仿古建筑的结构设计
邓晓春
摘要!本文结合长沙市开福寺大悲殿的结
构设计"探讨了钢筋混凝土仿古建筑的结构
设计要求和设计方法#
关键词!仿古建筑$木结构$混凝土结构
中图分类号!TU318
文献标识码!B
文章编号!1008-0422%2006&04-0121-02
收稿日期!2006-02-25
作者简介!邓晓春%1973-&"女"1995年毕业
于华中理工大学工业与民用建筑专业"湖南
省建筑设计院内聘高级工程师"一级注册结
构工程师#
1引言
中国古建筑虽然历经了数千年的演变"但其独特的结构方法和布置规模始终没
有改变"并且是世界上独具风格的一门建筑学科"是世界建筑艺术宝库中的一颗璀璨
明珠#中式传统古建筑以木结构为主"在材料选用’平面处理和艺术造型等方面都有许
多自己的特点"但随着社会的发展与进步"传统木结构在防火与防腐方面的缺陷也日
益明显"新技术’新材料的运用使仿古建筑的设计和建造成为可能"这也是对中国古建
筑文化的继承与发展#现代仿古建筑以钢筋混凝土为主体结构"改变了传统中国古建
筑以木结构组合为主的受力系统"吸收了传统中国古建筑风格的精华"在钢筋混凝土
结构的基础上"将传统古建筑的造型’部件等"作为装饰效果"从而达到建筑上的仿古
目的#以下本文将就某工程实例对此种建筑的结构设计谈几点体会"能为同行在设计
工作中提供一些参考#
2中国古代建筑的特点
中国古代建筑是以木构架为主的一种结构方式"平面布局内向含蓄"层次丰富"
均衡对称"空间布局灵活"承重与围护结构分工明确$在建筑的设计和施工中很早就实
行了模数制和构件的定型化"对于建筑整体到局部的形式’尺度和做法都有相当详细
的规定#中国古代建筑还独创了斗拱的结构形式"并充分运用色彩的装饰手段"使建筑
物显得庄重而华丽#
中国古代建筑的结构方式有(叠梁式)’(穿斗式)’(井干式)三种"屋顶形式有硬
山顶’悬山顶’庑殿顶’歇山顶’攒尖顶和复合顶#
3仿古建筑的结构设计要求
现阶段的仿古建筑多采用钢筋混凝土结构代替木结构"为了达到油漆彩绘之后
与木构架相同的外观效果"与传统的钢筋混凝土结构相比"仿古建筑的结构设计具有
以下特殊要求!
3.1模数要求和构件定型化
各受力构件的规格需满足古典建筑的模数要求"传力体系的构成极其各构件的
尺度和形体完全仿照古代木结构中柱’梁’枋’檩的相应做法#
3.2屋面造型要求
屋面变化显著"造型要求高"构架体系采用了步架和举架的处理方法"使屋面坡
度越往上越陡峻"越往下越平缓"形成了曲线优美’出檐深远的特征"体现了我国古代
建筑的造型特点#
3.3建筑中有大量的具有独特装饰作用的结构构件"其中最具有代表性的是斗拱
和雀替#
斗拱!斗拱中方型的底座叫做斗"上面错落搭建的船形木块叫做拱#斗拱是中国
传统古建筑特有的型制"它位于木结构梁和柱子之间"具有传导屋面荷载’加大屋檐挑出
长度’缩短梁枋跨度’吸收地震能量等结构作用和装饰作用"是中国古代建筑中最具特色的
部分之一#对于仿古建筑而言"因主体结构为钢筋混凝土"装饰常常成为斗拱的主要作用#
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雀替!用于额枋"檐枋#与檐柱相交处$
近似于三角形$表面有雕刻装饰的构件%可以
缩短梁枋的净跨距离$具有辅助拉结和装饰
双重功能%
4工程实例
4.1工程概况
开福寺位于长沙城北$它是一座殿宇宏
伟&气势非凡的千年古寺$具有’三湘名刹(之
称%开福寺始建于五代时期$距今已有一千多年
的历史$现有的寺院规模已不能满足佛教事业
的发展需要$自2004年开始修复扩建$大悲殿
的建设就是其扩建工程子项之一%大悲殿为南
方单层双重檐仿古建筑$建筑面积1200m
2
$总
高度25m$面阔七间$共37.8m$进深六间$共
30.6m%屋顶形式为歇山顶$黄色琉璃瓦铺盖$
飞檐翘角$气魄雄伟$檐下为七踩斗拱%室内采
用’露明造($使空间更高大&更宽敞%该建筑采
用了钢筋混凝土仿木结构%
4.2大悲殿的结构体系
采用现浇钢筋混凝土仿木框架结构$用
SATWE程序进行整体计算$主受力框架用
PK程序复核计算配筋%结构方式按照古建筑
中的’叠梁式($构架体系采用了步架和举架
的处理方法$其传力途径也明显不同于传统
钢筋混凝土建筑$屋面荷载通过T形屋面板
传给屋面檩条梁$再由梁架逐层往下传递$最
终通过最底层的梁传给框架柱%主受力框架
立面详见图1%由于大殿建成后需供奉大尊佛
像$故殿内抽掉了两根里金柱$使相临柱子间
跨度分别达到了19.8m和18.6m%建筑平面
图详见图2%这么大的跨度在传统古建筑中是
罕见的$而为了保持室内’露明造(的完整性$
在15.5m标高处设3根断面为400x1200的
交叉转换梁(位于4轴&5轴&C轴上)$共同支
撑其上的柱子和屋面梁架体系%
4.3屋面板的设计
木结构的屋面木基层是由望板和椽组成的$
这就使得仿古建筑的屋面板截面形式为T形$单
向受力$板肋之间的距离很近&肋高较小见图3$
加上屋面陡峻图4)大悲殿屋脊处为九五举#&造
型复杂$屋面一次性全现浇施工难度很大$支模
困难$混凝土浇注质量和外观效果均难保证%
故将屋面板设计成叠合板$先预制单块的预
应力混凝土T形板)或几块T形板组合#作为
底模$再在底模上绑扎钢筋网$用细石混凝土
浇注叠合层$完成后二者形成整体共同受力%
设计时按叠合前和叠合后分阶段对T形板进
行强度计算&抗裂验算&挠度验算%分别满足
施工阶段和使用阶段的受力要求%
4.4斗拱和雀替的设计
在主体结构为钢筋混凝土的仿古建筑中$
斗拱是作为受力构件还是纯装饰构件采用木
结构还是钢筋混凝土结构这就值得探讨了$笔
者在考察其他仿古建筑时了解到其斗拱大多是
采用钢筋混凝土预制构件$各级斗与拱之间通
过预埋件焊接连接)尺度较大时#或座浆连接
)尺度较小时#$斗拱在结构中为受力构件%这种
做法的主要缺点是做工较粗糙&不美观$而且前
者由于构件数量太多防腐和维修费用较高$后
者受力不太可靠%故本工程的斗拱采用木结构$
且仅作为装饰构件$不考虑其受力%屋檐荷载通
过斗拱上方的现浇混凝土桃尖梁以及斗拱中间
的现浇混凝土剪力墙传给剪力墙下方的额枋$
斗和拱在桃尖梁施工前安装就位%
雀替仅作为装饰部分$不考虑其受力$
采用钢筋混凝土预制构件$用定型模板在施
工现场制作%主体结构施工时在相应位置留
设预埋件$预制的雀替通过预埋件与主体结
构的额枋)檐枋#和檐柱焊接连接%
木斗拱与混凝土的预制雀替都是作为
装饰构件$与主体结构不是一起现浇成型$但
采取了上述方式与受力构件连接后$再经过
油漆彩绘处理$整个建筑物浑然一体$完全达
到了传统木结构的艺术效果%建成后的大悲
殿入口屋檐照片图4%
5结束语
钢筋混凝土结构的仿木仿古建筑$因组合
形式变化大$构件形状复杂$其空间梁板的形状
定型和模板&钢筋施工是最大的难题$给传统的
钢筋混凝土结构设计带来了许多挑战$本文探
讨了一些新的思路$力求用现代的构造和装饰
处理$还原其传统古代建筑的风格%大悲殿于
2004年4月完成设计$同年5月开工$2005年
年底建筑竣工图5%
参考文献!
[1]马炳坚.中国古建筑木作营造技术.)第二
版#.科学出版社$2003.
[2]北京土木建筑学会.中国古建筑修缮与施
工技术.中国计划出版社$2006-01.
作者单位!湖南省建筑设计院
图1主受力框架立面
图2建筑平面图
图3屋面截面
图4建成后的大悲殿入口屋檐照片
图5大悲殿透视图
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