木結構建筑范文

時間:2023-03-17 07:23:31

導語:如何才能寫好一篇木結構建筑,這就需要搜集整理更多的資料和文獻,歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文,供你借鑒。

木結構建筑

篇1

【關鍵字】木結構混合結構 抗震節能防潮

中圖分類號:TU318文獻標識碼:A

我國使用木結構建筑的傳統可以追溯到上千年,尤其是一些宮殿、寺廟、教堂等;而歐美國家更有非常悠久的使用木結構建筑的歷史。人們對生活質量的要求也隨之提高,追求健康、環保的生活居所,木結構建筑成為了整個房地產建筑的新趨勢。

首先,木結構房屋結構靈活,形式多樣

由于木結構的多樣性,可以從傳統到現代等多重風格。不論獨棟還是多戶住宅,或者商用、公用建筑如學校、醫院、托兒所等建筑,輕型木結構房屋都有價格優勢。通過使用屋蓋桁架和工程木產品,還可用于跨度較大的建筑物。更進一步,可以建成四層建筑,滿足住宅的需求。也可以通過與混凝土結構相結合形成混合結構,從而提高建筑物的性能、節約成本、提高居住滿意度。但實際上,木結構建筑并不是只適合單戶住宅,多戶住宅也能夠應用木結構建筑。目前在上海、山東青島、遼寧營口等地,混合結構建筑技術已被應用于“平改坡”工程,它可以在一定程度上解決地基承載力不夠、空間狹小等問題。同時,由于木結構重量較輕,可通過設計適用任何建筑的要求,因此將木結構應用在實際建造中完全可行,也可以節省大量能源。

木材易于加工,施工周期短

木結構房屋用到的材料一般都是直接購買的尺寸規格的軟木或工程木,原材料運到現場后,只需要在施工現場按設計圖切割下料,在施工過程中,木材易于加工,使用基本的手動或電動工具,可以輕松切割、鉆孔或緊固。木材的重量輕,一個工人就可以搬運,不需要大的機械設備。木構件如屋頂桁架、平行弦桁架、墻等可以預制,也可以在現搭建。如果是規格的建筑,整個木結構房間可以工廠預制,再用吊車現場安裝。正是木結構房屋的特殊性,施工周期是傳統房屋的一半左右,一般要3到4個月便可以完成。為開發商大大縮短了資金回籠時間,降低成本。相對于其它建筑,平臺式木結構建筑無論是在施工時,或是建成后,都十分易于改造,保障了施工質量。

環保節能

任何住宅在建筑和使用中會對環境有很多負面影響。這包括自然資源的消耗,對自然環境的破壞,水源及空氣污染及排放廢物。中國在這方減輕這些環境影響方面壓力越來越大。與其它建筑相比,木結構更具有環境優勢。首先,木材是唯一可以在生的資源,全世界很多國家都采取了優化的森林管理體系和認證項目,這樣的措施保證了木材資源的長期供給。認證體系是由第三方認證森林被有效管理,符合嚴格的環境、經濟及社會準則。認證項目需要在木森林砍伐的同時栽種新苗。其次,使用木材減少空氣以及水資源污染。木材是唯一的“負碳”型建筑材料。樹木每生長1立方米能吸收1噸二氧化碳并釋放3/4噸氧氣,二氧化碳以碳的形式儲存在樹木中??撤ズ蟮臉淠局瞥赡静漠a品后,能在其生命周期內始終固化最初由樹木吸收的碳。對木結構、鋼結構以及混凝土房屋對環境影響的比較結構表明:木結構的全球變暖潛能比鋼結構房屋少23%,比混凝土房屋少50%。木結構的空氣毒性指數比鋼結構房屋少74%,比混凝土房屋少115%;所產生的固體廢料,混凝土房屋比木結構房屋高58%;生態環境破壞的角度考慮,混凝土結構是最嚴重的(120.46元/m2),鋼結構(91.64 元/m2),而木結構則是最少的(56.43元/ m2)。同時,現代木結構節省能耗,木材是一種天然的隔熱材料,木材具有很多微觀氣孔,是一種天然的保溫材料,在同樣厚度的條件下,木材的隔熱值比標準的混凝土高16倍,比鋼材高400倍,比鋁材高1600倍。即使采取通常的隔熱方法,木結構房屋的隔熱效果也比空心磚墻房高3倍。這意味著鋼材、混凝土或磚石結構建筑如果要達到木結構相同水平的節能性能,必須使用更多的保溫材料或加厚墻體。采用木結構墻體比普通混凝土墻體在相同厚度的情況下保溫能力高7倍左右。

抗震性

木結構由于木材的強度與柔度,具有天然的抗震性能。木材輕質高強,因而地面加速度在木建筑物上所產生的能量沒有其它建筑物大。柔韌優于其它材料,可以吸收并消散能量。在這種建筑中,木構件細小、尺寸規范、間隔緊密。大多數的框架由三個部分組成:構成墻壁骨架的垂直墻骨;構成樓板的水平擱柵;以及支撐屋頂的椽木或衍架。當墻由斜撐木板或輕質木基板材而形成墻覆面板時,它具有了側向抵抗力,并進而形成了一個剪力墻系統——輕質、高強、且建造效率高。所有部件共同支撐建筑物,使之可以抵抗重力、風及地震。世界各地的專家都深度研究過地震造成的損害。2008年的汶川地震毀壞了大部分的混凝土、磚石建筑,但木結構建筑基本沒有損傷。實踐表明,木結構韌性大,對于瞬間沖擊荷載和周期性疲勞破壞有很強的抵抗能力。

木結構建筑耐久且適合多種氣候

木結構建筑在任何氣候條件下甚至高溫度或大風區域,都可以保持耐久性能。木材是一種天然、健康的且極具親和性的材料,木材經過了現代技術生產加工成不同的墻體型材,再經過阻燃、防腐處理等工序,更加堅固耐用。對抗下沉應力、抗干燥、抗老化,具有顯著的穩定性。如果使用得當,木材則是一種穩定、壽命長、耐久性強的材料。中國北京的天壇始建于1420年,已歷經好幾個世紀的嚴寒與酷暑。

防潮性

人們通常誤以為水是木材的敵人,情況并不是這樣,關鍵在于在設計和建造當中采用以木材為基礎的建筑產品時應懂得如何控制水分。因此所有建筑用材進行烘干處理,通過烘干處理的木材可以避免絕大多數的體積變化,這些木材已預先干燥至含水率19%以下。如果木材的含水率等于或小于19%,那么木材被認為是干燥的。木材的含水率在28%左右時達到纖維飽和,纖維飽和是干縮和腐爛的基準點。除非木材的含水率達到或超過纖維飽和點,否則腐蝕菌一般不會生長。同時,我們對木材采用防腐劑進行浸漬的防腐處理,采用天然植物油做表面涂層,來防止水侵蝕。事實上,與其他常用建筑材料相比木材更不容易因為偶爾浸濕而受到永久損壞。

木結構具有造價優勢

在北美、日本和英國,平臺式木結構建筑是最為經濟的中低密度建筑形式。中國目前有研究顯示,在很多情況下,平臺式木結構建筑與混凝土建筑的造價正在趨于接近。隨著產業的發展與規?;?,平臺式木結構建筑在中國的造價會越來越低。

篇2

關鍵詞:竹木建筑;生態建筑;木建筑結構;良性循環

根據相關調查數據顯示,木結構建筑已經遍布全球,在建筑市場上,采用木結構建筑的住宅已經占據主導地位,是人們首選的建筑結構。目前,木結構建筑通常被用于學校、廠房和體育館等。但隨著社會經濟的逐步發展,生活水平的不斷提高,人們對居住環境舒適度有了更高的要求,因此,木結構建筑更加受到廣大人們的熱愛和關注。

1 竹木建筑與生俱來的低碳性能

竹木建筑材料之所以能夠越來越受到廣泛應用,主要是其自身具有較多的特點,最突出的特性就是低碳性能,并且竹木建筑材料是一種可再生資源,即具有可回收、再生產、低碳環保等特點。竹木生長在泥土里,最終也回歸于泥土,這就是一種純粹的自然再生資源。竹木在自然生長循環的過程中,既不消耗自然資源,同時,生長過程中也不會造成任何的環境污染和空氣污染等,是非常環保的自然資源。它自身還具備一個較強的優勢,即生長周期較短,因此,竹木資源比較豐富,在使用的過程中也比較容易加工,這也是竹木材料在木建筑中被廣泛應用的重要因素之一。

竹木建筑技術的優點:取材方便、成本較低、施工期短、結構占用空間少、質量優質、彈性好等。竹木建材經久耐用,即使被損壞也比較容易修復,而且修復后的效果較好,木材料建筑物比較容易維護和更新。加上自身取材和建筑技術的優點,是木建筑行業首選的建筑材料,構建真正意義上的低碳建筑。

竹木材料相對于其它建筑材料,其組織結構比較簡單,竹木的維管束和竹桿平行排列,因此,竹木建筑的抗劈性能較高,尤其是需要彎曲加工的建筑,竹木是最好的選擇材料。從力學的角度分析,竹桿上部強度較大,并且竹壁的外側比內側的力學強度大,因此,從這個角度說,竹木被譽為自然界中效能最高的材料。建筑選材中,一定程度上,竹桿能夠代替木材和金屬。

2 竹木建筑新材料在木建筑中的應用

2.1 竹木規格材

我國人工林竹木地區以湖南和安徽地區為典型,在我國森林使用相關規定的法律法規基礎上,采用人工林結構,北美曾對竹木規格進行分級測試,綜合評估竹木規格材,從而得出相關數據。竹木規格材具有可彎性,并且力學強度較大,在建筑中能夠有效滿足墻骨和屋架等各種要求,而常規的SPF規格材通常被竹木規格材代替。

2.2 竹木復合覆面板

我國的毛竹和速生楊木資源較為豐富,在采用該種材料時,主要是利用改性酚醛膠黏劑(PF)。建筑采用竹木建材之前,首先,進行結構設計和科學的工藝加工,通過這樣的操作程序加工竹木,加工成輕質高強的竹木覆面板材。在測量好建筑需要材料的尺寸和穩定性能的基礎上,進一步加強其力學性能,這時竹木復合覆板面的性能就會達到甚至超過OSB/4級的要求。這一方面是由于竹木材料比較好加工;另一方面是因為竹木自身的性能較高。

2.3 竹與木的搭配

2.3.1 空心與實心的搭配。采用竹木復合材料的建筑,其外觀是竹材,從建筑的強度和加工特性以及穩定性的角度來分析,其它竹材不能與之相比較。而竹木復合建筑材料加工過程比較簡單,竹木的竹節內部有節板,加工竹木復合建筑材料時除去節板即可,把加工好的圓形木棒插人竹筒作芯材,竹筒與芯材之間會有縫隙,這個縫隙可以用樹脂來填充,使竹筒和芯材構成一個整體。

2.3.2 剛與柔的搭配。所謂剛柔并濟的效果,在竹與木的結合中詮釋的非常恰當,木材是剛性材料,因為它具有質輕高強和順紋抗壓的性能。竹材屬于柔性材料,竹材的性能相對于木材來說更穩定,而且密度較小,具有抗劈性能。因此,竹材與木材二者相搭配,其性能剛柔并濟、相互穩定,并且施工中方便快捷,力學性能也較強,由此看來,二者在建筑中搭配使用能夠得到很好的建筑效果和性能。

篇3

關鍵詞:老式木結構建筑;防火設計;阻燃處理;表面防護;電氣隱患;防火技術

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

中圖分類號:TU318 文獻標識碼:文章編號:

前言

我國老式木結構建筑,無論從應用規?;蛘邤盗?,還是從相關消防技術研究的廣度和深度,都跟國外老式木結構建筑應用較多的國家存在很大差距。按照我國現行GB50016-2006《建筑設計防火規范》的有關規定,老式木結構建筑的耐火等級在三級與四級之間。經過多年的干燥,木材構件成了“全干材”,含水量很低,極易燃燒,火災危險性極大。特別是古建筑火災,損失之大往往是難以估計的。為了系統、完善地解決有關老式木結構建筑的消防技術問題,為老式木結構建筑在我國的安全應用提供科學的技術支持。

1、老式木結構的防火設計工作

老式木結構建筑的防火設計構造應按照GB50016-2006《建筑設計防火規范》的有關規定進行。通過合理的結構設計和構造措施來控制火勢的蔓延,使老式木結構建筑滿足防火要求才是最重要的。

1.1 防火分區。建筑物內部某空間發生火災后,火勢會因熱氣體的對流和輻射作用,或者從樓板、墻體的燒損處和門窗洞門向其他空間蔓延擴大開來,最后引發整座建筑的火災。因此,必須通過防火分區將火勢控制在一定時間和一定區域內。由于老式木結構建筑的耐火等級介于GB50016-2006《建筑設計防火規范》中的三級和四級之間,其防火分區和防火間距都應按照規定的要求執行。與防火分區直接相關的包括建筑層數、長度和面積等參數,使用防火墻作為耐火屏障可以控制火勢蔓延到相鄰的建筑物。

1.2 防火間距。建筑物起火后,由于熱輻射的作用,可能使鄰近的建筑物被烘烤而起火,同時考慮到人員疏散和滅火救援的需要,建筑物之間應有防火間距。石老式木結構房屋之間的防火間距應不小于8m,老式木結構房屋之間的防火間距應不小于12m。對原已建成的大村寨應積極采取開辟防火通道的有效措施,將位于防火通道上的建筑遷出重建,以使得在火災發生時不至于出現“火燒連營”的情況。為防止外部失火的殃及,有條件的地區應在老式木結構建筑挖出防火溝作為防火隔離帶,并及時去除雜草、灌木、枯葉、樹枝等可燃物。

1.3 構造措施?;馂脑囼炞C明,發生火災的建筑對相鄰建筑的影響與該建筑物外墻的耐火極限和外墻門窗洞口的開口比例有直接關系。如果相鄰建筑的外墻無洞口,并且外墻能滿足1.00h的耐火極限,防火間距可減少至4m。考慮到有些建筑完全不開門窗比較困難,允許每一面外墻開孔不超過10%時,老式木結構建筑之間的防火間距可減少至6m,但要求外墻的耐火極限不小于1.00h,同時外墻圍護結構的材料必須至少是難燃材料。外墻和防火墻上的開口數量和尺寸都應被限制。廚房盡量單獨設置。在有火源的房屋內,須設置防止火焰、火星及輻射熱危害的防火設施(如防火隔墻、防火幕、防火隔板或壘砌磚墻等),使老式木結構與火源隔開,并在樓板上用石塊、磚等非燃燒材料作襯墊,分隔火源與樓板。

1.4 自動報警與滅火設施探測、警報系統對人們盡早地撤離建筑物是至關重要的。安裝探測器并使之保持良好的工作狀態是目前在建筑物火災中保證人身安全最有效的方法。有條件的建筑中應安裝煙感或溫感探測器,以便及早發現火災。在建筑物中安裝噴淋系統,以此應對在日常生活中存在的火災隱患?;馂陌l生時,噴淋系統被自動觸發并將冷水噴灑在燃燒區域。噴淋系統可以在消防員抵達之前控制火勢的發展,有利于對初起火災的撲救。

2、木材的阻燃處理工作

木材的燃燒等級低,通過適當的阻燃處理可使其燃燒性能等級由B2級提高到B1級。阻燃劑的阻燃途徑主要有:抑制木材高溫下的熱分解、抑制熱傳遞和抑制氣相及固相的氧化反應。以上阻燃途徑相輔相成、相互補充、互為因果。一種阻燃劑往往具有一種以上的阻燃作用,并有側重。因此,在木材阻燃劑配方中一般都選用兩種以上的成分進行復合,各成分相互補充,產生阻燃協同作用。常用的木材阻燃劑主要有:磷系阻燃劑、氮系阻燃劑和硼系阻燃劑等。經過阻燃處理的木材,抗火性能明顯提高,木構件表面火焰的燃燒速度降低,相應地提高構件的耐火極限,改變其燃燒性能,但不能提高構件的耐火等級。

3、木材的表面防護工作

表面保護是在最后加工成型的木材及其制品上涂覆阻燃劑或防火涂料,或者在其表面包覆不燃性材料,通過這層保護層達到隔熱、隔氧、抑制燃燒的目的。這是目前對木材進行防火保護最有效的方法。

20世紀60年代,我國研制出了非膨脹型防火涂料,如過氯乙烯防火漆等,通過涂料本身的難燃性或不燃性,或者通過涂層在火焰下釋放出不燃氣體并在表面形成釉狀物的絕氧隔熱膜來保護基材。20世紀70~80年代,又陸續研制出各種膨脹型防火涂料,用作木質材料的飾面型防火保護層。膨脹型防火涂料受熱后,會形成多孔性的海綿狀炭化層結構,具有很好的隔氧隔熱保護作用。將其涂刷在可燃建筑結構上,遇小火不燃燒;火勢不大時,具有阻滯延燃能力,從而減緩火焰傳播速度;離開明火后能自行熄滅,可提高材料的耐火能力,防止火災迅速蔓延擴大,但不能完全阻止和消滅火災。

4、電氣火災隱患的消除工作

用電安全方面必須嚴格按照電氣規程的要求進行電氣線路及設備的安裝,積極消除電氣火災隱患,嚴禁私拉亂接,對陳舊老化的線路必須立即進行改造。嚴禁使用大功率照明燈具和用電設備,照明燈具應與可燃物保持足夠的安全距離。用電設備要有可靠的防雷接地措施。木屋蓋吊頂內的電線應采用金屬管配線,或使用帶金屬保護層的絕緣導線。白熾燈、鹵鎢燈、熒光高汞燈及其鎮流器等不應直接安裝在木構件上。

5、其它防火保護工作

房屋的防火安全性能與建筑物結構材料的燃燒性能存在一定的關系,但更大程度上取決于使用者對火災的防范意識以及所采取的防火措施是否科學合理。

5.1 完善滅火設施。首先,消防站的建設要遵循因地制宜、多種形式、小型適用的原則,人員數量也要切合實際。其次,進行消防規劃時,在缺乏水源的地區,要結合當地的地形特點,建設不同類型的消防水池和消防泵房。在消防車能夠到達的地方,應修建供消防車取水用的設施。例如,可以結合木建筑依山而建的地形條件,在山坡的較高處修建高位消防水池,建成常高壓消防給水系統,滿足滅火的需要。第三,有城市消防系統依托的老式木結構建筑應在不影響建筑內、外形象的條件下設置消防管網和自動滅火系統。對于不具備自動滅火條件的建筑,應配備消防器材設施,無法設置消火栓系統的,采用手抬機動泵串聯遠距離供水滅火。

5.2 建設多種形式的消防隊伍。由于專職消防隊駐地可能離建筑很遠,一旦發生火災,單純依靠消防隊伍滅火“遠水解不了近渴”,因此加強多種形式的消防隊伍建設也是十分重要的。有效地發動群眾,自力更生,以解決消防設施的不足。尤其是村寨老式木結構建筑的消防更要靠發動群眾,從實際出發,因陋就簡,自力更生。最大限度地減少和杜絕村寨火災的危害。

6、結束語

綜上所述,影響老式木結構建筑耐火極限的主要因素有:材料的燃燒性能、構件的截面尺寸和木材的保護層厚度等方面。房屋的防火安全性能還在很大程度上取決于使用者對火災的防范意識、室內裝飾材料的可燃性以及防火措施是否得當等因素。因此,老式木結構的防火工作是十分重要的,適當的防火間距、安全疏散通道、煙感報警裝置的設置等都是防止火災發生的必要措施。

參考文獻:

[1] 彭磊,邱培芳,張海燕,倪照鵬,劉庭全,多層木結構建筑防火要求及應用現狀[J],消防科學與技術,2012,(2)

篇4

古建筑的修繕要尊重傳統和古建筑的維修原則,定好方向堅持不改變原形制、原結構、原工藝、原材料的原則。同時還應該靈活運用現代的科學技術來彌補傳統工藝材料的不足及缺點,增強其性能。

關鍵詞:云南藏族獨克宗古城建筑材料結構使用情況

中圖分類號:TS958文獻標識碼: A

香格里拉的獨克宗古城以1300多年的歷史來論,是目前中國藏族藏式民居保存最完整的古城,具有濃厚的藏傳佛教宗教色彩。因其文化及地域的獨特性造就了藏族建筑的傳奇。然于2014年1月11日的一場大火,獨克宗古城受到了折損?!蔼毧俗诠懦堑膫}房、金龍、北門三個社區受到了不同程度的災害,總受災戶數335戶,其中燒毀房屋242棟,因建立防火隔離帶拆除43棟,拆除房屋屋頂50棟。除造成房屋、商鋪、基礎設施等受災外,此次火災還造成古城內部分文物、唐卡及其他佛教文化藝術品燒毀,具體受災損失尚且還無法估計?!报D―《百度百科香格里拉大火事件》。建筑可以再建,然其文化藝術和歷史痕跡卻很難復原及不能復原。

一、獨克宗古城建筑殘損原因分析存在必要性。

獨克宗古城位于云南省迪慶州香格里拉縣建塘鎮,海拔3300多米,始建于唐朝,距今已有1300多年的歷史。通過資料查詢和實地考察,獨克宗和麗江一樣曾是滇藏“茶馬古道”上的重鎮,是馬幫進藏的第一站,至今石板路上還留著深深的馬蹄印。作為目前中國保存最好最大的藏民群居性建筑,獨克宗古城備受世界的青睞。獨克宗古城按照佛經中的香巴拉理想國建成。在古城興建時,建筑材料大都就地取材,工匠們發現當地出產的一種白色粘土可作為房屋外墻的涂料,于是古城民居外墻皆涂成白色,這點風格一直沿用至今。每到夜晚,銀色的月光把白色的古城打扮得分外妖嬈,于是當地人就把古城稱做“獨克宗”,“獨克宗”藏語意為“月光之城”。

2001年,獨克宗古城被批準為云南省歷史文化名城。

具有1300年歷史的獨克宗古城不只是一座藏族文化的物質縮影,更加是一部記錄藏族歷史的教科書。民俗傳統伴隨著古建筑保存了千年。為后代保留了豐富的藝術文化財富。誠如導師所講:云南藏族地地理位置奇特,地處青藏高原東南邊陲橫斷山脈附近,自然景觀神奇險峻,雪山、峽谷、草原、高山、湖泊、原始森林同時存在。云南的少數民族眾多,民俗的影響及融合造就了獨特的云南藏族文化。獨克宗古城建筑的存在是對一方水土歷史、文化、經濟、藝術的完美體現。

任何物質都因分子的不規則運動會有所應變,有好的一面,同時更存在損害的一面。古建筑同樣存在這樣的境遇,以本文為例,獨克宗古鎮存在著巨大的殘損問題。這就需要我們深入研究建筑物的材料、結構、工藝、使用情況等方面,分析研究出古建筑的折損點,以便對其進行優化處理及保護,為后代保管好這份財富。

二、云南藏族獨克宗古鎮建筑材料的殘損分析及修繕。

云南藏族獨克宗古鎮建筑材料以木材和石材為主,木材獨有的特性適用于建筑,同時也影響著建筑。木材的多孔性、調濕性、觸覺性、視覺性、可塑性、柔韌性等在建筑中起到好的作用,然木材的吸濕性、脹縮性、脆性、老化性、表面鈍化性、易燃性則成為其建筑殘存的元兇。

1木材吸濕特性

木材的缺點之一是吸濕,這一特性直接影響木制品的質量。當空氣的濕度大于木材時,木材就吸收空氣中的水分,稱為吸濕;相反,如果木材的濕度大于其周圍空氣時(即木材比空氣濕),木材中的水分就蒸發到大氣中去,稱為我們所說的干燥。木材干燥就是利用木材的吸濕特性。木材的吸濕性會導致木材隨著環境溫度和空氣濕度的變化出現變形、翹曲和開裂等缺陷,使木材材質降等甚至成為廢材。云南香格里拉用材樹種有云杉、冷杉、鐵杉、槭樹、紅樺、白樺等,這類木材大多數易干燥,性能穩定,適合于云南。

2木材脹縮特性

濕材因干燥而縮減其尺寸或體積,謂之干縮;干材因吸濕而增大其尺寸或體積,謂之濕脹。干縮和濕脹是木材固有的性質,木材的脹縮性會導致木制品尺寸不穩定,引起變形、翹曲和開裂。木材的這種缺點,可以通過人工干燥及其他方法來減輕和克服。利用電磁波可以被自由旋轉的水分子吸收的原理,微波干燥木材能有效地使含水率較高的木材干燥。

3木材脆特性

通常年輪寬度非常大的針葉樹材,晚材率小的輕質材,年輪寬度極窄的闊葉樹環孔材以及應壓木等,往往就是脆性材,例如云杉。脆性木材不宜用于橋梁、屋梁、運動器械。云南香格里拉脆性材偏多,在進行脆性材的運用時要注意。

4木材耐腐蝕性

木材的老化性表現在木材的耐腐蝕性能,而木材所在的自然環境光照、雨水、風力等自然能力會對木材表面及性能進行損壞。云南香格里拉地勢高達三千米以上,紫外線強,溫帶氣候,空氣濕度高。防止木材老化可以在涂料中加入紫外吸收劑和防氧化劑進行處理。

6木材易燃特性

木材容易燃燒,凡是以木板為基質的木制品、木構件和木建筑物,都要注意防止火災的問題。云南藏族室內是以木結構為主,所以就要尤為注意木材的防火處理。

方法一:與不燃物質混用,使可燃性成分的比例降低,或用覆面材料隔斷火焰與熱和氧的接觸。例如,云南藏區的月光石,這也是木材與石材的巧妙結合,不至于一家起火其他家遭殃的情況發生。

方法二:結合現代科學技術研究,對木材表面注射藥劑進行防火處理。

相對于木材的性能,石材的穩定性就好一些。石材的硬度高,耐腐蝕的性能也強,但其韌性卻遠沒有木材好。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,更強。

三、云南藏族獨克宗古鎮建筑結構的殘損分析及修繕。

獨克宗古城的倉房、金龍、北門三個社區受到了不同程度的災害,總受災戶數335戶,其中燒毀房屋242棟,因建立防火隔離帶拆除43棟,拆除房屋屋頂50棟。除造成房屋、商鋪、基礎設施等受災外,此次火災還造成古城內部分文物、唐卡及其他佛教文化藝術品燒毀,具體受災損失尚且還無法估計。”――《百度百科香格里拉大火事件》。

文中描述的大火說明了獨克宗古鎮在建筑結構上存在巨大的問題。云南藏族的建筑經過歷史的巡禮,因其地理環境存在森林,防火一直是其建筑的特色。建筑以內不見土,外不見木而形成的獨特建筑結構就是為了能夠防火。木材框架外邊包裹著厚厚的砂石層能夠很好的阻擋外部火源。屋頂是以木質結構,但其與下面的梁柱結構是以鑲嵌和榫連接,方便于內部起火時可以直接把屋頂掀掉達到滅火的目的。然因現代的發展,部分居民加固了其連接處,導致了上述情況的發生。

隨之時代的發展,建筑的結構在一定程度上會有所改變,比如云南藏族的木結構建筑因為材料的進步,部分家庭已經開始向框架結構以及鋼結構過渡。屋頂也會因為其新型材料的研發而進行著變化。對于建筑物的“更新”作者是持觀望的態度的。建筑物風格的形成不是一個短期的過程,它是經過時代的更替,不斷的試驗,調整,試驗的循環改進的。所以一個地區的建筑風格是與其周圍的環境相適應的。改變時要考慮清楚原設計的意義及功能,尊重廣大勞動人民的智慧成果,隨時保持嚴謹鄭重的工作態度。

四、云南藏族獨克宗古鎮建筑使用情況的殘損分析及修繕。

長輩常說:老屋有人住會長壽,沒有人住會老得很快。

這句話是非常有道理的。因為這是存在一定的科學理論的。其一是人類的生存需要空氣陽光和水,而這些物質的多與少,密與疏會影響人的身體,相對應的人就會適當的改變建筑的情況來適應自己,例如夏天就會注意屋內的通風和空氣的溫濕度,冬天則會注意保暖和防風。所以住久的老房屋是會隨著主人為了適應自然環境的氣候變化,做到了通風散熱和保暖御寒。這樣,建筑的材料――木頭和石材等才能夠在一個相對恒溫的環境壽命更長。其二是人類的活動會一定程度上抑制昆蟲對于建筑的損害。做飯時的腌熏烤制會對建筑材料起到保護作用。因此老屋有人住會長壽,沒有人住會老得很快。

當然因為長時間的使用居住,房屋會有一定的損害,例如一些生活磨合的痕跡,家里成員對建筑表面的破損等等。但是小面積的損傷是必然存在的,雁過留痕,何況幾十年的居住??俊V劣诖竺娣e的損傷絕大多數是人為的或者是意外造成的損傷,我們應該盡可能的避免其發生。

五、總結

一座古建筑,他的材料,結構,工藝,使用情況等記錄了時代的痕跡,先人的生活習慣和風俗人情,更重要的是記錄了當時的杰出工藝,那是留給后人的無價遺產,我們只能把建筑的前期維護和修繕做好,如果毀掉了再想復制,那么也只是整體感覺相似而已,建筑的歷史感,先人工藝的妙筆,建筑材料的再生將不復存在。因此我們對古建筑要進行深入研究分析,找出其殘損原因,進行前期維護修繕,將工作做在前面。

云南藏族傳統民居中存在著很多樸素的原生建筑設計思想。開展這類地域性的民族建筑研究,應深入了解其生態建筑、文明歷史,挖掘傳統生態民居建筑的特色,為當代建筑的設計提供理念和思路,為設計提供閃光點。因此,對于原生態的民居建筑,任何時候都不要用過時來決定他的去留,應該吸納其精華,在宏觀和微觀兩方面不同層面的分析研究,讓其為現代建筑增磚添瓦。

參考文獻

【1】云南民族村寨調查-藏族中甸尼西鄉形朵村,高發元著,昆明-云南大學出版社,2001

【2】家具與室內裝飾材料手冊,鄧涯主編,北京-化學工業出版社,2007

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【關鍵詞】 古建筑;木結構;抗震;構造;原理

1. 前言

我國的傳統古建筑多數以磚瓦和木材作為主要的建筑材料,其中木構架結構基本是主要的結構形式。一般采用眾多的木構件進行組合,形成一定的框架體系,柱網平面間采用均衡對稱形式,形成格局。結構一般由橫梁、立柱、順檁搭建而成,不同構件間的結點往往通過榫卯來吻合,從而構成彈性框架。結構體系又可以具體分為穿斗、抬梁和干闌式三類。木結構建筑在防震抗震方面有很大優勢,這種結構與今天的框架結構相類似,借由木材本身的特點及斗栱與榫卯存在伸縮余地等特點,能夠在一定程度上減弱地震造成的危害,“墻倒屋不塌”正是對這種結構特點的形象說明。

2. 古建筑木結構抗震構造與原理

我國的古建筑以木結構為主,在構造上主要由基礎、柱子、斗拱、梁架、屋頂等部分組成,其中,梁與柱采取榫卯節點形式連接,千百年來,它們歷經了各種地震災害而保持完好,體現出良好的抗震性能[1]。著名的義縣奉國寺大殿,為我國現存最大的單層佛殿建筑,據寺內元、明、清碑刻記錄,曾“經庚寅地震”(1920年武平6.7級地震)“無所壞”。1975年海城地震,義縣處于主震斷面線上,奉國寺山門、無梁殿等清代小型建筑多受損害,而大殿基本安然無恙[2]。海城地震,關帝廟與三學寺等一些古建筑只是瓦頂和外墻部門出現了輕微的損傷,建筑物整體基本完整。1976年,我國發生了唐山大地之,其中薊縣烈度為八度,獨樂寺中矮小的建筑均發生了墻倒屋塌的現象,但遼代公元九八四年修建的高達二十余米的山門與觀音閣卻完整無損,這兩座建筑皆為木結構。這些都充分說明了我國木結構式古建筑在抗震方面的性能是十分優越的。

2.1 古建筑體型上的抗震特點

建筑物平立面布置需要滿足“規則、對稱、剛度與質量變化均勻”的特點才能夠很好地實現抗震效果。剛度和質量變化均衡有兩方面涵義,第一是指在結構平面的方向上,傳統建筑的質量中心和結構剛度中心相對一致,扭轉效應基本不會使離剛度中心較遠的構件產生嚴重震害,另外,結構立面上,沿結構的高度方向,剛度與結構質量不會發生懸殊變化,不會產生薄弱層,所以就不會造成集中的變形,也就不會加速結構倒塌。我國的古建筑在平面布局上具有相對簡明、清晰的組織規律,從整體上看,重要的建筑一般都實施均衡對稱式,將庭院作為單元,沿橫軸線與縱軸線涉及,借助建筑群體之間的有機組合與烘托,不僅能夠使主體建筑看起來更為壯麗宏偉,也能夠有效地減輕地震扭轉效應。這是因為建筑物形狀的規則性使得地震發生時,建筑物各部分震動相對協調一致,不至于出現應力集中的現象,減弱了地震對建筑物造成的影響。

2.2 古建筑在選材和節點構造上的抗震特點

木結構構架的整體剛性比較好,雖然木材容易在外力作用發生變形,但由于其本身較強的柔性特點,所以仍然具備了一定的恢復變形能力,這個特點對抗震來說十分重要。將木榫作為柔性建筑的結點而成組的斗栱,其橫縱構件相連,恰好形成彈性節點,當地震發生時,斗栱恰似大彈簧,劇烈顛簸的過程中可以抵消掉很大部分地震的能量,從而減輕建筑物受損程度。榫卯構造技術是我國傳統木建筑普遍采用的技術手段,體現了我國建筑“以柔克剛,順應自然”的思想哲理。這種方式充分利用了木材本身的柔性與彈性,如同動物骨骼與關節一樣可以進行一定的扭轉與伸縮,從而增強了建筑物的抗震性能。

此外,古建筑采用地栿和額枋將柱網連成整體,也能很好地加固建筑物的整體剛度。發生地震時,柱腳下插在柱礎內的管腳榫能夠有效地固定柱身,防止柱腳滑動,抵制擠壓與摩擦帶來的沖擊,減輕地震能量。很多明清建筑的基礎工程往往更出色。一般采用在仿佛基坑下打入木樁,再用碎石進行嵌檔,并加以灌漿砸實,最后夯筑一些小夯灰土,并壘砌柱礎石,磚砌攔土墻,磚石包砌臺幫。次來的地基下部都是柔性結構,而上部則是剛性結構,就像是彈簧支座上放了剛性物體,能夠極大緩沖地震帶來的能量,有效抗震。還有一部分做法,諸如在檐柱上加入側腳與生起,使建筑物整體性和重心更為穩定,同時強化了垂直構件與水平構件的結合。這種做法使我國古建筑經歷了多次地震的考驗與沖擊,建筑整體依然能夠保持良好形態,顯示了我國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層結構特點

多層木造結構往往在層與層的過渡上采用纏柱造與叉柱造兩種方式,叉柱造指的是將上層的檐柱底部設置一個獅子開口,從而插入平坐柱的斗栱內,平坐柱進一步叉立于下檐柱的斗栱上,向內退進,長度為半柱徑。比如河北正定的龍興寺,宋代的轉輪藏殿和薊縣的獨樂寺與遼代的觀音閣,這種構造相對簡單,省事,且不用另增構建。其缺點主要在柱腳開口上,一般會影響柱體的強度,使里面因為收進比較少,造成外觀上不夠穩定。纏柱造見于《法式》,指的是在通過在柱端增加斜梁的方式,將上層柱立在梁上,這種方式無論在外觀還是結構上都相對妥善,結構的穩定性也比較好,但是需要增加一個梁,腳步的每面還要在增加一組斗栱和附斛。此外,古人還會在結構層之中,加入一定的平坐層,使得每層的結構穩定性與整體性得到強化,從而更好地抵抗地震的沖擊。

3.結語

大量震害情況說明了我國傳統的木結構式建筑雖然會在地震中產生大幅度搖晃,但往往整體架構并不會遭到破壞,存在搖而不倒,晃而不散的特點,地震結束后,能夠很快恢復原狀,即使出現墻體塌陷情況也不會影響結構安全。雖然古人對木結構建筑物并未留下更多技術資料,但通過宋代的“營造法式”與清代的“營造則例”以及其他相關的文字材料與實際案例中,我們依然可以窺見古人在抗震方面的卓越智慧。這種高度有機結構體系所體現的抗震觀念是更多的偏重于“摩擦耗能,以柔克剛,滑移防震”,這種觀念和現代結構所采用的“加強結構抗震”原則十分不同,對于現代建筑物的抗震研究具有十分鮮明的啟示意義。

參考文獻

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【關鍵詞】古建筑 木結構 保護 應用

中圖分類號:F407.9 文獻標識碼:A 文章編號:

一、前言

古建筑泛指通常作為文物保護的一類建筑。我國的古建筑以木結構體系為主,源于自然,利用自然,高于自然。它以靈活的風格,合理的布局,適宜的建筑體量和精巧的裝飾取得了高度的藝術成就。在世界上享有極高的盛譽。中國的古建筑以木結構建筑為主而發展,是我國悠久文化遺產的重要組成部分。古建筑木結構歷經幾百年甚至上千年后,由于受所處環境的生物、物理和化學等外部因素的影響,經常會發生老化(如腐朽、蟲蛀、開裂等) ,從而引起木材物理力學性能衰減,最終導致古建筑木結構的殘損和力學強度降低。木材材性的變化與古建筑木結構的壽命息息相關,是影響木結構性能的內在因素,因此木材的老化問題是古建筑木結構研究中必須要考慮的方面??紤]木材老化問題,對木結構進行結構性能分析更具實際意義。

二、古建筑木結構問題探討

我國古建筑木結構所用樹種頗有講究。對樹種選擇的考慮既有自然因素,又有社會人文因素,特別是封建等級制度的因素。通過對故宮建筑木結構樹種的研究可以獲得豐富的自然和歷史信息。

隨著歲月變遷,時光流逝,數百年前古建筑常用樹種已不多,甚至絕跡。因此現代的修繕只能選用性質相近的樹種代替。由于我國天然林禁伐,相近樹種、成規格的木料也已經很難得到。這是問題之一。對此,應該開展木結構樹種的系統研究,為擴展代用樹種的選擇范圍提供科學依據。

原木砍伐后,當年材質較好,樹皮完整,木腐菌尚未能侵入皮下感染木材,同時,樹皮下的大量害蟲暫時依靠皮下豐富營養生活,尚未鉆入木材內危害。此時加工利用,可以保證材質優良。但是,高達80%(或以上)的木材含水率會造成加工木構件的嚴重開裂變形。這是一般常識,是任何專業人士都熟知的,也不會有人這樣去做。原木經過貯存,含水率會有所降低,但是貯存期的原木會迅速降等變質。如果不采取任何保護措施,3~5 年后貯存原木會成為等外材而不堪使用。這是問題之二。為解決這一問題,一般規模較大的修繕工程都應該提前備料,并對木料采取專門的保護措施。當然,徹底的辦法還是人工干燥,這就需要相應的技術和較高的投資,難度很大。

根據修繕現場施工經驗,加工木構件的內部(10cm 以下)含水率多在40% 左右,有時更高,5cm 深處含水率多在30% 左右,這樣的含水率在干燥過程中仍然會使木材開裂和變形。同時與我國2002 年頒布的“古建筑維修規范”提出的修繕更新木構件含水率須在20% 以下相差甚遠。這是目前古建筑維修普遍存在的問題,也是歷來難以解決的問題,使古建筑修繕面臨一個尷尬局面。一些工程由于工期所限,倉促做了地仗、油飾,結果造成油飾木構件的迅速悶腐,而使這些古建筑4 ~ 5 年后便不得不進行修繕。這是問題之三。是材料問題,也是體制問題。市售含水率20%以下的合格木料,特別是原木,幾乎沒有。徹底解決辦法便是對木構件做人工干燥和科學的化學防腐處理。木構件在相對較高的含水率下,極容易發生蟲蛀和腐朽。一般來說,30%以上含水率木件在油飾情況下,干燥至20%以下含水率,需5 ~ 8 年,在此期間,有效的化學保護是絕對必要的。

三、古建筑木結構防護技術

木材是生物材料,所以它在潮濕的環境中,特別是在室外的環境中, 極易受到有害生物的侵襲(腐朽、蟲蛀等)。同時,一些非生物因素(物力、化學等)也以不利于方式影響著木材,使其發生變化。

1.木結構防腐

木材防腐的歷史可以追溯到約公元四世紀,晉朝葛洪《抱樸子》內篇“銅青涂木,入水不腐”,說明當時已經把銅的氧化物用于木材防腐。現階段我國的森林資源已日趨匱乏, 許多古建筑木結構所用的防腐樹種已無從尋覓,2006 年公布的第六次全國森林資源清查結果顯示, 全國森林覆蓋率為18.21%,人均森林占有面積僅0.08 公頃, 在全球排名134 位。所以將木材進行化學防腐已是大勢所趨, 木材的化學防腐就是用有毒藥劑(防腐劑)處理木材、殺死危害木材的各種生物或阻止其生長。防腐劑分為無機和有機兩大類,無機藥劑主要是一些水溶性的鹽類,有機藥劑又可分為油類和油溶性藥劑兩類。1957 年我國第一個木材防腐廠在武漢創辦,時至今日,從事木材防腐的廠家已有一兩百家, 雖然具體的木材防腐技術有很多種, 但具體到現場施工由于工期和現場條件的限制,已沒有必要也不可能自己進行處理,材料采購時完全可以直接購買專業廠家已處理過的防腐木材,現場加工時再對鋸切部位補刷桐油,釘接處均采用不銹鋼釘, 并在釘眼處填嵌膩子和補刷桐油。木柱除采用了支撐在混凝土柱礎上以隔斷潮氣上升的設計措施外,還在柱底開了十字槽口,以利通風和多余水分外滲。防腐劑要求廠家選用不影響油漆、可用于室外的材料,如銅鉻硼(CCB)、氨溶砷酸銅(ACA)等。

2.木結構的防蟲

木材防蟲的歷史可以追溯到約公元前500 年,孔子指出樹木只有適時砍伐,才能很好的避免蟲害,這和今天木材最好在冬天采伐的理念不謀而合。一般防腐木因為經有毒藥劑處理過均有防蟲功能,為保險起見, 在與木結構接觸的地面又加做毒土處理措施,即將高濃度殺蟲藥劑噴灑在土壤中,與地基一起夯實,以隔斷地下白蟻的來路。

3.木結構防火

對木構件的防火未嚴格要求,如果是房屋木結構,則首先要從構造上避免與高溫、高熱部位接觸,必要時對木構件進行藥劑處理,變易燃體為難燃體。

4.木結構防開裂

木材防開裂的歷史最早, 可以追溯到幾千年前燧人氏的鉆木取火, 因為鉆木取火必然是在干燥的木材上進行。木材的開裂與木材的含水率有著密切的關系, 木材的含水率是木材的一項重要的物理性質,對木材的防腐、防蟲都有重要的影響。一般南方氣干材的含水率為17%-18%,北方氣干材的含水率為12%-13%。為防止木材開裂,要求廠家提供存放了2-3 年的木材, 使表面含水率能夠降至25%以下, 或提供其他方法處理過含水率能夠滿足要求的木材。

四、古建筑木結構的修繕取材

用加速腐朽獲得的木材,代替古建筑木結構中的舊木材,可以解決古建筑舊木材缺乏的弊端。一方面,在考慮腐朽條件下,對古建筑木結構大構件進行試驗研究成為可能;另一方面,在加速腐朽前,可以確保新木材材質的一致性,使得腐朽后的木材和新木材具有可比性。通過試驗研究,可以得出在不同老化程度下,各種性能指標的衰變規律,以及老化對整體性能的影響,從而可以模擬古建筑木結構在使用數百年后的實際力學性能。

中國古代木結構,在中國傳統文化中占有很重要的位置,它們代表著中國古代科技發展水平。珍惜和保護這些文物古跡意義重大,本文針對古建筑木結構研究中存在的問題,把生物化學的研究方法應用到建筑結構分析中,用加速腐朽來解決古建筑木結構研究中的老化問題。用加速腐朽獲得的木材,代替古建筑木結構中的舊木材,可以解決古建筑研究中舊木材缺乏的問題,同時確保新、舊木材材質的一致性,使腐朽后的木材和新木材具有可比性。從而使古代木結構研究能更深入、系統、完整的進行,為今后古建筑木結構狀況勘查、維修方案制定和加固等保護性工程的實施,提供科學依據。

【參考文獻】

[1] 古建筑木結構維護與加固技術規范 GB 50 165—92。

[2] 劉秀英、陳允適 . 從興國寺防腐防蟲技術處理探討木結構保護問題,2003 年第4 期。

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關鍵字:古木建筑 傘架結構 斗棋 昂 出跳 與自然共處

建筑作為一種跨越時空的藝術形式,承載著人類在大地上詩意棲居的夢想,記載著人類追尋幸福生活的永恒軌跡。當建筑這種高雅藝術遇上人們生活當中的普通用品時,往往會迸發出各種奇思妙想。中國古代木建筑與傘便有著這樣的不解之緣。古代木建筑是中國建筑的代表,在以石頭為主的西方建筑以外,形成了一個獨立自主的建筑傳統。相傳,傘的發明就來源于木建筑結構的靈感。繁體的“傘”字,中間四個人字,其實是活動的可收束的“榫頭”,由此可見二者緣份匪淺。筆者將分別闡述古建筑與傘的發展演變,逐步揭開二者之間是有著怎樣的一脈相承的不解之緣。

一、中國古代木建筑形式的產生與發展

中國古代建筑作為世界建筑體系中最古老的一種,有著悠久的歷史傳統和輝煌的成就。有實物可考的歷史在7000年以上,且發展從未中斷。3000年前已經形成以木構架為主要結構、以封閉的院落為基本的群體布置方式的獨特風格??傮w來說,關于中國傳統建筑的特征,中國建筑史學的奠基人梁思成先生在其著作《中國建筑史》(1944年)里總結為四個方面,即“以木料為主要構材、歷用構架制之結構原則、以斗拱為結構之關鍵、外部輪廓之特異”。從這句話可以看出,木建筑在整個建筑史上占有舉足輕重的地位。中國木建筑結構方法,最主要的就在構架之應用。北方有句通行的諺語,“墻倒房不塌”,正是這結構原則的一種表征。其用法則在構屋程序中,先用木材構成架子作為骨干,然后加上墻壁,如皮肉之附在骨上,負重部分全賴木架,毫不借重墻壁。中國木構正統延續了三千多年的壽命仍還健在。這種結構方式,是由立柱、橫梁、斗棋等主要構件建造組合而成,各個部分之間的結構點以榫卯相吻合,構成具有彈性的結構框架。而這一點,也被借用到傘具當中。我們先來了解木建筑的結構組成。

從外觀上看,木建筑結構由屋頂、柱身和臺基三部分組成:

屋頂

中國古代建筑造型之美,整體上體現為恢弘壯闊,細節上體現人性細膩。在整個建筑中屋頂造型最為突出,外觀多為坡頂,少見平頂。最初屋頂的形制是由一根立柱支撐起一個人形的屋檐組成,這是中國傳統建筑中最基本的元素。發展到后來,主要有廡殿、歇山、懸山、硬山、攢尖、卷棚等建筑形式。下面是五種屋頂構造類型的九種變形(圖1):

屋頂橫斷面的曲線是由舉(即脊樽的升高)和折(即椽線的下降)所造成的。其坡度決定于屋脊的升高程度,可以從一般小房子的1:2到大殿堂的2:3不等。升高的高度稱為舉高。屋頂的曲線是這樣形成的:從脊樽到檬檐枋背之間畫一直線,脊樽以下第一根槽的位置應按舉高的十分之一低于此線;從這樽到撩檐枋背再畫一直線,第二根樽的位置應按舉高的二十分之一低于此線;依此類推,每根樽降低的高度遞減一半。將這些點用直線連接起來,就形成了屋頂的曲線。

屋頂的曲面弧度,在力學上可以將鋪設的瓦片扣搭得更緊貼。屋檐向外出跳的深度也是值得注意的。寬闊的出檐既保護著屋身,并且能保證屋內有充足的光線,同時又能使雨水落下時沖得更急更遠,從而避免地基受到雨水沖激而損壞。

柱、樑

柱是直立承受建筑上部重量的構件。按外形分為直柱、梭柱,截面多為圓形。按所在位置有不同名稱:在房屋的柱子為外檐柱,外檐柱以內的稱金柱(屋內柱),轉角處的稱角柱等。柱有側腳,即向中心傾斜;有生起,即從中間柱向角柱逐漸加高。附在墻壁的柱叫作樽。

樑是搭在柱頂上的水平構件,沿著進深與房屋的正面成九十度角排列,一縱一橫地承托著整個屋頂的重量。上一樑較下一樑短,層層相疊,構成屋架。最下一揉置于柱頭上頭或與斗棋結合。

斗栱

屋頂就是架在柱、樑之上的,并通過柱和樑將重量逐級傳遞到臺基。而連接柱和棵的構件,就是“斗棋”。

斗棋在古建筑中的獨特地位使其成為研究古代建筑的重要課題,斗棋的發展演變史清晰地刻畫了中國古建筑的發展演變史,長期以來為國內外學者所重視。斗棋最早的形象見于周代的“令簋”(圖3),“令簋”四足做成方形短柱,柱上置櫨斗,再與兩柱之間、櫨斗斗口內施橫枋,枋上置二方塊,類似散斗,與櫨斗一起承載上部座子,形狀與組合和后代檐柱的構造方法十分相似。

令簋是斗棋的前身,真正的斗棋是一個十分復雜的部件,組成斗棋的構件分為斗、栱和昂三大類。根據位置和功能的差異,共有四種斗和五種棋。然而從結構方面說,最重要的還是櫨斗(即主要的斗)和華棋。后者是從櫨斗向前后挑出的,與建筑物正面成直角的棋。

華棋之上還有一個斜向構件,與地平約成30度交角,稱為昂。它的上端,稱為昂尾,常由梁或榑的重量將其下壓,從而成為支承挑出的屋檐的一根杠桿。從昂自身構造和其杠桿作用來看,其最大優勢便是能夠輕而易舉加大出檐深度。

斗棋不同于西方建筑中的那種簡單的柱頭,直接承重并將荷載傳遞到柱上。斗棋底部只是柱頭上的一塊大方木,但從其中卻向四面伸出十字形的橫木(棋)。后者上面叉置有較小的方木(斗),從中再次向四面伸出更長的橫木以均衡地承托更在上的部件。這種前伸的橫木(華棋)以大方木塊為支點一層層向上和向外延伸,即稱為“出跳”,以支承向外挑出的屋檐的重量。它們在外部所受的壓力由這一托架(斗棋)內部所承受的重量來平衡。

斗栱從其最初的作用而言,主要是承檐結構。斗棋可置于柱頭上,也可置于兩柱之間的闌額上或角柱上。根據其位置它們分別被稱為“柱頭鋪作”、“補間鋪作”或“轉角鋪作”(“鋪作”即斗棋的總稱)。

臺基

作為基礎,臺基肩負通風及穩定豎柱的功能,同時又好像一個巨大承托墊子,避免柱基因為負重不同而出現沉差。臺基包括埋在地下(埋深)和露出地面(臺明)兩部分。臺明是臺基的主體。

傳統建筑的臺基,會隨著庭院大小以及建筑物的高度來調整,以求達到突出建筑物的性質,顯示等級和氣派。同時,在基本上以水平橫向展開的中國建筑中,臺基同時叉起著將平面空間及直線所造成的悶局打破的積極作用。將一個較低的平地變成較高的平地,將水平直線變成帶著起伏的韻律。

木建筑讓我們的祖先從顛沛流離中安定下來,使人類有了一個可以遮風擋雨的場所。建筑是固定的,風雨卻是隨時隨地的,人們需要一個可以“行走”的遮風擋雨工具,因此,木建筑的結構形式便被引用到傘具中來。

二、木框架建筑對現代傘的借鑒和應用意義

傘具作為我們生活中必備的一件日用品,作為先哲的一項充滿智慧的造物,不僅承載著豐富的文化內涵,更展露出一種秩序性很強的美感,而這種美感,更多的是借鑒木框架結構的古代建筑形式。

相傳魯班借鑒亭子的造型,用幾條木棍做了個架子,上面頂著油布,做成了世界上第一把傘,幾乎就是一座能走路的亭子。早期的傘是用樹葉或草編織成的,后來出現了用油紙和竹片做的傘,用絲綢做的傘。2000年前,就出現了有完整骨架、能開能合的傘。

傘的基本結構從古至今幾乎沒有本質的變化?,F代傘的結構基本承襲了古代傘結構特點,主要由傘面、傘骨、傘桿、手柄及其它一些輔件塑件組成,這種構造與木建筑結構的結構原理是一脈相承的:傘柄可以看作是縮小版的臺基,傘桿則是屋身,支撐起類似屋頂的傘面,傘面采用了屋頂中“攢尖式”造型。整個傘架最初是不可收束的、固定的,不利于隨身攜帶。

一副傘架既能將傘撐起,又具有收束功能,輕巧簡便,是現代傘架最突出的特點。以一把直桿傘傘架為例:

上圖為一把直桿傘傘架示意圖。部件7(長骨)、8(拉骨)、11(撐骨)、12(夾馬)是傘骨的主要部件。通常一把傘有6—8根傘骨。傘骨與傘桿共同支撐著整個傘面。夾馬(又稱馬鞍)的作用相當于一個斗拱,連接著長骨和拉骨,長骨就似一根橫樑,傘桿相當于木框架結構中的柱。

當撐開傘時,拉骨被推向傘的頂端,整個傘面被撐開。同時,拉骨對長骨產生了一個壓力。筆者認為,拉骨就似一根挑出去的昂。長骨由于拉骨的拉力作用,向外拱起;同時產生一個向下的壓力,使得長骨尾部向內縮,這樣便形成了一個弧度。這個弧度既能夠讓傘呈現出曲線美觀感,還有一個實際的作用,即讓從傘頂流下的雨水迅速滑落,減輕傘面的承受力。

這種設計也是借鑒了古建筑的屋頂設計。在中國木構造建筑的構造中,對屋頂的支承方式根本上不同于通常的西方三角形屋頂桁架,西方建筑的直線形的坡屋頂顯得很僵硬。而中國建筑的框架則有明顯的靈活性,工匠可通過對構架高度與跨度的調整,按其所需造出各種大小及不同弧度的屋頂。傘骨也可以通過調整大中小馬鞍的位置以及各檔鋁骨片的長度,使整個傘面呈現不同的曲線弧度。

傘骨彎曲的弧度沒有使傘面有屋檐那樣的出跳,但它的作用與出跳有異曲同工之妙,都是要保證使用者不被雨淋濕;而且傘面也不需要出跳,因為使用者可以隨心所欲地調整傘桿的角度,保證視野不受遮擋。

傘骨支撐著整個傘面的重量,這個重量通過馬鞍傳遞到傘桿上,再到手柄上。而小小的手柄,不像古建筑中的臺基,有很深的埋深和寬闊的臺基,自然支撐不了整個傘面、傘架的重量,所以只能依靠使用者的手部力量作為補充,其同支撐起一把傘。

直桿傘傘架相對來說,構造較簡單,它只借鑒了一組斗棋的構造。三折傘就更復雜一點了,它借鑒了多組斗棋的構造。以天堂牌普通三折傘架為例,一根傘骨主要由大、中、小三個馬鞍(行業術語)以及六檔長短不一、精細不同的鋁片(或鋼片,以下統一為鋁片)組成,如圖所示:

大中小三個馬鞍可以看作是三組斗棋,連接不同的橫梁和昂,層層架構,撐起來與直桿傘無異,但收束起來,傘面成三段,更加小巧。

從木框架建筑與傘骨的各項對比我們可以看出,傘的構造不僅保留了木建筑中的精華,而且進行了簡化。兒時謎語“門背一根竹子、撐起來一間屋子”,則是對這種傳承與發展的最好說明。

三、吸取精髓,再造精華

木結構建筑留給我們的不僅僅是它的營造法式、結構布局,更是古人的一種心愿、精神理念。五行中,“木”的位置安放在旭日照耀的東方,是一切生命之源。古人植樹做林,截木為材。蓋房子,做家具。生活在樹木旁,住在木材里。在木桌上吃飯、在木床上睡覺。這種“與自然共處”的價值觀念至少給了我們兩點啟示:

其一,古人利用這種遠比石材脆弱得多的木頭來支撐他們的家園,必然有他們的道理。木建筑框架保留著自然氣息,而且會散發著家園的溫暖。這種觀點與當下低碳環保、綠色健康意識不謀而合。我們應將那種“與自然共處”的價值觀念滲透到生活當中,尤其是產品設計方面,傘具亦是如此?,F代傘注重的是現代工業金屬材料和工業面料的使用,雖然體現了現代工業的發達與進步,但缺乏了傘具原始的、自然的味道。筆者曾與浙江大學城市學院創意與藝術設計學院的幾位老師進行合作,設計開發出一把竹傘,給予了傘具返璞歸真的韻味。

竹與木一樣,都是自然物種。而且竹子硬并且有彈性,易于加工成各種造型。這把竹傘傘架和傘骨均采用竹子制作,連傘面也是采用竹炭纖維面料,該傘最具特點的是它的有鏤空大橢圓的手柄,這個手柄在直觀感覺上是簡潔硬朗的,體現了竹子虛懷若谷和堅毅挺拔的特點。而事實上,它就類似于一個加長加寬的臺基,既烘托了整把傘的氣勢,又更加符合人機工程學,使人握著舒服且握得牢。這把傘曾一舉斬獲2013年度IF產品設計獎大獎和紅點設計大獎。

其二,木建筑結構簡單,雖然龐大,但所有部件一目了然,而且觀賞性十分高。這種框架結構,一是為了保持木材通風,二是便于更換構件。反觀傘具,傘架的構件雖然小巧,卻不易更換,通常一根傘骨出現問題,需要把整把傘架都拆下來,或者直接換成全新的傘架。這不但耗時耗力,更是一種浪費。

放眼當下制傘行業,制作過程中仍有60%~70%的工序要靠手工完成,而且消費者對傘具的要求越來越高,伴隨著的是越來越復雜的工藝和越來越多的零部件。據了解,一把普通傘竟有上百個的零部件,傘骨的拼接、傘桿的組裝、傘面的縫合等都完全靠手工來完成。這種情況制約了傘具行業的進一步發展,無法順利地實行產業轉型和升級??梢韵胂?,如果能在傘架結構上實現突破,將可能促進制傘行業在完全實現自動化生產方面邁進一大步。

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關鍵詞:建筑幕墻 幕墻結構 概念設計 優化設計

前言:本文以個人多年工作經驗為依據,對幕墻結構概念設計、幕墻結構設計步驟以影響因素、優化設計模型的建立進行介紹。通過本文的介紹,讀者可了解怎樣在滿足相關規范要求的前提下,設計安全適用、技術先進、經濟合理的幕墻。

1.幕墻結構概念設計

1.1幕墻結構概念設計的意義

幕墻結構概念設計是指對難以做出精確性分析的因素,或在規范中難以規定的因素,不經計算,而是依據幕墻整體結構體系與分體系之間的力學關系、結構破壞機理、和工程經驗創造設計理念,縱觀全局來確定幕墻結構的總體布置以及細部構造的宏觀控制。概念設計的應用,可以使幕墻的結構體系在方案設計階段就被高效的構思,確保最終結構設計方案思路清楚、定位準確,后期設計階段的繁瑣運算也可被省略。幕墻結構概念設計,在安全、經濟、快捷的同時,還可作為判定計算機對內力數據分析是否準確的依據。

1.2幕墻結構概念設計的內容

1.2.1合理選擇結構方案

科學、合理、低成本的結構方案是設計得以成功實踐的必要條件。在選擇結構方案時,既要征詢設計院和相關部門的建議,又要考慮幕墻設計要求、結構特點,材料選擇,以及材料本身加工工藝限制等條件。

結構方案中一定要注意,不同的結構體系不宜出現在同一結構單元內;結構體系要確保受力均勻,傳力過程明確。

1.2.2選用恰當的計算簡圖

計算簡圖是結構計算的依據,因此選用錯誤的計算簡圖會造成很嚴重的結構安全事故,計算簡圖的正確選擇是確保結構安全的首要條件。計算簡圖不可能完全與實際結構相符,但是只要是在允許的工程誤差范圍內,都是可被接受的。

1.2.3正確分析計算結果

在電腦普及的今天,結構設計中涉及到的計算都會以電腦為平臺,以軟件為工具,但由于軟件的多樣化和性能參差不齊,導致計算結果的不確定性。因此,這就要求設計師必須全面掌握相關的技術條件及結構設計中的算法,并能對計算結果做到合理分析、謹慎校對。

1.2.4采取相應的構造措施

為了避免或減少薄弱點的出現,可采取如下途徑:a.針對薄弱關鍵環節特殊設計,著重注意連接點部分,嚴格按照結構設計中節點的鉸接剛接形式來設計節點;b.注意結構焊縫、耳板、銷軸、連接板等部位的強度計算,留足安全度;c.注意由溫度應力造成的材料本身形變,及其產生的附加應力;d.整體結構正常使用下的極限狀態驗算,防止大變形等造成新的薄弱點。

2.幕墻結構設計應考慮的因素及一般步驟

2.1首先須了解由建筑師提出的幕墻面板配置及其分格情況,設計意圖,確定主次結構。

2.2熟悉幕墻后面主體結構如樓層、梁柱、屋面結構等主體可提供的支承情況。

2.3了解主體結構可提供的對幕墻的邊界條件。

2.4建筑師、業主對幕墻結構的要求。

2.5根據結構型式的受力性、適用性、經濟性和與幕墻的匹配性,在框架幕墻結構、索幕墻結構、單元幕墻結構、索桿結構、鋼桁架結構等中選擇合適的組合結構。

2.6幕墻結構設計問題

2.6.1幕墻是像幕布一樣懸掛在建筑物外墻上,主要特點是不分擔主體結構所受荷載作用,是帶有裝飾性質的輕質墻體,幕墻結構要能一定的適應主體建筑變形的能力。

2.6.2結構型式要依據相關的規范,科學合理的確認,在規范允許的范圍內,盡可能的滿足業主的特殊要求。選擇結構形式要注意一些特殊的結構雖然形式美觀,卻存在一定的問題。

2.6.3在幕墻建設中,鋼結構連接點的可靠性不容忽視,其中包括耳板、銷軸、焊縫等的相關計算,保證這些因素不會誘發連接點的隱患,懸掛在主體結構上的有框幕墻及石材,其連接施工至關重要,包括預埋件、螺栓、角碼等,隱框幕墻及膠與玻璃板等要設計合理并在其底部安裝承重托條,并且相關的質量計算及抗風性要可靠、謹慎。

2.6.4綜合考慮φ值、構件長細比、物理界面穩定性等因素,鋼結構和鋁合金結構的穩定計算一定要細致、謹慎并且反復校對,確定鋼結構中整體負荷的傳遞路徑以及相關的如槽鋼部件等所承擔的負載,盡量使負荷傳遞簡潔且部件承重均勻合理。

3.1目標函數

目標函數的主要用途是衡量設計方案的好壞。優化幕墻截面尺寸、使幕墻的結構合理、通過低成本實現高效率等都是幕墻優化設計的目標。目標函數有兩種:單目標、多目標,單目標函數較之多目標,求解更為簡潔精確。

3.2幕墻的設計變量

幕墻的設計方案常由一系列的參數來反映,在這一系列參數中,既有像材料彈性模量、泊松比、線膨脹系數、強度設計值等本身為固定值的材料參數;也有像風荷載地面粗糙度、風荷載高度變化系數、風荷載體型系數等與建筑特稱息息相關的參數,這類參數根據實際情況也可當作固定值來處理;除上述兩類參數外。

還有一種是需要在設計中斟酌、摸索、調整的參數,被稱作設計變量。最優化的設計方案是要實現設計變量之間最科學合理的組合。優化設計中的截面尺寸設計,幾何與物理參數就是其設計變量。幕墻設計工作的核心任務就是合理的確定荷載和合理的材料使用,這其中的荷載包括重力荷載、風荷載、雪荷載、也包括地震作用、溫度作用等可使結構產生變形或使結構產生內力的作用。

設計優化問題的繁簡程度取決于設計變量的個數,如有N個變量,則優化問題就為N維。此消彼長中的那個平衡點,就是我們要優化的最終結果。

3.3約束函數

約束函數,是設計變量自身、設計變量之間所遵守的數學表達式。在優化過程中,為使目標函數達到最小值,設計變量不斷被變化,但設計變量是有取值范圍的,其變化不可超過范圍內的上下限。在幕墻設計中約束函數的表現形式很多,整體的來說分為兩類,一是材料的許用強度限制;二是結構的變形大小限制。前者是結構不被破壞的保證,而后者則是結構不因過分變形而失去使用能力的保證。

整體來說為保證幕墻結構安全而又不浪費材料,設計時應按如下考慮:

1、合理的選擇結構形式,進行概念設計;

2、綜合考慮各種因素,進行詳細計算;

3、設定優化目標,確定約束函數條件,進行優化;

4、驗算局部部位,確定結構。

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關鍵詞:土木工程;建筑節能;措施

中圖分類號:TE08文獻標識碼: A

引言

我國土木工程建設的一大宗旨就是合理節約利用土地、節約材料資源、降低使用費用、減少環境污染、節約水電等能源。然而,要處理好土木工程建設行業各個方面的問題不能單單只靠國家宏觀的調控,所以,就更需要土木工程建設行業的各企事業單位和個人在正確的框架下相互合作相互競爭,通過自主創新,以市場為向導,開發出各種節能環保的建筑房眉,以廣大消費者的利益為出發點,積極探索新能源新材料,并以此來加快祖國社會主義現代化進程。

一、土木工程中建筑物節能的重要性分析

1、能源危機的緩解

我國的建筑物的消耗能量在社會能源中占得比重很大,甚至愈演愈烈。因此,建筑節能技術的發展相當的重要。據相關資料顯示,節能措施在建筑方面的應用,可以降低很大的能耗。新技術在長期可持續發展中,可以很好地促進能源的可持續發展和利用,因此,就可以緩解能源危機。其次,改造原有的高能耗、舊建筑建筑后,節能效果相當好,從而配合上述措施,達到建筑全面節能的效果。最后,建筑物采用節能技術還可以對綠色建筑的發展有一定的促進意義。綠色建筑是一個比較新的概念,不僅可以更好的應用各種節能技術結合綠色植物來達到節能目的,同時還能很好的改善人們生活環境,總之,節能措施在建筑中的廣泛運用,可以在很大程度上促進社會能源危機的緩解。

2、促進建筑行業健康發展

隨著社會經濟的不斷發展,人們對生活質量的要求逐漸提高,對建筑條件要求也有所提高。人們對高質量生活環境追求的過程中,高耗能的建筑是無法滿足人們需求的,還會造成環境的負荷加大。從這一點來看,人們在選擇住房時,建筑物節能與否以及建筑物節能具體程度成為人們選擇住房的具體因素之一。因此,建筑行業在其發展的過程中,要想取得可持續的發展,就要在其發展的過程中,不斷的更新建筑理念,改變原有的建筑的設計思維,跟隨時代的潮流,將節能的設計理念不斷的在建筑的設計方案體現,這樣才能促進建筑行業的持續健康發展。

3、鼓勵各個行業對節能的應用

建筑行業是我國三大能源消耗之一,因此,建筑行業對節能措施采用后,能夠做到很好的榜樣,從而為我國的各個行業作出一個節能理念踐行的表率。為了極大地改觀目前能源消耗居高不下的局面,這種節能理念在各行各業應用,社會上快速擴展之后,就能在很大程度上促進我國社會產業體系的升級,為我國節約建設作出重要的貢獻。

二、土木建筑節能技術的應用

1、加強管理機制,確保建筑節能措施的落實

國家制定了一些列的建筑節能指標,并且也有配套的法律法規進行監控和控制,但是由于建筑節能提出時間較短,國內仍然存在著執行不力,監管不嚴的問題。國家也未能建立完善的節能技術創新鼓勵和扶持政策。目前,我國的土木工程建筑節能進程比較緩慢,這很大程度上是由相應的法制體系和鼓勵政策決定的。因此,制定推進土木工程建筑節能政策成了當務之急。當然,還需要嚴格按照法律法規執行相應的節能標準,政府對現有的建筑節能法律體系進行完善,并建立強大的監督約束體系。抓緊建設政策扶持和技術服務支持體系。結合我國國情,吸收利用國外的建筑節能成功經驗。對于那些提前實現我國建筑節能標準或是超額完成建筑節能要求的施工單位給予物質上的獎勵和政策上的扶持。國家可以設定相應的節能建筑標志制度。

2、合理地選擇施工技術、材料、器械等,提高機械使用效率

在土木工程建設過程中,要大力推廣使用節能的新工藝、新設備、新材料和新技術,極力推廣使用節能產品和材料,同時還要在土木工程建設過程中,設計、安裝節電節水型器具;禁止或限制使用能源消耗高的工藝、設備、技術和材料。在工程材料的選擇上,要盡可能多選用一些非透明的材料,其中,石材、金屬材料和合成板材又都是很好的選擇。此外,遮陽設備選擇上,巧妙利用遮陽板等材料,則可以進一步減少陽光直射,從而發揮了隔熱的節能作用。在機械的選擇上,則應該根據施工條件和具體的建設方案選擇最合理的施工機械,既能使得機械的潛力、性能優勢得以充分地發揮,又能保證土木工程建設的質量。在對機械的配置上,要根據具體的工程量、結構類型等各方面的條件,做到對機械的合理使用。

同時,還有一點需要注意的是,必須要認真的掌握主導機械設備在已定工程里的配置,并且次要機械設備的配置必須圍繞這臺主要機械。次要設機械備必須擁有與主要機械設備相匹配的工作能力,以方便對設備的維修管理和保證次要機械設備工作量的飽滿。

3、抓好在土木工程建設中的管理工作

土木工程建設中的管理環節是整個工程建設過程中很重要的一個環節。首先,土木工程建設的施工企業必須要注意保護已建設節能建筑的節能設施和結構。其次,對進入施工現場的保溫材料、照明設備、門窗和墻體材料進行嚴格的檢查。必須嚴格按規范進行工程建設施工,以保證工程的節能減排效果。

在土木工程建設企業中也可以采用定人定機的工程建設管理制度,即一臺機械設備配備固定的操作人員。這樣可以讓固定的操作人員對該機械設備的特性有足夠充分的了解,從而使得該機械設備可以發揮自身最大的使用效率。

4、加強我國的室內裝飾行業的節能減排工作

根據我國目前國家有關標準和規范和《建筑節能工程施工質量驗收規范》,中國室內裝飾協會室內環境委員會和節能環保裝飾裝修認證指導中心提出:把國家關于建筑節能的規范貫徹到家庭裝飾裝修全過程中,從家庭室內裝飾裝修工程打好節能減排的基礎。所以,除了以上提出的節能問題的解決辦法以外,還應該加強我國的室內裝飾行業的節能減排工作,把節能減排落實到每個裝修家庭和裝飾裝修工程。

根據《規范》要求,建筑工程的工程監理單位、施工單位、設計單位及其注冊執業人員,應當按照民用建筑節能強制性標準進行監理、施工、設計。建筑裝修工程的節能同樣要注意節能設計、施工管理和材料、產品選購等3個環節。這些環節必須全部落實,缺一不可。

5、合理利用建筑垃圾

在進行建筑時,會產生大量的廢棄物,這些垃圾并不是真正的垃圾,而是有再生利用空間。所以,我們要鼓勵建筑垃圾綜合利用,對這種行為要進行鼓勵,并投入大量資金進行改造。國外,對于建筑垃圾的處理有先進國家的經驗,從建筑的設計開始就要注重對能源的有效利用方案,對施工過程中要做到監管有效,以減少建筑垃圾的產生,從根源處做好建筑材料消耗量的降低式作,做到提高廢棄物的資源利用率。

結束語

建筑節能是建筑行業得以實現可持續性發展的重要前提,只有做好了建筑節能,應用建筑節能技術和建筑節能設計方式切實降低了建筑能耗,建筑工程的經濟效益才會得到提高,反之,則加大建筑能耗,降低建筑工程的社會經濟效益。因此,只有在建筑時減少消耗,才能保證建筑的高效性,為全國的綜合消耗做出貢獻。

參考文獻

[1]楊娟,胡文強.淺談房屋建筑節能施工技術[J].山西科技,2010,(O2).

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論文關鍵詞:木結構,古建筑,火災,修繕

1 古建筑結構特點

中國古代建筑有著輝煌的歷史,使中國的建筑風格樹立于世界建筑之林。但是由于科學技術的限制,中國古代建筑也有一定的缺陷存在。具體而言,中國古代建筑結構的特點主要有以下幾點。

(1)以木材為主要材料。中國古代建筑都是以木材為主要材料,如松木、柏木和楠木等。而且,建筑的結構也是以木材為主,只有在連接處采用銅釘等。

(2)建筑風格以庭院為主。中國古代建筑大多以群體建筑為主,用小的單位組成建筑群落,最終組成庭院的形式。

(3)建筑結構有層次感。古建筑的大型庭院大多有高大的臺基和開闊的空間,形成錯落有致的布局,在空間上有很好的層次感。

古建筑是歷史留下來的寶貴財富,也是國家的標志性建筑,有著重要的意義。因此,保護好古建筑,做好消防安全是一項重大的任務。如果發生火災,也要盡全力修繕,使古建筑能夠最長時間地保留。

2 木結構古建筑火災特點

2.1 燃燒速度較快

中國古建筑是以木材為主要的建筑材料,其框架結構也是木材。所以,一旦發生火災,燃燒的速度將非??欤瑴囟妊杆偕仙?,進一步加快燃燒的速度。如果在短時間內無法撲滅明火,將會出現大面積的火災,其核心的溫度將接近1 000 ℃。

2.2 煙霧量大

物體如果燃燒不充分就會產生大量的煙霧,煙霧的量也和材料燃燒物質的材料有直接的關系。根據科學實驗的結果,木材燃燒生成的煙霧體積將達到其本身體積的300倍。而且,木材的密度較小,結構疏松,在短時間內燃燒超過20公斤的木材,其煙霧將充滿整個空間,給火災的撲救增加了難度。

2.3 火災容易蔓延

以木材為主要結構的建筑,其火災載荷要遠高于國家標準的火災負荷量,特別是古建筑的結構較為疏松,整體的結構框架都是木結構,所以發生火災后,會快速蔓延。古建筑在布局上有一定的規律,這在前面也提到過,大多以群體建筑為主,用小的單位組成建筑群落,最終組成庭院的形式。因此,由于走廊和建筑的連接,建筑群沒有必要的防火隔離帶,一旦發生火災,將迅速蔓延,出現大面積燃燒的現象。這是導致我國古建筑在火災中被嚴重損壞的主要原因。

2.4 火災初期撲滅較難

古代建筑沒有太多的消防意識,在設計時就沒有考慮火災的因素在內。一些規模較大的古建筑,至今沒有建立消防站,所以消防安全一直是古建筑最難攻克的一點。以目前的技術而言,消防的措施大多對建筑物有不同程度的損傷,對于古建筑而言,這些損傷再加上火災的損傷就會導致整個古建筑重大的損傷。

3 木結構古建筑火災后的修繕技術

3.1 墩接柱根和包鑲柱根

木結構會隨著時間而產生變化,時間越長,其內部結構越疏松。外加空氣的腐蝕和各種動植物對木結構的損害,其本身就比較脆弱。發生火災后,更是進一步破壞了木結構的承受能力。在這種情況下,就需要對整個古建筑受損的柱子做局部的修繕處理。一般而言,處理火災后柱體的方式有兩種,中小企業融資論文它們分別是墩接和包鑲。

修繕柱體選擇的方式跟具體的情況有關,若柱體表面的燒損面積超過了50%,且燒損深度不超過柱體的20%,選擇包鑲的方式處理柱體。若柱體的燒損較為嚴重,燒損的深度超過了其直徑的30%時,則選擇墩接的方式處理。

3.2 化學材料澆筑加固

用化學材料的方式加固火災燒損的木結構是近年來才出現的修繕措施,處理的過程較為簡單,效果也很好。但是化學材料澆筑加固的方式也有自身的限制條件,即木結構燒損的不是很嚴重。其具體的操作是用不飽和的聚酯樹脂澆筑加固燒損的柱體,待其凝固后,再涂上油漆,達到修繕的效果。

3.3 抽換柱子和增加輔柱

如果火災對木柱造成了較為嚴重的損傷或者損傷的部位較高時,就不能采用墩接的方式進行修繕。面對這種情況,一般采用抽換柱子和增加輔柱的方式。抽換柱子是將原來的柱體抽離,然后換上新的柱子,具體的做法是用千斤頂等支撐結構先將整個古建筑梁柱支撐起來,把損傷的柱體換下來,然后換上新的柱體。這種方式會產生局部地振動,也會引起屋頂裂縫等情況,需要事后妥善地處理。進行抽換柱子的操作最重要的是事先做好穩妥的措施,將梁和柱等結構支撐穩定,創造出抽離柱子的條件,然后抽出舊的柱子,換上新的。

3.4 大木拆安

若火災燒損了大木構架部分的構件,必須進行構件的重新組裝,這一過程長采用大木拆安的方式進行修繕。拆安是指將構件拆開后更換不能使用的部位,換上新的構件后再重新組裝起來。大木拆安的具體操作是先給所有的構件打上標號,然后拆開整個結構,仔細檢查燒損的構件,若燒損比較輕微,則進行簡單地修正操作,若燒損較為嚴重,則更換新的構件,然后把整個結構組裝起來。

3.5 復原工程

有一些古建筑物有著特殊的歷史意義,或者該古建筑已經成為標志性的建筑,若被火災焚毀,則需要進行重建修復的操作。重建修復的最終目標是將古建筑最大程度地復原,這是個較為復雜的過程,需要嚴格地按照步驟進行,具體操作如下所述。

(1)分析考證。進行掛建筑的重建修復,首先需要充分考證和分析,取得充分的證據,以便于恢復到最初的形態。

(2)繪制設計圖和工程圖。在分析考證之后,就需要繪制設計圖和工程圖,完成后要經過反復地檢驗和考核,確定跟原建筑最大程度的相似。

(3)審批。圖紙繪制完畢后,要將整個工程交由國家部門審批,審批通過后才可以進行下一步的操作。

(4)施工。審批結束后,就要進行施工的操作,用原材料、原做法和原工藝對古建筑進行重建修復的操作。

4 結語

古建筑的結構并不復雜,也正因為這樣,它在火災中的損傷較為嚴重。在進行古建筑火災后的修繕工作時,首先要熟悉建筑的整體結構,因地制宜地制定修復措施,靈活地應用修復方法。另外,在修繕火災后的古建筑時,還要嚴格地遵守國家制定的古建筑文物保護原則,發揮主觀能動性,用最好的方式、最小的投入完成整個修繕的過程。

參考文獻

[1] 劉嘉,王珍,房紹方.火災后木構古建筑修繕技術探討[J].四川建筑,2011(1):188-190.

[2] 梁嬋英.古建筑防火探究[J].中國科技信息,2011(20):156.