仿古建筑設計研究

摘要：本文闡述了仿古建筑樣式的發(fā)展和類型，介紹了仿古建筑的結(jié)構(gòu)形式、抗震設計理論以及抗震設計方法。

關鍵詞：仿古建筑、建筑樣式、結(jié)構(gòu)形式、抗震設計

1.引言

在我國建筑史中將清代以前的建筑稱為古建筑，古建筑以其宏偉的氣勢，合理完善的結(jié)構(gòu)，華麗的裝修為世人所矚目。在世界建筑史上堪稱獨樹一幟的建筑體系，也是世界建筑史上的一朵奇葩，但是由于戰(zhàn)爭、地震等一系列人為或自然災害的因素影響下，使我國古建筑保留甚少，而仿古建筑作為古建筑藝術與現(xiàn)代科學技術的結(jié)合的產(chǎn)物，不僅繼承了古建筑造型優(yōu)美、氣勢恢宏的特點，而且還增強了結(jié)構(gòu)抗災害能力和耐久性、并使其結(jié)構(gòu)類型得到了很大的發(fā)展。這些特點使得仿古建筑行業(yè)近年來如雨后春筍得到了飛速的發(fā)展。

2.仿古建筑的建筑樣式

2.1仿古建筑樣式的發(fā)展

仿古建筑在建筑形式上較為忠實地模仿傳統(tǒng)建筑，并保證建筑外觀基本反映傳統(tǒng)建筑的主要特征。在材料和施工技術上則使用了大量的現(xiàn)代科技。

仿古建筑的樣式根據(jù)幾千年來古建筑的發(fā)展而來，傳統(tǒng)的古建筑是隨著古代文化的不斷進步演變而來。傳統(tǒng)的古建筑可以追溯到六、七千年前的古代人就出現(xiàn)了用木棍、泥草建造出簡單的穴居和淺穴居，而且在這時已經(jīng)出現(xiàn)的“榫卯”結(jié)構(gòu)。隨著科學以及文化的進步在漢唐時期傳統(tǒng)古建筑發(fā)展達到了第一次盛世，出現(xiàn)了大規(guī)模的建筑群，屋頂?shù)臉邮綐O大的豐富，也出現(xiàn)了“斗拱”結(jié)構(gòu)。然而在這之后一直沒有像漢唐時期的大規(guī)模建筑群，但是由于科技的發(fā)展，傳統(tǒng)古建筑在造型上更加細膩、美觀，而且融入了大量印度、西亞的建筑風格。到了明清時期是傳統(tǒng)古建筑的鼎盛時期，由于國家的實力以及科學技術的發(fā)展都達到了較高的水平，這一時期的建筑在規(guī)模以及樣式上都達到了一個新的歷史水平。

2.2仿古建筑樣式的分類

仿古建筑繼承了幾千年來古建筑的發(fā)展到現(xiàn)在根據(jù)建筑樣式可以分為硬山、懸山、歇山、廡殿、攢尖五種基本形式。

硬山是指屋面僅有前后兩坡，左右兩側(cè)山墻與屋面相交，并將檁梁全部封砌在山墻內(nèi)的建筑叫硬山建筑。硬山建筑是古建筑中最普通的形式，無論住宅、園林、寺廟中都有大量的這類建筑。

懸山是指屋面有前后兩坡，而且兩山屋面懸于山墻或山面屋架之外的建筑，稱為懸山（亦稱挑山）式建筑。

歇山是指屋面前后左右四個坡面，在左右坡面上各有一個垂直面，故而交出九個脊，又稱九脊殿或漢殿，曹殿，這種屋頂多用在建筑性質(zhì)較為重要，體量較大的建筑上。

廡殿是指殿建筑屋面有四大坡，前后坡屋面相交形成一條正脊，兩山屋面與前后屋面相交形成四條垂脊，故廡殿又稱四阿殿、五脊殿，是中國古代建筑中至高無上的建筑形式。

攢尖平面為圓形或多邊形，上為錐形的屋頂，沒有正脊，有若干屋脊交于上端。一般亭、閣、塔常用此式屋頂。

3.仿古建筑結(jié)構(gòu)形式

仿古建筑是運用傳統(tǒng)營造法則與現(xiàn)代施工技術與材料技術的完美結(jié)合，從而使得仿古建筑不但再現(xiàn)了古建筑的文化特征更使其抗震性能與耐久性有何很大的提高。根據(jù)建筑材料的分類仿古建筑不但繼承了古建筑中的木結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)并衍生出抗震性能優(yōu)越的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)，下面將對這幾種結(jié)構(gòu)進行簡單的介紹。

3.1 木結(jié)構(gòu)

木結(jié)構(gòu)是指以木材為主要受力體系的工程結(jié)構(gòu)。與其它材料建造的結(jié)構(gòu)相比，木結(jié)構(gòu)具以下一些優(yōu)點:木材資源再生產(chǎn)容易；木材具有較好的保溫隔熱性能；由于其紋理自然具有很強的親和力；木構(gòu)件制作、施工方便；由于自重輕且所以具有較好的抗震性能；木結(jié)構(gòu)的具有較好的塑性、韌性。但是木結(jié)構(gòu)也有一些致命缺點：木材容易腐蝕，易受蟲害，木結(jié)構(gòu)的防火性能較差；木結(jié)構(gòu)的各向異性個方向上的各項強度差別較大。

3.2砌體結(jié)構(gòu)

砌體結(jié)構(gòu)是磚砌體、砌塊砌體、石砌體的總稱。因為仿古建筑大量使用的是磚和石頭砌筑，所以一般簡稱為磚石結(jié)構(gòu)。

磚石結(jié)構(gòu)仿古建筑具有就地取材、成本較低、耐火、隔熱、隔聲性能好以及施工方便等特點，而且磚石作為建筑材料有較高的抗壓能力使結(jié)構(gòu)的承載力提高。但磚石結(jié)構(gòu)也存在許多缺點：由于磚石的體積大、自重大砌筑用的砂漿粘結(jié)力較弱因此結(jié)構(gòu)的抗拉、抗彎、抗剪性能較低，抗震性能差；磚石一般體積大、自重大所以材料不易運輸生產(chǎn)率較低。

3.3鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)仿古建筑是指仿古建筑的主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件為鋼筋混凝土材料建造的仿古建筑結(jié)構(gòu)。由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有較好的整體性、可模性、耐久性及耐火性而且其工程造價較低所以是仿古建筑中使用最為廣泛的一種結(jié)構(gòu)形式。

鋼筋混凝土可以根據(jù)需要澆注成各種仿古結(jié)構(gòu)構(gòu)件，能夠較好的重現(xiàn)古建筑的外形，鋼筋混凝土材料易于運輸，建造成本較低，建好后具有良好的耐久性、耐火性、抗震性。

3.4鋼結(jié)構(gòu)

鋼結(jié)構(gòu)仿古建筑是指仿古結(jié)構(gòu)構(gòu)件是由熱軋型鋼、鋼板或冷加工成型的薄壁型鋼制造而成的仿古建筑結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)的特點主要有:材料強度高、韌性和塑性好；制造施工簡便，施工周期短；鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量輕，有較好的抗震性能；鋼材材質(zhì)均勻，符合力學計算的假定；可重復利用，符合可持續(xù)發(fā)展的要求。但鋼結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性差、耐熱不耐火、造價成本高使得鋼結(jié)構(gòu)在仿古建筑應用中有許多局限性。

4.仿古建筑結(jié)構(gòu)的抗震設計理論

仿古建筑在結(jié)構(gòu)的抗震設計時設計人員通過對工程實際經(jīng)驗的總結(jié)提出了“小震不壞，中震可修，大震不倒”的三水準的設防標準，這是為了保證人們生命安全同時兼顧經(jīng)濟節(jié)約的設計原則，以概率論為基礎提出的設計方法。 第一水準是考慮多遇地震，結(jié)構(gòu)在使用期間，遭遇這類強度較低的地震頻率較高。在遭遇這類地震時結(jié)構(gòu)應當不損壞且不需要修理，這就要求結(jié)構(gòu)在遭遇這類地震下應處于彈性狀態(tài)，可以假定服從線性彈性理論，用彈性反應譜進行結(jié)構(gòu)的地震作用計算，截面設計應滿足承載力要求，并控制結(jié)構(gòu)彈性變形符合要求。第二水準是考慮基本烈度設防地震，結(jié)構(gòu)在遭遇基本烈度的地震作用時，允許整體結(jié)構(gòu)達到或超過屈服極限，產(chǎn)生一定的彈塑性變形(這時鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生裂縫)，結(jié)構(gòu)依靠自身的塑性變形消耗地震產(chǎn)生的能量，從而使結(jié)構(gòu)可以保存下來，經(jīng)過維修結(jié)構(gòu)依然可以使用。在這類地震作用下，結(jié)構(gòu)的抗震設計應考慮結(jié)構(gòu)的彈塑性變形。第三水準是考慮罕遇地震在罕見強烈地震作用下，結(jié)構(gòu)進入較大的彈塑性變形狀態(tài)，部分結(jié)構(gòu)破壞，但應避免結(jié)構(gòu)的整體倒塌，保證生命安全，在罕遇地震的作用下結(jié)構(gòu)抗震設計則完全是為了防止結(jié)構(gòu)倒塌的設計。

5.仿古建筑的設計方法

古建筑的設計及施工主要以不斷積累的經(jīng)驗、方法為主。仿古建筑在設計要做到神形兼?zhèn)洌捅仨毎凑展沤ㄖY(jié)構(gòu)形式及尺寸模數(shù)進行設計。然后根據(jù)現(xiàn)代現(xiàn)行的抗震規(guī)范進行計算、設計保證結(jié)構(gòu)的可靠性及安全性。最后運用現(xiàn)代計算機技術進行建模、計算分析。只有這樣才能保證仿古建筑既滿足古建筑的外觀樣式又能滿足現(xiàn)代結(jié)構(gòu)的抗震以及安全需要。在仿古建筑設計最開始時，設計人員根據(jù)建筑的作用、整體美觀效果來確定仿古建筑的屋面形式、外形尺寸、屋面舉折情況等，然后根據(jù)仿古建筑的建筑模數(shù)確定各構(gòu)件的幾何尺寸將整體結(jié)構(gòu)的建筑模型確定下來，最后根據(jù)簡化結(jié)構(gòu)模型計算，并用計算機對結(jié)構(gòu)進行內(nèi)力驗算，復核各結(jié)構(gòu)構(gòu)件是否滿足承載力以及抗震需要。

6.結(jié)束語

仿古建筑沿用了傳統(tǒng)古建筑的樣式，采用現(xiàn)代先進的設計、施工、材料技術，使得仿古建筑既能展現(xiàn)傳統(tǒng)古建筑的宏偉氣勢，有具有現(xiàn)代結(jié)構(gòu)的可靠性、安全性。這是將傳統(tǒng)文化與現(xiàn)代先進技術的完美結(jié)合，相信隨著經(jīng)濟文化的發(fā)展仿古建筑的使用將更為廣泛，所以仿古建筑必然會在建筑領域獲得光明的前景。

參考文獻

[1] 李侃.仿古建筑興起的文化因素，藝術評論，2009，3，72-75.

[2] 梁思成.中國建筑史話，天津，百花文藝出版社，1998.