭配。采用竹木复合材料的建筑,其外观是竹材,从建筑的强度和加工特性以及稳定性的角度来分析,其它竹材不能与之相比较。而竹木复合建筑材料加工过程比较简单,竹木的竹节内部有节板,加工竹木复合建筑材料时除去节板即可,把加工好的圆形木棒插人竹筒作芯材,竹筒与芯材之间会有缝隙,这个缝隙可以用树脂来填充,使竹筒和芯材构成一个整体。
2.3.2 刚与柔的搭配。所谓刚柔并济的效果,在竹与木的结合中诠释的非常恰当,木材是刚性材料,因为它具有质轻高强和顺纹抗压的性能。竹材属于柔性材料,竹材的性能相对于木材来说更稳定,而且密度较小,具有抗劈性能。因此,竹材与木材二者相搭配,其性能刚柔并济、相互稳定,并且施工中方便快捷,力学性能也较强,由此看来,二者在建筑中搭配使用能够得到很好的建筑效果和性能。
篇3
关键词:老式木结构建筑;防火设计;阻燃处理;表面防护;电气隐患;防火技术
Abstract: In order to provide technical support and legal basis for the old wooden structure building using popularization in China, fire safety guarantee this kind of buildings, this article mainly from the old wooden structure building fire protection and fire fighting on the old wooden structure in two aspects of point fire technology and old wood structure building.
Keywords: the old wooden structure building; fire protection design; flame retardant; surface protection; electrical hazards; fire technology
中图分类号:TU318 文献标识码:文章编号:
前言
我国老式木结构建筑,无论从应用规模或者数量,还是从相关消防技术研究的广度和深度,都跟国外老式木结构建筑应用较多的国家存在很大差距。按照我国现行GB50016-2006《建筑设计防火规范》的有关规定,老式木结构建筑的耐火等级在三级与四级之间。经过多年的干燥,木材构件成了“全干材”,含水量很低,极易燃烧,火灾危险性极大。特别是古建筑火灾,损失之大往往是难以估计的。为了系统、完善地解决有关老式木结构建筑的消防技术问题,为老式木结构建筑在我国的安全应用提供科学的技术支持。
1、老式木结构的防火设计工作
老式木结构建筑的防火设计构造应按照GB50016-2006《建筑设计防火规范》的有关规定进行。通过合理的结构设计和构造措施来控制火势的蔓延,使老式木结构建筑满足防火要求才是最重要的。
1.1 防火分区。建筑物内部某空间发生火灾后,火势会因热气体的对流和辐射作用,或者从楼板、墙体的烧损处和门窗洞门向其他空间蔓延扩大开来,最后引发整座建筑的火灾。因此,必须通过防火分区将火势控制在一定时间和一定区域内。由于老式木结构建筑的耐火等级介于GB50016-2006《建筑设计防火规范》中的三级和四级之间,其防火分区和防火间距都应按照规定的要求执行。与防火分区直接相关的包括建筑层数、长度和面积等参数,使用防火墙作为耐火屏障可以控制火势蔓延到相邻的建筑物。
1.2 防火间距。建筑物起火后,由于热辐射的作用,可能使邻近的建筑物被烘烤而起火,同时考虑到人员疏散和灭火救援的需要,建筑物之间应有防火间距。石老式木结构房屋之间的防火间距应不小于8m,老式木结构房屋之间的防火间距应不小于12m。对原已建成的大村寨应积极采取开辟防火通道的有效措施,将位于防火通道上的建筑迁出重建,以使得在火灾发生时不至于出现“火烧连营”的情况。为防止外部失火的殃及,有条件的地区应在老式木结构建筑挖出防火沟作为防火隔离带,并及时去除杂草、灌木、枯叶、树枝等可燃物。
1.3 构造措施。火灾试验证明,发生火灾的建筑对相邻建筑的影响与该建筑物外墙的耐火极限和外墙门窗洞口的开口比例有直接关系。如果相邻建筑的外墙无洞口,并且外墙能满足1.00h的耐火极限,防火间距可减少至4m。考虑到有些建筑完全不开门窗比较困难,允许每一面外墙开孔不超过10%时,老式木结构建筑之间的防火间距可减少至6m,但要求外墙的耐火极限不小于1.00h,同时外墙围护结构的材料必须至少是难燃材料。外墙和防火墙上的开口数量和尺寸都应被限制。厨房尽量单独设置。在有火源的房屋内,须设置防止火焰、火星及辐射热危害的防火设施(如防火隔墙、防火幕、防火隔板或垒砌砖墙等),使老式木结构与火源隔开,并在楼板上用石块、砖等非燃烧材料作衬垫,分隔火源与楼板。
1.4 自动报警与灭火设施探测、警报系统对人们尽早地撤离建筑物是至关重要的。安装探测器并使之保持良好的工作状态是目前在建筑物火灾中保证人身安全最有效的方法。有条件的建筑中应安装烟感或温感探测器,以便及早发现火灾。在建筑物中安装喷淋系统,以此应对在日常生活中存在的火灾隐患。火灾发生时,喷淋系统被自动触发并将冷水喷洒在燃烧区域。喷淋系统可以在消防员抵达之前控制火势的发展,有利于对初起火灾的扑救。
2、木材的阻燃处理工作
木材的燃烧等级低,通过适当的阻燃处理可使其燃烧性能等级由B2级提高到B1级。阻燃剂的阻燃途径主要有:抑制木材高温下的热分解、抑制热传递和抑制气相及固相的氧化反应。以上阻燃途径相辅相成、相互补充、互为因果。一种阻燃剂往往具有一种以上的阻燃作用,并有侧重。因此,在木材阻燃剂配方中一般都选用两种以上的成分进行复合,各成分相互补充,产生阻燃协同作用。常用的木材阻燃剂主要有:磷系阻燃剂、氮系阻燃剂和硼系阻燃剂等。经过阻燃处理的木材,抗火性能明显提高,木构件表面火焰的燃烧速度降低,相应地提高构件的耐火极限,改变其燃烧性能,但不能提高构件的耐火等级。
3、木材的表面防护工作
表面保护是在最后加工成型的木材及其制品上涂覆阻燃剂或防火涂料,或者在其表面包覆不燃性材料,通过这层保护层达到隔热、隔氧、抑制燃烧的目的。这是目前对木材进行防火保护最有效的方法。
20世纪60年代,我国研制出了非膨胀型防火涂料,如过氯乙烯防火漆等,通过涂料本身的难燃性或不燃性,或者通过涂层在火焰下释放出不燃气体并在表面形成釉状物的绝氧隔热膜来保护基材。20世纪70~80年代,又陆续研制出各种膨胀型防火涂料,用作木质材料的饰面型防火保护层。膨胀型防火涂料受热后,会形成多孔性的海绵状炭化层结构,具有很好的隔氧隔热保护作用。将其涂刷在可燃建筑结构上,遇小火不燃烧;火势不大时,具有阻滞延燃能力,从而减缓火焰传播速度;离开明火后能自行熄灭,可提高材料的耐火能力,防止火灾迅速蔓延扩大,但不能完全阻止和消灭火灾。
4、电气火灾隐患的消除工作
用电安全方面必须严格按照电气规程的要求进行电气线路及设备的安装,积极消除电气火灾隐患,严禁私拉乱接,对陈旧老化的线路必须立即进行改造。严禁使用大功率照明灯具和用电设备,照明灯具应与可燃物保持足够的安全距离。用电设备要有可靠的防雷接地措施。木屋盖吊顶内的电线应采用金属管配线,或使用带金属保护层的绝缘导线。白炽灯、卤钨灯、荧光高汞灯及其镇流器等不应直接安装在木构件上。
5、其它防火保护工作
房屋的防火安全性能与建筑物结构材料的燃烧性能存在一定的关系,但更大程度上取决于使用者对火灾的防范意识以及所采取的防火措施是否科学合理。
5.1 完善灭火设施。首先,消防站的建设要遵循因地制宜、多种形式、小型适用的原则,人员数量也要切合实际。其次,进行消防规划时,在缺乏水源的地区,要结合当地的地形特点,建设不同类型的消防水池和消防泵房。在消防车能够到达的地方,应修建供消防车取水用的设施。例如,可以结合木建筑依山而建的地形条件,在山坡的较高处修建高位消防水池,建成常高压消防给水系统,满足灭火的需要。第三,有城市消防系统依托的老式木结构建筑应在不影响建筑内、外形象的条件下设置消防管网和自动灭火系统。对于不具备自动灭火条件的建筑,应配备消防器材设施,无法设置消火栓系统的,采用手抬机动泵串联远距离供水灭火。
5.2 建设多种形式的消防队伍。由于专职消防队驻地可能离建筑很远,一旦发生火灾,单纯依靠消防队伍灭火“远水解不了近渴”,因此加强多种形式的消防队伍建设也是十分重要的。有效地发动群众,自力更生,以解决消防设施的不足。尤其是村寨老式木结构建筑的消防更要靠发动群众,从实际出发,因陋就简,自力更生。最大限度地减少和杜绝村寨火灾的危害。
6、结束语
综上所述,影响老式木结构建筑耐火极限的主要因素有:材料的燃烧性能、构件的截面尺寸和木材的保护层厚度等方面。房屋的防火安全性能还在很大程度上取决于使用者对火灾的防范意识、室内装饰材料的可燃性以及防火措施是否得当等因素。因此,老式木结构的防火工作是十分重要的,适当的防火间距、安全疏散通道、烟感报警装置的设置等都是防止火灾发生的必要措施。
参考文献:
[1] 彭磊,邱培芳,张海燕,倪照鹏,刘庭全,多层木结构建筑防火要求及应用现状[J],消防科学与技术,2012,(2)
篇4
古建筑的修缮要尊重传统和古建筑的维修原则,定好方向坚持不改变原形制、原结构、原工艺、原材料的原则。同时还应该灵活运用现代的科学技术来弥补传统工艺材料的不足及缺点,增强其性能。
关键词:云南藏族独克宗古城建筑材料结构使用情况
中图分类号:TS958文献标识码: A
香格里拉的独克宗古城以1300多年的历史来论,是目前中国藏族藏式民居保存最完整的古城,具有浓厚的藏传佛教宗教色彩。因其文化及地域的独特性造就了藏族建筑的传奇。然于2014年1月11日的一场大火,独克宗古城受到了折损。“独克宗古城的仓房、金龙、北门三个社区受到了不同程度的灾害,总受灾户数335户,其中烧毁房屋242栋,因建立防火隔离带拆除43栋,拆除房屋屋顶50栋。除造成房屋、商铺、基础设施等受灾外,此次火灾还造成古城内部分文物、唐卡及其他佛教文化艺术品烧毁,具体受灾损失尚且还无法估计。”――《百度百科香格里拉大火事件》。建筑可以再建,然其文化艺术和历史痕迹却很难复原及不能复原。
一、独克宗古城建筑残损原因分析存在必要性。
独克宗古城位于云南省迪庆州香格里拉县建塘镇,海拔3300多米,始建于唐朝,距今已有1300多年的历史。通过资料查询和实地考察,独克宗和丽江一样曾是滇藏“茶马古道”上的重镇,是马帮进藏的第一站,至今石板路上还留着深深的马蹄印。作为目前中国保存最好最大的藏民群居性建筑,独克宗古城备受世界的青睐。独克宗古城按照佛经中的香巴拉理想国建成。在古城兴建时,建筑材料大都就地取材,工匠们发现当地出产的一种白色粘土可作为房屋外墙的涂料,于是古城民居外墙皆涂成白色,这点风格一直沿用至今。每到夜晚,银色的月光把白色的古城打扮得分外妖娆,于是当地人就把古城称做“独克宗”,“独克宗”藏语意为“月光之城”。
2001年,独克宗古城被批准为云南省历史文化名城。
具有1300年历史的独克宗古城不只是一座藏族文化的物质缩影,更加是一部记录藏族历史的教科书。民俗传统伴随着古建筑保存了千年。为后代保留了丰富的艺术文化财富。诚如导师所讲:云南藏族地地理位置奇特,地处青藏高原东南边陲横断山脉附近,自然景观神奇险峻,雪山、峡谷、草原、高山、湖泊、原始森林同时存在。云南的少数民族众多,民俗的影响及融合造就了独特的云南藏族文化。独克宗古城建筑的存在是对一方水土历史、文化、经济、艺术的完美体现。
任何物质都因分子的不规则运动会有所应变,有好的一面,同时更存在损害的一面。古建筑同样存在这样的境遇,以本文为例,独克宗古镇存在着巨大的残损问题。这就需要我们深入研究建筑物的材料、结构、工艺、使用情况等方面,分析研究出古建筑的折损点,以便对其进行优化处理及保护,为后代保管好这份财富。
二、云南藏族独克宗古镇建筑材料的残损分析及修缮。
云南藏族独克宗古镇建筑材料以木材和石材为主,木材独有的特性适用于建筑,同时也影响着建筑。木材的多孔性、调湿性、触觉性、视觉性、可塑性、柔韧性等在建筑中起到好的作用,然木材的吸湿性、胀缩性、脆性、老化性、表面钝化性、易燃性则成为其建筑残存的元凶。
1木材吸湿特性
木材的缺点之一是吸湿,这一特性直接影响木制品的质量。当空气的湿度大于木材时,木材就吸收空气中的水分,称为吸湿;相反,如果木材的湿度大于其周围空气时(即木材比空气湿),木材中的水分就蒸发到大气中去,称为我们所说的干燥。木材干燥就是利用木材的吸湿特性。木材的吸湿性会导致木材随着环境温度和空气湿度的变化出现变形、翘曲和开裂等缺陷,使木材材质降等甚至成为废材。云南香格里拉用材树种有云杉、冷杉、铁杉、槭树、红桦、白桦等,这类木材大多数易干燥,性能稳定,适合于云南。
2木材胀缩特性
湿材因干燥而缩减其尺寸或体积,谓之干缩;干材因吸湿而增大其尺寸或体积,谓之湿胀。干缩和湿胀是木材固有的性质,木材的胀缩性会导致木制品尺寸不稳定,引起变形、翘曲和开裂。木材的这种缺点,可以通过人工干燥及其他方法来减轻和克服。利用电磁波可以被自由旋转的水分子吸收的原理,微波干燥木材能有效地使含水率较高的木材干燥。
3木材脆特性
通常年轮宽度非常大的针叶树材,晚材率小的轻质材,年轮宽度极窄的阔叶树环孔材以及应压木等,往往就是脆性材,例如云杉。脆性木材不宜用于桥梁、屋梁、运动器械。云南香格里拉脆性材偏多,在进行脆性材的运用时要注意。
4木材耐腐蚀性
木材的老化性表现在木材的耐腐蚀性能,而木材所在的自然环境光照、雨水、风力等自然能力会对木材表面及性能进行损坏。云南香格里拉地势高达三千米以上,紫外线强,温带气候,空气湿度高。防止木材老化可以在涂料中加入紫外吸收剂和防氧化剂进行处理。
6木材易燃特性
木材容易燃烧,凡是以木板为基质的木制品、木构件和木建筑物,都要注意防止火灾的问题。云南藏族室内是以木结构为主,所以就要尤为注意木材的防火处理。
方法一:与不燃物质混用,使可燃性成分的比例降低,或用覆面材料隔断火焰与热和氧的接触。例如,云南藏区的月光石,这也是木材与石材的巧妙结合,不至于一家起火其他家遭殃的情况发生。
方法二:结合现代科学技术研究,对木材表面注射药剂进行防火处理。
相对于木材的性能,石材的稳定性就好一些。石材的硬度高,耐腐蚀的性能也强,但其韧性却远没有木材好。所以云南藏族建筑以木材和石材相互配合,使建筑的性能更高,更强。
三、云南藏族独克宗古镇建筑结构的残损分析及修缮。
独克宗古城的仓房、金龙、北门三个社区受到了不同程度的灾害,总受灾户数335户,其中烧毁房屋242栋,因建立防火隔离带拆除43栋,拆除房屋屋顶50栋。除造成房屋、商铺、基础设施等受灾外,此次火灾还造成古城内部分文物、唐卡及其他佛教文化艺术品烧毁,具体受灾损失尚且还无法估计。”――《百度百科香格里拉大火事件》。
文中描述的大火说明了独克宗古镇在建筑结构上存在巨大的问题。云南藏族的建筑经过历史的巡礼,因其地理环境存在森林,防火一直是其建筑的特色。建筑以内不见土,外不见木而形成的独特建筑结构就是为了能够防火。木材框架外边包裹着厚厚的砂石层能够很好的阻挡外部火源。屋顶是以木质结构,但其与下面的梁柱结构是以镶嵌和榫连接,方便于内部起火时可以直接把屋顶掀掉达到灭火的目的。然因现代的发展,部分居民加固了其连接处,导致了上述情况的发生。
随之时代的发展,建筑的结构在一定程度上会有所改变,比如云南藏族的木结构建筑因为材料的进步,部分家庭已经开始向框架结构以及钢结构过渡。屋顶也会因为其新型材料的研发而进行着变化。对于建筑物的“更新”作者是持观望的态度的。建筑物风格的形成不是一个短期的过程,它是经过时代的更替,不断的试验,调整,试验的循环改进的。所以一个地区的建筑风格是与其周围的环境相适应的。改变时要考虑清楚原设计的意义及功能,尊重广大劳动人民的智慧成果,随时保持严谨郑重的工作态度。
四、云南藏族独克宗古镇建筑使用情况的残损分析及修缮。
长辈常说:老屋有人住会长寿,没有人住会老得很快。
这句话是非常有道理的。因为这是存在一定的科学理论的。其一是人类的生存需要空气阳光和水,而这些物质的多与少,密与疏会影响人的身体,相对应的人就会适当的改变建筑的情况来适应自己,例如夏天就会注意屋内的通风和空气的温湿度,冬天则会注意保暖和防风。所以住久的老房屋是会随着主人为了适应自然环境的气候变化,做到了通风散热和保暖御寒。这样,建筑的材料――木头和石材等才能够在一个相对恒温的环境寿命更长。其二是人类的活动会一定程度上抑制昆虫对于建筑的损害。做饭时的腌熏烤制会对建筑材料起到保护作用。因此老屋有人住会长寿,没有人住会老得很快。
当然因为长时间的使用居住,房屋会有一定的损害,例如一些生活磨合的痕迹,家里成员对建筑表面的破损等等。但是小面积的损伤是必然存在的,雁过留痕,何况几十年的居住停靠。至于大面积的损伤绝大多数是人为的或者是意外造成的损伤,我们应该尽可能的避免其发生。
五、总结
一座古建筑,他的材料,结构,工艺,使用情况等记录了时代的痕迹,先人的生活习惯和风俗人情,更重要的是记录了当时的杰出工艺,那是留给后人的无价遗产,我们只能把建筑的前期维护和修缮做好,如果毁掉了再想复制,那么也只是整体感觉相似而已,建筑的历史感,先人工艺的妙笔,建筑材料的再生将不复存在。因此我们对古建筑要进行深入研究分析,找出其残损原因,进行前期维护修缮,将工作做在前面。
云南藏族传统民居中存在着很多朴素的原生建筑设计思想。开展这类地域性的民族建筑研究,应深入了解其生态建筑、文明历史,挖掘传统生态民居建筑的特色,为当代建筑的设计提供理念和思路,为设计提供闪光点。因此,对于原生态的民居建筑,任何时候都不要用过时来决定他的去留,应该吸纳其精华,在宏观和微观两方面不同层面的分析研究,让其为现代建筑增砖添瓦。
参考文献
【1】云南民族村寨调查-藏族中甸尼西乡形朵村,高发元著,昆明-云南大学出版社,2001
【2】家具与室内装饰材料手册,邓涯主编,北京-化学工业出版社,2007
篇5
【关键词】 古建筑;木结构;抗震;构造;原理
1. 前言
我国的传统古建筑多数以砖瓦和木材作为主要的建筑材料,其中木构架结构基本是主要的结构形式。一般采用众多的木构件进行组合,形成一定的框架体系,柱网平面间采用均衡对称形式,形成格局。结构一般由横梁、立柱、顺檩搭建而成,不同构件间的结点往往通过榫卯来吻合,从而构成弹性框架。结构体系又可以具体分为穿斗、抬梁和干阑式三类。木结构建筑在防震抗震方面有很大优势,这种结构与今天的框架结构相类似,借由木材本身的特点及斗栱与榫卯存在伸缩余地等特点,能够在一定程度上减弱地震造成的危害,“墙倒屋不塌”正是对这种结构特点的形象说明。
2. 古建筑木结构抗震构造与原理
我国的古建筑以木结构为主,在构造上主要由基础、柱子、斗拱、梁架、屋顶等部分组成,其中,梁与柱采取榫卯节点形式连接,千百年来,它们历经了各种地震灾害而保持完好,体现出良好的抗震性能[1]。著名的义县奉国寺大殿,为我国现存最大的单层佛殿建筑,据寺内元、明、清碑刻记录,曾“经庚寅地震”(1920年武平6.7级地震)“无所坏”。1975年海城地震,义县处于主震断面线上,奉国寺山门、无梁殿等清代小型建筑多受损害,而大殿基本安然无恙[2]。海城地震,关帝庙与三学寺等一些古建筑只是瓦顶和外墙部门出现了轻微的损伤,建筑物整体基本完整。1976年,我国发生了唐山大地之,其中蓟县烈度为八度,独乐寺中矮小的建筑均发生了墙倒屋塌的现象,但辽代公元九八四年修建的高达二十余米的山门与观音阁却完整无损,这两座建筑皆为木结构。这些都充分说明了我国木结构式古建筑在抗震方面的性能是十分优越的。
2.1 古建筑体型上的抗震特点
建筑物平立面布置需要满足“规则、对称、刚度与质量变化均匀”的特点才能够很好地实现抗震效果。刚度和质量变化均衡有两方面涵义,第一是指在结构平面的方向上,传统建筑的质量中心和结构刚度中心相对一致,扭转效应基本不会使离刚度中心较远的构件产生严重震害,另外,结构立面上,沿结构的高度方向,刚度与结构质量不会发生悬殊变化,不会产生薄弱层,所以就不会造成集中的变形,也就不会加速结构倒塌。我国的古建筑在平面布局上具有相对简明、清晰的组织规律,从整体上看,重要的建筑一般都实施均衡对称式,将庭院作为单元,沿横轴线与纵轴线涉及,借助建筑群体之间的有机组合与烘托,不仅能够使主体建筑看起来更为壮丽宏伟,也能够有效地减轻地震扭转效应。这是因为建筑物形状的规则性使得地震发生时,建筑物各部分震动相对协调一致,不至于出现应力集中的现象,减弱了地震对建筑物造成的影响。
2.2 古建筑在选材和节点构造上的抗震特点
木结构构架的整体刚性比较好,虽然木材容易在外力作用发生变形,但由于其本身较强的柔性特点,所以仍然具备了一定的恢复变形能力,这个特点对抗震来说十分重要。将木榫作为柔性建筑的结点而成组的斗栱,其横纵构件相连,恰好形成弹性节点,当地震发生时,斗栱恰似大弹簧,剧烈颠簸的过程中可以抵消掉很大部分地震的能量,从而减轻建筑物受损程度。榫卯构造技术是我国传统木建筑普遍采用的技术手段,体现了我国建筑“以柔克刚,顺应自然”的思想哲理。这种方式充分利用了木材本身的柔性与弹性,如同动物骨骼与关节一样可以进行一定的扭转与伸缩,从而增强了建筑物的抗震性能。
此外,古建筑采用地栿和额枋将柱网连成整体,也能很好地加固建筑物的整体刚度。发生地震时,柱脚下插在柱础内的管脚榫能够有效地固定柱身,防止柱脚滑动,抵制挤压与摩擦带来的冲击,减轻地震能量。很多明清建筑的基础工程往往更出色。一般采用在仿佛基坑下打入木桩,再用碎石进行嵌档,并加以灌浆砸实,最后夯筑一些小夯灰土,并垒砌柱础石,砖砌拦土墙,砖石包砌台帮。次来的地基下部都是柔性结构,而上部则是刚性结构,就像是弹簧支座上放了刚性物体,能够极大缓冲地震带来的能量,有效抗震。还有一部分做法,诸如在檐柱上加入侧脚与生起,使建筑物整体性和重心更为稳定,同时强化了垂直构件与水平构件的结合。这种做法使我国古建筑经历了多次地震的考验与冲击,建筑整体依然能够保持良好形态,显示了我国的古代人民在建筑物抗震方面的卓越才智。
2.3 古建筑在抗震上的多层结构特点
多层木造结构往往在层与层的过渡上采用缠柱造与叉柱造两种方式,叉柱造指的是将上层的檐柱底部设置一个狮子开口,从而插入平坐柱的斗栱内,平坐柱进一步叉立于下檐柱的斗栱上,向内退进,长度为半柱径。比如河北正定的龙兴寺,宋代的转轮藏殿和蓟县的独乐寺与辽代的观音阁,这种构造相对简单,省事,且不用另增构建。其缺点主要在柱脚开口上,一般会影响柱体的强度,使里面因为收进比较少,造成外观上不够稳定。缠柱造见于《法式》,指的是在通过在柱端增加斜梁的方式,将上层柱立在梁上,这种方式无论在外观还是结构上都相对妥善,结构的稳定性也比较好,但是需要增加一个梁,脚步的每面还要在增加一组斗栱和附斛。此外,古人还会在结构层之中,加入一定的平坐层,使得每层的结构稳定性与整体性得到强化,从而更好地抵抗地震的冲击。
3.结语
大量震害情况说明了我国传统的木结构式建筑虽然会在地震中产生大幅度摇晃,但往往整体架构并不会遭到破坏,存在摇而不倒,晃而不散的特点,地震结束后,能够很快恢复原状,即使出现墙体塌陷情况也不会影响结构安全。虽然古人对木结构建筑物并未留下更多技术资料,但通过宋代的“营造法式”与清代的“营造则例”以及其他相关的文字材料与实际案例中,我们依然可以窥见古人在抗震方面的卓越智慧。这种高度有机结构体系所体现的抗震观念是更多的偏重于“摩擦耗能,以柔克刚,滑移防震”,这种观念和现代结构所采用的“加强结构抗震”原则十分不同,对于现代建筑物的抗震研究具有十分鲜明的启示意义。
参考文献
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【关键词】古建筑 木结构 保护 应用
中图分类号:F407.9 文献标识码:A 文章编号:
一、前言
古建筑泛指通常作为文物保护的一类建筑。我国的古建筑以木结构体系为主,源于自然,利用自然,高于自然。它以灵活的风格,合理的布局,适宜的建筑体量和精巧的装饰取得了高度的艺术成就。在世界上享有极高的盛誉。中国的古建筑以木结构建筑为主而发展,是我国悠久文化遗产的重要组成部分。古建筑木结构历经几百年甚至上千年后,由于受所处环境的生物、物理和化学等外部因素的影响,经常会发生老化(如腐朽、虫蛀、开裂等) ,从而引起木材物理力学性能衰减,最终导致古建筑木结构的残损和力学强度降低。木材材性的变化与古建筑木结构的寿命息息相关,是影响木结构性能的内在因素,因此木材的老化问题是古建筑木结构研究中必须要考虑的方面。考虑木材老化问题,对木结构进行结构性能分析更具实际意义。
二、古建筑木结构问题探讨
我国古建筑木结构所用树种颇有讲究。对树种选择的考虑既有自然因素,又有社会人文因素,特别是封建等级制度的因素。通过对故宫建筑木结构树种的研究可以获得丰富的自然和历史信息。
随着岁月变迁,时光流逝,数百年前古建筑常用树种已不多,甚至绝迹。因此现代的修缮只能选用性质相近的树种代替。由于我国天然林禁伐,相近树种、成规格的木料也已经很难得到。这是问题之一。对此,应该开展木结构树种的系统研究,为扩展代用树种的选择范围提供科学依据。
原木砍伐后,当年材质较好,树皮完整,木腐菌尚未能侵入皮下感染木材,同时,树皮下的大量害虫暂时依靠皮下丰富营养生活,尚未钻入木材内危害。此时加工利用,可以保证材质优良。但是,高达80%(或以上)的木材含水率会造成加工木构件的严重开裂变形。这是一般常识,是任何专业人士都熟知的,也不会有人这样去做。原木经过贮存,含水率会有所降低,但是贮存期的原木会迅速降等变质。如果不采取任何保护措施,3~5 年后贮存原木会成为等外材而不堪使用。这是问题之二。为解决这一问题,一般规模较大的修缮工程都应该提前备料,并对木料采取专门的保护措施。当然,彻底的办法还是人工干燥,这就需要相应的技术和较高的投资,难度很大。
根据修缮现场施工经验,加工木构件的内部(10cm 以下)含水率多在40% 左右,有时更高,5cm 深处含水率多在30% 左右,这样的含水率在干燥过程中仍然会使木材开裂和变形。同时与我国2002 年颁布的“古建筑维修规范”提出的修缮更新木构件含水率须在20% 以下相差甚远。这是目前古建筑维修普遍存在的问题,也是历来难以解决的问题,使古建筑修缮面临一个尴尬局面。一些工程由于工期所限,仓促做了地仗、油饰,结果造成油饰木构件的迅速闷腐,而使这些古建筑4 ~ 5 年后便不得不进行修缮。这是问题之三。是材料问题,也是体制问题。市售含水率20%以下的合格木料,特别是原木,几乎没有。彻底解决办法便是对木构件做人工干燥和科学的化学防腐处理。木构件在相对较高的含水率下,极容易发生虫蛀和腐朽。一般来说,30%以上含水率木件在油饰情况下,干燥至20%以下含水率,需5 ~ 8 年,在此期间,有效的化学保护是绝对必要的。
三、古建筑木结构防护技术
木材是生物材料,所以它在潮湿的环境中,特别是在室外的环境中, 极易受到有害生物的侵袭(腐朽、虫蛀等)。同时,一些非生物因素(物力、化学等)也以不利于方式影响着木材,使其发生变化。
1.木结构防腐
木材防腐的历史可以追溯到约公元四世纪,晋朝葛洪《抱朴子》内篇“铜青涂木,入水不腐”,说明当时已经把铜的氧化物用于木材防腐。现阶段我国的森林资源已日趋匮乏, 许多古建筑木结构所用的防腐树种已无从寻觅,2006 年公布的第六次全国森林资源清查结果显示, 全国森林覆盖率为18.21%,人均森林占有面积仅0.08 公顷, 在全球排名134 位。所以将木材进行化学防腐已是大势所趋, 木材的化学防腐就是用有毒药剂(防腐剂)处理木材、杀死危害木材的各种生物或阻止其生长。防腐剂分为无机和有机两大类,无机药剂主要是一些水溶性的盐类,有机药剂又可分为油类和油溶性药剂两类。1957 年我国第一个木材防腐厂在武汉创办,时至今日,从事木材防腐的厂家已有一两百家, 虽然具体的木材防腐技术有很多种, 但具体到现场施工由于工期和现场条件的限制,已没有必要也不可能自己进行处理,材料采购时完全可以直接购买专业厂家已处理过的防腐木材,现场加工时再对锯切部位补刷桐油,钉接处均采用不锈钢钉, 并在钉眼处填嵌腻子和补刷桐油。木柱除采用了支撑在混凝土柱础上以隔断潮气上升的设计措施外,还在柱底开了十字槽口,以利通风和多余水分外渗。防腐剂要求厂家选用不影响油漆、可用于室外的材料,如铜铬硼(CCB)、氨溶砷酸铜(ACA)等。
2.木结构的防虫
木材防虫的历史可以追溯到约公元前500 年,孔子指出树木只有适时砍伐,才能很好的避免虫害,这和今天木材最好在冬天采伐的理念不谋而合。一般防腐木因为经有毒药剂处理过均有防虫功能,为保险起见, 在与木结构接触的地面又加做毒土处理措施,即将高浓度杀虫药剂喷洒在土壤中,与地基一起夯实,以隔断地下白蚁的来路。
3.木结构防火
对木构件的防火未严格要求,如果是房屋木结构,则首先要从构造上避免与高温、高热部位接触,必要时对木构件进行药剂处理,变易燃体为难燃体。
4.木结构防开裂
木材防开裂的历史最早, 可以追溯到几千年前燧人氏的钻木取火, 因为钻木取火必然是在干燥的木材上进行。木材的开裂与木材的含水率有着密切的关系, 木材的含水率是木材的一项重要的物理性质,对木材的防腐、防虫都有重要的影响。一般南方气干材的含水率为17%-18%,北方气干材的含水率为12%-13%。为防止木材开裂,要求厂家提供存放了2-3 年的木材, 使表面含水率能够降至25%以下, 或提供其他方法处理过含水率能够满足要求的木材。
四、古建筑木结构的修缮取材
用加速腐朽获得的木材,代替古建筑木结构中的旧木材,可以解决古建筑旧木材缺乏的弊端。一方面,在考虑腐朽条件下,对古建筑木结构大构件进行试验研究成为可能;另一方面,在加速腐朽前,可以确保新木材材质的一致性,使得腐朽后的木材和新木材具有可比性。通过试验研究,可以得出在不同老化程度下,各种性能指标的衰变规律,以及老化对整体性能的影响,从而可以模拟古建筑木结构在使用数百年后的实际力学性能。
中国古代木结构,在中国传统文化中占有很重要的位置,它们代表着中国古代科技发展水平。珍惜和保护这些文物古迹意义重大,本文针对古建筑木结构研究中存在的问题,把生物化学的研究方法应用到建筑结构分析中,用加速腐朽来解决古建筑木结构研究中的老化问题。用加速腐朽获得的木材,代替古建筑木结构中的旧木材,可以解决古建筑研究中旧木材缺乏的问题,同时确保新、旧木材材质的一致性,使腐朽后的木材和新木材具有可比性。从而使古代木结构研究能更深入、系统、完整的进行,为今后古建筑木结构状况勘查、维修方案制定和加固等保护性工程的实施,提供科学依据。
【参考文献】
[1] 古建筑木结构维护与加固技术规范 GB 50 165—92。
[2] 刘秀英、陈允适 . 从兴国寺防腐防虫技术处理探讨木结构保护问题,2003 年第4 期。
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关键字:古木建筑 伞架结构 斗棋 昂 出跳 与自然共处
建筑作为一种跨越时空的艺术形式,承载着人类在大地上诗意栖居的梦想,记载着人类追寻幸福生活的永恒轨迹。当建筑这种高雅艺术遇上人们生活当中的普通用品时,往往会迸发出各种奇思妙想。中国古代木建筑与伞便有着这样的不解之缘。古代木建筑是中国建筑的代表,在以石头为主的西方建筑以外,形成了一个独立自主的建筑传统。相传,伞的发明就来源于木建筑结构的灵感。繁体的“傘”字,中间四个人字,其实是活动的可收束的“榫头”,由此可见二者缘份匪浅。笔者将分别阐述古建筑与伞的发展演变,逐步揭开二者之间是有着怎样的一脉相承的不解之缘。
一、中国古代木建筑形式的产生与发展
中国古代建筑作为世界建筑体系中最古老的一种,有着悠久的历史传统和辉煌的成就。有实物可考的历史在7000年以上,且发展从未中断。3000年前已经形成以木构架为主要结构、以封闭的院落为基本的群体布置方式的独特风格。总体来说,关于中国传统建筑的特征,中国建筑史学的奠基人梁思成先生在其著作《中国建筑史》(1944年)里总结为四个方面,即“以木料为主要构材、历用构架制之结构原则、以斗拱为结构之关键、外部轮廓之特异”。从这句话可以看出,木建筑在整个建筑史上占有举足轻重的地位。中国木建筑结构方法,最主要的就在构架之应用。北方有句通行的谚语,“墙倒房不塌”,正是这结构原则的一种表征。其用法则在构屋程序中,先用木材构成架子作为骨干,然后加上墙壁,如皮肉之附在骨上,负重部分全赖木架,毫不借重墙壁。中国木构正统延续了三千多年的寿命仍还健在。这种结构方式,是由立柱、横梁、斗棋等主要构件建造组合而成,各个部分之间的结构点以榫卯相吻合,构成具有弹性的结构框架。而这一点,也被借用到伞具当中。我们先来了解木建筑的结构组成。
从外观上看,木建筑结构由屋顶、柱身和台基三部分组成:
屋顶
中国古代建筑造型之美,整体上体现为恢弘壮阔,细节上体现人性细腻。在整个建筑中屋顶造型最为突出,外观多为坡顶,少见平顶。最初屋顶的形制是由一根立柱支撑起一个人形的屋檐组成,这是中国传统建筑中最基本的元素。发展到后来,主要有庑殿、歇山、悬山、硬山、攒尖、卷棚等建筑形式。下面是五种屋顶构造类型的九种变形(图1):
屋顶横断面的曲线是由举(即脊樽的升高)和折(即椽线的下降)所造成的。其坡度决定于屋脊的升高程度,可以从一般小房子的1:2到大殿堂的2:3不等。升高的高度称为举高。屋顶的曲线是这样形成的:从脊樽到檬檐枋背之间画一直线,脊樽以下第一根槽的位置应按举高的十分之一低于此线;从这樽到撩檐枋背再画一直线,第二根樽的位置应按举高的二十分之一低于此线;依此类推,每根樽降低的高度递减一半。将这些点用直线连接起来,就形成了屋顶的曲线。
屋顶的曲面弧度,在力学上可以将铺设的瓦片扣搭得更紧贴。屋檐向外出跳的深度也是值得注意的。宽阔的出檐既保护着屋身,并且能保证屋内有充足的光线,同时又能使雨水落下时冲得更急更远,从而避免地基受到雨水冲激而损坏。
柱、樑
柱是直立承受建筑上部重量的构件。按外形分为直柱、梭柱,截面多为圆形。按所在位置有不同名称:在房屋的柱子为外檐柱,外檐柱以内的称金柱(屋内柱),转角处的称角柱等。柱有侧脚,即向中心倾斜;有生起,即从中间柱向角柱逐渐加高。附在墙壁的柱叫作樽。
樑是搭在柱顶上的水平构件,沿着进深与房屋的正面成九十度角排列,一纵一横地承托着整个屋顶的重量。上一樑较下一樑短,层层相叠,构成屋架。最下一揉置于柱头上头或与斗棋结合。
斗栱
屋顶就是架在柱、樑之上的,并通过柱和樑将重量逐级传递到台基。而连接柱和棵的构件,就是“斗棋”。
斗棋在古建筑中的独特地位使其成为研究古代建筑的重要课题,斗棋的发展演变史清晰地刻画了中国古建筑的发展演变史,长期以来为国内外学者所重视。斗棋最早的形象见于周代的“令簋”(图3),“令簋”四足做成方形短柱,柱上置栌斗,再与两柱之间、栌斗斗口内施横枋,枋上置二方块,类似散斗,与栌斗一起承载上部座子,形状与组合和后代檐柱的构造方法十分相似。
令簋是斗棋的前身,真正的斗棋是一个十分复杂的部件,组成斗棋的构件分为斗、栱和昂三大类。根据位置和功能的差异,共有四种斗和五种棋。然而从结构方面说,最重要的还是栌斗(即主要的斗)和华棋。后者是从栌斗向前后挑出的,与建筑物正面成直角的棋。
华棋之上还有一个斜向构件,与地平约成30度交角,称为昂。它的上端,称为昂尾,常由梁或榑的重量将其下压,从而成为支承挑出的屋檐的一根杠杆。从昂自身构造和其杠杆作用来看,其最大优势便是能够轻而易举加大出檐深度。
斗棋不同于西方建筑中的那种简单的柱头,直接承重并将荷载传递到柱上。斗棋底部只是柱头上的一块大方木,但从其中却向四面伸出十字形的横木(棋)。后者上面叉置有较小的方木(斗),从中再次向四面伸出更长的横木以均衡地承托更在上的部件。这种前伸的横木(华棋)以大方木块为支点一层层向上和向外延伸,即称为“出跳”,以支承向外挑出的屋檐的重量。它们在外部所受的压力由这一托架(斗棋)内部所承受的重量来平衡。
斗栱从其最初的作用而言,主要是承檐结构。斗棋可置于柱头上,也可置于两柱之间的阑额上或角柱上。根据其位置它们分别被称为“柱头铺作”、“补间铺作”或“转角铺作”(“铺作”即斗棋的总称)。
台基
作为基础,台基肩负通风及稳定竖柱的功能,同时又好像一个巨大承托垫子,避免柱基因为负重不同而出现沉差。台基包括埋在地下(埋深)和露出地面(台明)两部分。台明是台基的主体。
传统建筑的台基,会随着庭院大小以及建筑物的高度来调整,以求达到突出建筑物的性质,显示等级和气派。同时,在基本上以水平横向展开的中国建筑中,台基同时叉起着将平面空间及直线所造成的闷局打破的积极作用。将一个较低的平地变成较高的平地,将水平直线变成带着起伏的韵律。
木建筑让我们的祖先从颠沛流离中安定下来,使人类有了一个可以遮风挡雨的场所。建筑是固定的,风雨却是随时随地的,人们需要一个可以“行走”的遮风挡雨工具,因此,木建筑的结构形式便被引用到伞具中来。
二、木框架建筑对现代伞的借鉴和应用意义
伞具作为我们生活中必备的一件日用品,作为先哲的一项充满智慧的造物,不仅承载着丰富的文化内涵,更展露出一种秩序性很强的美感,而这种美感,更多的是借鉴木框架结构的古代建筑形式。
相传鲁班借鉴亭子的造型,用几条木棍做了个架子,上面顶着油布,做成了世界上第一把伞,几乎就是一座能走路的亭子。早期的伞是用树叶或草编织成的,后来出现了用油纸和竹片做的伞,用丝绸做的伞。2000年前,就出现了有完整骨架、能开能合的伞。
伞的基本结构从古至今几乎没有本质的变化。现代伞的结构基本承袭了古代伞结构特点,主要由伞面、伞骨、伞杆、手柄及其它一些辅件塑件组成,这种构造与木建筑结构的结构原理是一脉相承的:伞柄可以看作是缩小版的台基,伞杆则是屋身,支撑起类似屋顶的伞面,伞面采用了屋顶中“攒尖式”造型。整个伞架最初是不可收束的、固定的,不利于随身携带。
一副伞架既能将伞撑起,又具有收束功能,轻巧简便,是现代伞架最突出的特点。以一把直杆伞伞架为例:
上图为一把直杆伞伞架示意图。部件7(长骨)、8(拉骨)、11(撑骨)、12(夹马)是伞骨的主要部件。通常一把伞有6—8根伞骨。伞骨与伞杆共同支撑着整个伞面。夹马(又称马鞍)的作用相当于一个斗拱,连接着长骨和拉骨,长骨就似一根横樑,伞杆相当于木框架结构中的柱。
当撑开伞时,拉骨被推向伞的顶端,整个伞面被撑开。同时,拉骨对长骨产生了一个压力。笔者认为,拉骨就似一根挑出去的昂。长骨由于拉骨的拉力作用,向外拱起;同时产生一个向下的压力,使得长骨尾部向内缩,这样便形成了一个弧度。这个弧度既能够让伞呈现出曲线美观感,还有一个实际的作用,即让从伞顶流下的雨水迅速滑落,减轻伞面的承受力。
这种设计也是借鉴了古建筑的屋顶设计。在中国木构造建筑的构造中,对屋顶的支承方式根本上不同于通常的西方三角形屋顶桁架,西方建筑的直线形的坡屋顶显得很僵硬。而中国建筑的框架则有明显的灵活性,工匠可通过对构架高度与跨度的调整,按其所需造出各种大小及不同弧度的屋顶。伞骨也可以通过调整大中小马鞍的位置以及各档铝骨片的长度,使整个伞面呈现不同的曲线弧度。
伞骨弯曲的弧度没有使伞面有屋檐那样的出跳,但它的作用与出跳有异曲同工之妙,都是要保证使用者不被雨淋湿;而且伞面也不需要出跳,因为使用者可以随心所欲地调整伞杆的角度,保证视野不受遮挡。
伞骨支撑着整个伞面的重量,这个重量通过马鞍传递到伞杆上,再到手柄上。而小小的手柄,不像古建筑中的台基,有很深的埋深和宽阔的台基,自然支撑不了整个伞面、伞架的重量,所以只能依靠使用者的手部力量作为补充,其同支撑起一把伞。
直杆伞伞架相对来说,构造较简单,它只借鉴了一组斗棋的构造。三折伞就更复杂一点了,它借鉴了多组斗棋的构造。以天堂牌普通三折伞架为例,一根伞骨主要由大、中、小三个马鞍(行业术语)以及六档长短不一、精细不同的铝片(或钢片,以下统一为铝片)组成,如图所示:
大中小三个马鞍可以看作是三组斗棋,连接不同的横梁和昂,层层架构,撑起来与直杆伞无异,但收束起来,伞面成三段,更加小巧。
从木框架建筑与伞骨的各项对比我们可以看出,伞的构造不仅保留了木建筑中的精华,而且进行了简化。儿时谜语“门背一根竹子、撑起来一间屋子”,则是对这种传承与发展的最好说明。
三、吸取精髓,再造精华
木结构建筑留给我们的不仅仅是它的营造法式、结构布局,更是古人的一种心愿、精神理念。五行中,“木”的位置安放在旭日照耀的东方,是一切生命之源。古人植树做林,截木为材。盖房子,做家具。生活在树木旁,住在木材里。在木桌上吃饭、在木床上睡觉。这种“与自然共处”的价值观念至少给了我们两点启示:
其一,古人利用这种远比石材脆弱得多的木头来支撑他们的家园,必然有他们的道理。木建筑框架保留着自然气息,而且会散发着家园的温暖。这种观点与当下低碳环保、绿色健康意识不谋而合。我们应将那种“与自然共处”的价值观念渗透到生活当中,尤其是产品设计方面,伞具亦是如此。现代伞注重的是现代工业金属材料和工业面料的使用,虽然体现了现代工业的发达与进步,但缺乏了伞具原始的、自然的味道。笔者曾与浙江大学城市学院创意与艺术设计学院的几位老师进行合作,设计开发出一把竹伞,给予了伞具返璞归真的韵味。
竹与木一样,都是自然物种。而且竹子硬并且有弹性,易于加工成各种造型。这把竹伞伞架和伞骨均采用竹子制作,连伞面也是采用竹炭纤维面料,该伞最具特点的是它的有镂空大椭圆的手柄,这个手柄在直观感觉上是简洁硬朗的,体现了竹子虚怀若谷和坚毅挺拔的特点。而事实上,它就类似于一个加长加宽的台基,既烘托了整把伞的气势,又更加符合人机工程学,使人握着舒服且握得牢。这把伞曾一举斩获2013年度IF产品设计奖大奖和红点设计大奖。
其二,木建筑结构简单,虽然庞大,但所有部件一目了然,而且观赏性十分高。这种框架结构,一是为了保持木材通风,二是便于更换构件。反观伞具,伞架的构件虽然小巧,却不易更换,通常一根伞骨出现问题,需要把整把伞架都拆下来,或者直接换成全新的伞架。这不但耗时耗力,更是一种浪费。
放眼当下制伞行业,制作过程中仍有60%~70%的工序要靠手工完成,而且消费者对伞具的要求越来越高,伴随着的是越来越复杂的工艺和越来越多的零部件。据了解,一把普通伞竟有上百个的零部件,伞骨的拼接、伞杆的组装、伞面的缝合等都完全靠手工来完成。这种情况制约了伞具行业的进一步发展,无法顺利地实行产业转型和升级。可以想象,如果能在伞架结构上实现突破,将可能促进制伞行业在完全实现自动化生产方面迈进一大步。
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关键词:建筑幕墙 幕墙结构 概念设计 优化设计
前言:本文以个人多年工作经验为依据,对幕墙结构概念设计、幕墙结构设计步骤以影响因素、优化设计模型的建立进行介绍。通过本文的介绍,读者可了解怎样在满足相关规范要求的前提下,设计安全适用、技术先进、经济合理的幕墙。
1.幕墙结构概念设计
1.1幕墙结构概念设计的意义
幕墙结构概念设计是指对难以做出精确性分析的因素,或在规范中难以规定的因素,不经计算,而是依据幕墙整体结构体系与分体系之间的力学关系、结构破坏机理、和工程经验创造设计理念,纵观全局来确定幕墙结构的总体布置以及细部构造的宏观控制。概念设计的应用,可以使幕墙的结构体系在方案设计阶段就被高效的构思,确保最终结构设计方案思路清楚、定位准确,后期设计阶段的繁琐运算也可被省略。幕墙结构概念设计,在安全、经济、快捷的同时,还可作为判定计算机对内力数据分析是否准确的依据。
1.2幕墙结构概念设计的内容
1.2.1合理选择结构方案
科学、合理、低成本的结构方案是设计得以成功实践的必要条件。在选择结构方案时,既要征询设计院和相关部门的建议,又要考虑幕墙设计要求、结构特点,材料选择,以及材料本身加工工艺限制等条件。
结构方案中一定要注意,不同的结构体系不宜出现在同一结构单元内;结构体系要确保受力均匀,传力过程明确。
1.2.2选用恰当的计算简图
计算简图是结构计算的依据,因此选用错误的计算简图会造成很严重的结构安全事故,计算简图的正确选择是确保结构安全的首要条件。计算简图不可能完全与实际结构相符,但是只要是在允许的工程误差范围内,都是可被接受的。
1.2.3正确分析计算结果
在电脑普及的今天,结构设计中涉及到的计算都会以电脑为平台,以软件为工具,但由于软件的多样化和性能参差不齐,导致计算结果的不确定性。因此,这就要求设计师必须全面掌握相关的技术条件及结构设计中的算法,并能对计算结果做到合理分析、谨慎校对。
1.2.4采取相应的构造措施
为了避免或减少薄弱点的出现,可采取如下途径:a.针对薄弱关键环节特殊设计,着重注意连接点部分,严格按照结构设计中节点的铰接刚接形式来设计节点;b.注意结构焊缝、耳板、销轴、连接板等部位的强度计算,留足安全度;c.注意由温度应力造成的材料本身形变,及其产生的附加应力;d.整体结构正常使用下的极限状态验算,防止大变形等造成新的薄弱点。
2.幕墙结构设计应考虑的因素及一般步骤
2.1首先须了解由建筑师提出的幕墙面板配置及其分格情况,设计意图,确定主次结构。
2.2熟悉幕墙后面主体结构如楼层、梁柱、屋面结构等主体可提供的支承情况。
2.3了解主体结构可提供的对幕墙的边界条件。
2.4建筑师、业主对幕墙结构的要求。
2.5根据结构型式的受力性、适用性、经济性和与幕墙的匹配性,在框架幕墙结构、索幕墙结构、单元幕墙结构、索杆结构、钢桁架结构等中选择合适的组合结构。
2.6幕墙结构设计问题
2.6.1幕墙是像幕布一样悬挂在建筑物外墙上,主要特点是不分担主体结构所受荷载作用,是带有装饰性质的轻质墙体,幕墙结构要能一定的适应主体建筑变形的能力。
2.6.2结构型式要依据相关的规范,科学合理的确认,在规范允许的范围内,尽可能的满足业主的特殊要求。选择结构形式要注意一些特殊的结构虽然形式美观,却存在一定的问题。
2.6.3在幕墙建设中,钢结构连接点的可靠性不容忽视,其中包括耳板、销轴、焊缝等的相关计算,保证这些因素不会诱发连接点的隐患,悬挂在主体结构上的有框幕墙及石材,其连接施工至关重要,包括预埋件、螺栓、角码等,隐框幕墙及胶与玻璃板等要设计合理并在其底部安装承重托条,并且相关的质量计算及抗风性要可靠、谨慎。
2.6.4综合考虑φ值、构件长细比、物理界面稳定性等因素,钢结构和铝合金结构的稳定计算一定要细致、谨慎并且反复校对,确定钢结构中整体负荷的传递路径以及相关的如槽钢部件等所承担的负载,尽量使负荷传递简洁且部件承重均匀合理。
3.1目标函数
目标函数的主要用途是衡量设计方案的好坏。优化幕墙截面尺寸、使幕墙的结构合理、通过低成本实现高效率等都是幕墙优化设计的目标。目标函数有两种:单目标、多目标,单目标函数较之多目标,求解更为简洁精确。
3.2幕墙的设计变量
幕墙的设计方案常由一系列的参数来反映,在这一系列参数中,既有像材料弹性模量、泊松比、线膨胀系数、强度设计值等本身为固定值的材料参数;也有像风荷载地面粗糙度、风荷载高度变化系数、风荷载体型系数等与建筑特称息息相关的参数,这类参数根据实际情况也可当作固定值来处理;除上述两类参数外。
还有一种是需要在设计中斟酌、摸索、调整的参数,被称作设计变量。最优化的设计方案是要实现设计变量之间最科学合理的组合。优化设计中的截面尺寸设计,几何与物理参数就是其设计变量。幕墙设计工作的核心任务就是合理的确定荷载和合理的材料使用,这其中的荷载包括重力荷载、风荷载、雪荷载、也包括地震作用、温度作用等可使结构产生变形或使结构产生内力的作用。
设计优化问题的繁简程度取决于设计变量的个数,如有N个变量,则优化问题就为N维。此消彼长中的那个平衡点,就是我们要优化的最终结果。
3.3约束函数
约束函数,是设计变量自身、设计变量之间所遵守的数学表达式。在优化过程中,为使目标函数达到最小值,设计变量不断被变化,但设计变量是有取值范围的,其变化不可超过范围内的上下限。在幕墙设计中约束函数的表现形式很多,整体的来说分为两类,一是材料的许用强度限制;二是结构的变形大小限制。前者是结构不被破坏的保证,而后者则是结构不因过分变形而失去使用能力的保证。
整体来说为保证幕墙结构安全而又不浪费材料,设计时应按如下考虑:
1、合理的选择结构形式,进行概念设计;
2、综合考虑各种因素,进行详细计算;
3、设定优化目标,确定约束函数条件,进行优化;
4、验算局部部位,确定结构。
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关键词:土木工程;建筑节能;措施
中图分类号:TE08文献标识码: A
引言
我国土木工程建设的一大宗旨就是合理节约利用土地、节约材料资源、降低使用费用、减少环境污染、节约水电等能源。然而,要处理好土木工程建设行业各个方面的问题不能单单只靠国家宏观的调控,所以,就更需要土木工程建设行业的各企事业单位和个人在正确的框架下相互合作相互竞争,通过自主创新,以市场为向导,开发出各种节能环保的建筑房眉,以广大消费者的利益为出发点,积极探索新能源新材料,并以此来加快祖国社会主义现代化进程。
一、土木工程中建筑物节能的重要性分析
1、能源危机的缓解
我国的建筑物的消耗能量在社会能源中占得比重很大,甚至愈演愈烈。因此,建筑节能技术的发展相当的重要。据相关资料显示,节能措施在建筑方面的应用,可以降低很大的能耗。新技术在长期可持续发展中,可以很好地促进能源的可持续发展和利用,因此,就可以缓解能源危机。其次,改造原有的高能耗、旧建筑建筑后,节能效果相当好,从而配合上述措施,达到建筑全面节能的效果。最后,建筑物采用节能技术还可以对绿色建筑的发展有一定的促进意义。绿色建筑是一个比较新的概念,不仅可以更好的应用各种节能技术结合绿色植物来达到节能目的,同时还能很好的改善人们生活环境,总之,节能措施在建筑中的广泛运用,可以在很大程度上促进社会能源危机的缓解。
2、促进建筑行业健康发展
随着社会经济的不断发展,人们对生活质量的要求逐渐提高,对建筑条件要求也有所提高。人们对高质量生活环境追求的过程中,高耗能的建筑是无法满足人们需求的,还会造成环境的负荷加大。从这一点来看,人们在选择住房时,建筑物节能与否以及建筑物节能具体程度成为人们选择住房的具体因素之一。因此,建筑行业在其发展的过程中,要想取得可持续的发展,就要在其发展的过程中,不断的更新建筑理念,改变原有的建筑的设计思维,跟随时代的潮流,将节能的设计理念不断的在建筑的设计方案体现,这样才能促进建筑行业的持续健康发展。
3、鼓励各个行业对节能的应用
建筑行业是我国三大能源消耗之一,因此,建筑行业对节能措施采用后,能够做到很好的榜样,从而为我国的各个行业作出一个节能理念践行的表率。为了极大地改观目前能源消耗居高不下的局面,这种节能理念在各行各业应用,社会上快速扩展之后,就能在很大程度上促进我国社会产业体系的升级,为我国节约建设作出重要的贡献。
二、土木建筑节能技术的应用
1、加强管理机制,确保建筑节能措施的落实
国家制定了一些列的建筑节能指标,并且也有配套的法律法规进行监控和控制,但是由于建筑节能提出时间较短,国内仍然存在着执行不力,监管不严的问题。国家也未能建立完善的节能技术创新鼓励和扶持政策。目前,我国的土木工程建筑节能进程比较缓慢,这很大程度上是由相应的法制体系和鼓励政策决定的。因此,制定推进土木工程建筑节能政策成了当务之急。当然,还需要严格按照法律法规执行相应的节能标准,政府对现有的建筑节能法律体系进行完善,并建立强大的监督约束体系。抓紧建设政策扶持和技术服务支持体系。结合我国国情,吸收利用国外的建筑节能成功经验。对于那些提前实现我国建筑节能标准或是超额完成建筑节能要求的施工单位给予物质上的奖励和政策上的扶持。国家可以设定相应的节能建筑标志制度。
2、合理地选择施工技术、材料、器械等,提高机械使用效率
在土木工程建设过程中,要大力推广使用节能的新工艺、新设备、新材料和新技术,极力推广使用节能产品和材料,同时还要在土木工程建设过程中,设计、安装节电节水型器具;禁止或限制使用能源消耗高的工艺、设备、技术和材料。在工程材料的选择上,要尽可能多选用一些非透明的材料,其中,石材、金属材料和合成板材又都是很好的选择。此外,遮阳设备选择上,巧妙利用遮阳板等材料,则可以进一步减少阳光直射,从而发挥了隔热的节能作用。在机械的选择上,则应该根据施工条件和具体的建设方案选择最合理的施工机械,既能使得机械的潜力、性能优势得以充分地发挥,又能保证土木工程建设的质量。在对机械的配置上,要根据具体的工程量、结构类型等各方面的条件,做到对机械的合理使用。
同时,还有一点需要注意的是,必须要认真的掌握主导机械设备在已定工程里的配置,并且次要机械设备的配置必须围绕这台主要机械。次要设机械备必须拥有与主要机械设备相匹配的工作能力,以方便对设备的维修管理和保证次要机械设备工作量的饱满。
3、抓好在土木工程建设中的管理工作
土木工程建设中的管理环节是整个工程建设过程中很重要的一个环节。首先,土木工程建设的施工企业必须要注意保护已建设节能建筑的节能设施和结构。其次,对进入施工现场的保温材料、照明设备、门窗和墙体材料进行严格的检查。必须严格按规范进行工程建设施工,以保证工程的节能减排效果。
在土木工程建设企业中也可以采用定人定机的工程建设管理制度,即一台机械设备配备固定的操作人员。这样可以让固定的操作人员对该机械设备的特性有足够充分的了解,从而使得该机械设备可以发挥自身最大的使用效率。
4、加强我国的室内装饰行业的节能减排工作
根据我国目前国家有关标准和规范和《建筑节能工程施工质量验收规范》,中国室内装饰协会室内环境委员会和节能环保装饰装修认证指导中心提出:把国家关于建筑节能的规范贯彻到家庭装饰装修全过程中,从家庭室内装饰装修工程打好节能减排的基础。所以,除了以上提出的节能问题的解决办法以外,还应该加强我国的室内装饰行业的节能减排工作,把节能减排落实到每个装修家庭和装饰装修工程。
根据《规范》要求,建筑工程的工程监理单位、施工单位、设计单位及其注册执业人员,应当按照民用建筑节能强制性标准进行监理、施工、设计。建筑装修工程的节能同样要注意节能设计、施工管理和材料、产品选购等3个环节。这些环节必须全部落实,缺一不可。
5、合理利用建筑垃圾
在进行建筑时,会产生大量的废弃物,这些垃圾并不是真正的垃圾,而是有再生利用空间。所以,我们要鼓励建筑垃圾综合利用,对这种行为要进行鼓励,并投入大量资金进行改造。国外,对于建筑垃圾的处理有先进国家的经验,从建筑的设计开始就要注重对能源的有效利用方案,对施工过程中要做到监管有效,以减少建筑垃圾的产生,从根源处做好建筑材料消耗量的降低式作,做到提高废弃物的资源利用率。
结束语
建筑节能是建筑行业得以实现可持续性发展的重要前提,只有做好了建筑节能,应用建筑节能技术和建筑节能设计方式切实降低了建筑能耗,建筑工程的经济效益才会得到提高,反之,则加大建筑能耗,降低建筑工程的社会经济效益。因此,只有在建筑时减少消耗,才能保证建筑的高效性,为全国的综合消耗做出贡献。
参考文献
[1]杨娟,胡文强.浅谈房屋建筑节能施工技术[J].山西科技,2010,(O2).
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论文关键词:木结构,古建筑,火灾,修缮
1 古建筑结构特点
中国古代建筑有着辉煌的历史,使中国的建筑风格树立于世界建筑之林。但是由于科学技术的限制,中国古代建筑也有一定的缺陷存在。具体而言,中国古代建筑结构的特点主要有以下几点。
(1)以木材为主要材料。中国古代建筑都是以木材为主要材料,如松木、柏木和楠木等。而且,建筑的结构也是以木材为主,只有在连接处采用铜钉等。
(2)建筑风格以庭院为主。中国古代建筑大多以群体建筑为主,用小的单位组成建筑群落,最终组成庭院的形式。
(3)建筑结构有层次感。古建筑的大型庭院大多有高大的台基和开阔的空间,形成错落有致的布局,在空间上有很好的层次感。
古建筑是历史留下来的宝贵财富,也是国家的标志性建筑,有着重要的意义。因此,保护好古建筑,做好消防安全是一项重大的任务。如果发生火灾,也要尽全力修缮,使古建筑能够最长时间地保留。
2 木结构古建筑火灾特点
2.1 燃烧速度较快
中国古建筑是以木材为主要的建筑材料,其框架结构也是木材。所以,一旦发生火灾,燃烧的速度将非常快,温度迅速上升,进一步加快燃烧的速度。如果在短时间内无法扑灭明火,将会出现大面积的火灾,其核心的温度将接近1 000 ℃。
2.2 烟雾量大
物体如果燃烧不充分就会产生大量的烟雾,烟雾的量也和材料燃烧物质的材料有直接的关系。根据科学实验的结果,木材燃烧生成的烟雾体积将达到其本身体积的300倍。而且,木材的密度较小,结构疏松,在短时间内燃烧超过20公斤的木材,其烟雾将充满整个空间,给火灾的扑救增加了难度。
2.3 火灾容易蔓延
以木材为主要结构的建筑,其火灾载荷要远高于国家标准的火灾负荷量,特别是古建筑的结构较为疏松,整体的结构框架都是木结构,所以发生火灾后,会快速蔓延。古建筑在布局上有一定的规律,这在前面也提到过,大多以群体建筑为主,用小的单位组成建筑群落,最终组成庭院的形式。因此,由于走廊和建筑的连接,建筑群没有必要的防火隔离带,一旦发生火灾,将迅速蔓延,出现大面积燃烧的现象。这是导致我国古建筑在火灾中被严重损坏的主要原因。
2.4 火灾初期扑灭较难
古代建筑没有太多的消防意识,在设计时就没有考虑火灾的因素在内。一些规模较大的古建筑,至今没有建立消防站,所以消防安全一直是古建筑最难攻克的一点。以目前的技术而言,消防的措施大多对建筑物有不同程度的损伤,对于古建筑而言,这些损伤再加上火灾的损伤就会导致整个古建筑重大的损伤。
3 木结构古建筑火灾后的修缮技术
3.1 墩接柱根和包镶柱根
木结构会随着时间而产生变化,时间越长,其内部结构越疏松。外加空气的腐蚀和各种动植物对木结构的损害,其本身就比较脆弱。发生火灾后,更是进一步破坏了木结构的承受能力。在这种情况下,就需要对整个古建筑受损的柱子做局部的修缮处理。一般而言,处理火灾后柱体的方式有两种,中小企业融资论文它们分别是墩接和包镶。
修缮柱体选择的方式跟具体的情况有关,若柱体表面的烧损面积超过了50%,且烧损深度不超过柱体的20%,选择包镶的方式处理柱体。若柱体的烧损较为严重,烧损的深度超过了其直径的30%时,则选择墩接的方式处理。
3.2 化学材料浇筑加固
用化学材料的方式加固火灾烧损的木结构是近年来才出现的修缮措施,处理的过程较为简单,效果也很好。但是化学材料浇筑加固的方式也有自身的限制条件,即木结构烧损的不是很严重。其具体的操作是用不饱和的聚酯树脂浇筑加固烧损的柱体,待其凝固后,再涂上油漆,达到修缮的效果。
3.3 抽换柱子和增加辅柱
如果火灾对木柱造成了较为严重的损伤或者损伤的部位较高时,就不能采用墩接的方式进行修缮。面对这种情况,一般采用抽换柱子和增加辅柱的方式。抽换柱子是将原来的柱体抽离,然后换上新的柱子,具体的做法是用千斤顶等支撑结构先将整个古建筑梁柱支撑起来,把损伤的柱体换下来,然后换上新的柱体。这种方式会产生局部地振动,也会引起屋顶裂缝等情况,需要事后妥善地处理。进行抽换柱子的操作最重要的是事先做好稳妥的措施,将梁和柱等结构支撑稳定,创造出抽离柱子的条件,然后抽出旧的柱子,换上新的。
3.4 大木拆安
若火灾烧损了大木构架部分的构件,必须进行构件的重新组装,这一过程长采用大木拆安的方式进行修缮。拆安是指将构件拆开后更换不能使用的部位,换上新的构件后再重新组装起来。大木拆安的具体操作是先给所有的构件打上标号,然后拆开整个结构,仔细检查烧损的构件,若烧损比较轻微,则进行简单地修正操作,若烧损较为严重,则更换新的构件,然后把整个结构组装起来。
3.5 复原工程
有一些古建筑物有着特殊的历史意义,或者该古建筑已经成为标志性的建筑,若被火灾焚毁,则需要进行重建修复的操作。重建修复的最终目标是将古建筑最大程度地复原,这是个较为复杂的过程,需要严格地按照步骤进行,具体操作如下所述。
(1)分析考证。进行挂建筑的重建修复,首先需要充分考证和分析,取得充分的证据,以便于恢复到最初的形态。
(2)绘制设计图和工程图。在分析考证之后,就需要绘制设计图和工程图,完成后要经过反复地检验和考核,确定跟原建筑最大程度的相似。
(3)审批。图纸绘制完毕后,要将整个工程交由国家部门审批,审批通过后才可以进行下一步的操作。
(4)施工。审批结束后,就要进行施工的操作,用原材料、原做法和原工艺对古建筑进行重建修复的操作。
4 结语
古建筑的结构并不复杂,也正因为这样,它在火灾中的损伤较为严重。在进行古建筑火灾后的修缮工作时,首先要熟悉建筑的整体结构,因地制宜地制定修复措施,灵活地应用修复方法。另外,在修缮火灾后的古建筑时,还要严格地遵守国家制定的古建筑文物保护原则,发挥主观能动性,用最好的方式、最小的投入完成整个修缮的过程。
参考文献
[1] 刘嘉,王珍,房绍方.火灾后木构古建筑修缮技术探讨[J].四川建筑,2011(1):188-190.
[2] 梁婵英.古建筑防火探究[J].中国科技信息,2011(20):156.