仿古建筑結(jié)構(gòu)設計實例與分析
在園林設計或者古城區(qū)規(guī)劃設計中，仿古建筑作為一個特殊的設計類型，已經(jīng)采用混凝土框架結(jié)構(gòu)，在從木結(jié)構(gòu)向混凝土結(jié)構(gòu)過度的設計方案中，需要根據(jù)項目實際情況進行結(jié)構(gòu)計算和設計，本文結(jié)合工程實例，對仿古建筑的結(jié)構(gòu)設計特點進行分析，并對結(jié)構(gòu)設計應用要點進行扼要介紹。
一、仿古建筑的結(jié)構(gòu)特點
中國古代建筑主要以木結(jié)構(gòu)為主，平面布局講究中正含蓄，層次豐富，布局靈活多變，對稱均衡。因此其承重結(jié)構(gòu)與維護結(jié)構(gòu)屬于分工明確又互有承托的結(jié)構(gòu)體系。比如說在中國古代建筑中獨創(chuàng)的斗拱結(jié)構(gòu)形式，充分運用了結(jié)構(gòu)突出和色彩裝飾的手段，使得建筑物不僅造型莊重，更顯得華麗非凡。在近代仿古建筑中，也采用了相應的仿古建筑形式，繼承了中國古代建筑的結(jié)構(gòu)特色，同時又采納了新型建筑結(jié)構(gòu)的特點，在仿古建筑的結(jié)構(gòu)設計和施工中實現(xiàn)了模數(shù)制和構(gòu)件的定型化，對仿古建筑的整體框架結(jié)構(gòu)設計到細部局部的設計形式，甚至是細部尺度和造型做法都有非常詳細的規(guī)定。中國古代建筑結(jié)構(gòu)方式中的疊梁式、穿斗式、井干式的主要結(jié)構(gòu)方式得到了改良應用，而且其硬山頂、懸山頂、廡殿頂、歇山頂、攢尖頂和復合頂?shù)任蓓斝褪揭脖桓鼜V泛的應用于中式別墅和中式風格建筑群天際線的規(guī)劃應用中。
二、仿古建筑結(jié)構(gòu)設計要求
出于防腐及防震的建筑要求，目前階段的仿古建筑已經(jīng)采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)代替原來的木結(jié)構(gòu)。采用鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)的仿古建筑，屬于內(nèi)洋外中，外部要達到油漆彩繪之后與木構(gòu)架相同的外觀效果，但是內(nèi)部要遵循混凝土建筑結(jié)構(gòu)設計的相應規(guī)范要求，同時要兼顧結(jié)構(gòu)抗震要求。因此，仿古建筑與普通的建筑結(jié)構(gòu)設計相比，有顯著的特殊結(jié)構(gòu)要求。
1、嚴格按照古建筑結(jié)構(gòu)體系模數(shù)要求和構(gòu)件來定型化仿古建筑結(jié)構(gòu)體系。仿古建筑結(jié)構(gòu)設計中，各個受力構(gòu)件的規(guī)格必須要滿足古典建筑的模數(shù)要求，仿古建筑的結(jié)構(gòu)體系和傳力體系的構(gòu)成首先必須滿足古代建筑結(jié)構(gòu)傳力體系的要求，而各個各構(gòu)件的尺度和形體應當完全仿照古代木結(jié)構(gòu)中柱、梁、枋、檁的相應做法來進行設計。
2、采用多種結(jié)構(gòu)組合處理方法滿足特殊型式屋面造型要求。由于仿古建筑的屋面變化顯著，其造型要求特點突出難度高，因此結(jié)構(gòu)構(gòu)架體系可以使用步架和舉架的處理方法。這樣就能使屋面坡度形成趨上陡峻，趨下平緩的順滑優(yōu)美曲線，充分體現(xiàn)古代建筑各種屋頂型式造型要求。
3、部分古建筑中的結(jié)構(gòu)構(gòu)件退化成為裝飾作用。古建筑中有大量的具有獨特裝飾作用的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其中最具有代表性的是斗拱和雀替。斗拱是中國古建筑所特有的建筑型式，位于木結(jié)構(gòu)梁和柱之間，具有傳導屋面荷載和縮短梁跨度的結(jié)構(gòu)作用。對于仿古建筑而言，由于建筑主體結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土，建筑荷載承載已經(jīng)全由主體柱梁承擔，斗拱已經(jīng)退化成為裝飾，不再作為結(jié)構(gòu)主要承重部件。雀替則用于額枋與檐柱相交處，可以縮短梁枋的凈跨距離，具有輔助拉結(jié)功能。類似于這些原先木結(jié)構(gòu)建筑中作為主體結(jié)構(gòu)或者輔助結(jié)構(gòu)的部件，在仿古建筑中已經(jīng)不再具有結(jié)構(gòu)作用，而僅僅作為型式仿制的需要，僅存在裝飾功能。
三、仿古建筑工程實例分析
1、南寧市觀音禪寺工程概況
位于南寧青秀山風景區(qū)的觀音禪寺擴建工程在原禪院的舊址上改建，擴建后更名為萬壽觀音寺，占地面積約15畝，是原有面積的三倍。寺院內(nèi)有大雄寶殿、藥師殿、觀音閣、臥佛殿、法物流通處、素菜館等布置，整體仿唐宋建筑風格。
觀音禪寺在寺廟布局上充分體現(xiàn)了寺廟建筑格局上很深的陰陽宇宙觀和崇尚對稱、秩序、穩(wěn)定的審美心理。觀音寺融合了中國特有的祭祀祖宗、天地的功能，以平面方形、南北中軸線布局、對稱穩(wěn)重且整飭嚴謹?shù)慕ㄖL格。觀音禪寺主要的基本建筑，主要為兩組建筑：前門和天王殿為一組，合稱前殿，大雄寶殿為一組，為佛寺主體建筑。庭院布局是典型的四合院結(jié)構(gòu)，在閉型較強的建筑空間中，寬大的庭院，使用中靈活多變設計理念，適應性很強。
觀音禪寺以大雄寶殿為中軸線，左右對稱。觀音塔的位置位于全寺中心且獨立。觀音塔底座正四邊形，底部為小池，整個塔浮于水面，造型精美。塔腹上面這四角飛檐，頂覆圓盤上下兩層，宛若傘蓋，既蔭被四佛，又美觀大方。大雄寶殿分為上下兩層，下層為臥姿態(tài)如來佛祖，上層為五方如來，大殿兩側(cè)的墻壁上大面積的斑斕色彩墻繪佛教壁畫“五百羅漢演教圖”。殿前且有左右并立不太大的實心的雙塔點綴。中國古代寺廟建筑重視色彩表現(xiàn)，屋不呈材，墻不露形。整個觀音禪寺寺廟建筑以瓦紅色為主，屋頂有金色點綴，色彩鮮艷明麗。
2、大雄寶殿結(jié)構(gòu)體系
大雄寶殿位為鋼筋混凝土仿木結(jié)構(gòu)仿唐建筑，其建筑主體結(jié)構(gòu)體系采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土仿木框架結(jié)構(gòu)，屋面構(gòu)架體系采用步架和舉架復合的結(jié)構(gòu)處理方法，屋面荷載通過屋面板傳給屋面檁條梁，由梁架逐層往下傳遞，最終傳給框架柱。由于這樣的結(jié)構(gòu)傳遞體系與一般的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)建筑存在明顯的不同，因此進行結(jié)構(gòu)計算時，除了進行建模計算外，還要使進行復核計算，驗證配筋梁是否滿足結(jié)構(gòu)承重要求。由于殿內(nèi)相臨柱子之間的跨度較大，在進行結(jié)構(gòu)計算時采用了轉(zhuǎn)換梁系，采用復合梁系共同支撐其上的柱子和屋面梁架體系，最終達到仿古建筑主體結(jié)構(gòu)與裝飾性結(jié)構(gòu)的完美協(xié)調(diào)統(tǒng)一。
3、仿古建筑群屋面板的設計
在整個觀音禪寺的建筑群中，部分只有一層的仿古建筑，其結(jié)構(gòu)構(gòu)造較為簡單，但是又需要采用仿古建筑的屋面設計，因此為其設置了獨特的木結(jié)構(gòu)與框架結(jié)構(gòu)結(jié)合的單層仿古建筑結(jié)構(gòu)。本方案中大膽提出了木結(jié)構(gòu)屋面設計，由望板和椽組成木基層，既保留了仿古建筑的屋面板截面形式，也能滿足單向受力要求。由于板肋之間的距離很近、肋高較小，而且不同的屋頂造型復雜多樣，考慮到屋面板的舉折模板鋪設難以控制，因此在結(jié)構(gòu)設計中采用控制板底標高來控制高程。在屋面施工時，采用預制椽子在現(xiàn)澆混凝土板的方式進行施工方案設計。為控制施工過程中的部件受力不超限，需按照施工堆疊前和堆疊后不同受力狀態(tài)進行強度、抗裂和撓度的驗算。
4、仿古建筑群斗拱設計
在大部分主體結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土的仿古建筑中，斗拱和雀替是作為純裝飾構(gòu)件，不考慮其受力，與主體結(jié)構(gòu)分別澆筑成型。屋檐荷載通過斗拱上方的現(xiàn)澆混凝土桃尖梁、斗拱中間的現(xiàn)澆混凝土剪力墻傳給剪力墻下方的額枋斗和拱，裝飾性斗拱必須在桃尖梁施工前安裝就位。雀替采用鋼筋混凝土預制構(gòu)件，通過主體結(jié)構(gòu)澆筑時留設的預埋件與額枋和檐柱焊接連接。采用這樣的建筑結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)型式簡單，細部只需要經(jīng)過油漆彩繪處理，就能使整個建筑物外觀渾然一體，完全達到木結(jié)構(gòu)的藝術(shù)效果。
但是在本方案中，選用了裝飾性構(gòu)件和受力構(gòu)件結(jié)合的設計及施工方式。雀替采用鋼筋混凝土預制構(gòu)件通過預埋件焊接連接。而斗拱系統(tǒng)全部采用現(xiàn)澆斗拱，斗拱在結(jié)構(gòu)中實際為受力構(gòu)件。采用斗拱作為受力體系，既實現(xiàn)了對出檐的處理，也減少的撩檐檁的斷面高度。在角科斗拱的老角梁處理上，設置了暗梁，與斗拱寬度一致，這樣不僅僅實現(xiàn)了長梁的出挑，也控制了受力均衡，加強了結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定性。
四、結(jié)束語
中國古代木結(jié)構(gòu)建筑有著獨特的結(jié)構(gòu)方法和布置規(guī)模，在進行仿古建筑設計時，應取長補短，采用鋼筋混凝土的主體結(jié)構(gòu)，同時吸收傳統(tǒng)中國古建筑結(jié)構(gòu)設計的精髓，不僅僅在建筑外部造型設計和局部裝飾設計中達到仿古的效果，更需要在掌握設計規(guī)范的基礎上，根據(jù)自己的經(jīng)驗積累對計算機結(jié)構(gòu)計算結(jié)果進行合理的調(diào)整，才能提高仿古建筑結(jié)構(gòu)設計的質(zhì)量。
